Филип Андерсон

Биография

Американский физик Филип У. Андерсон родился в г. Индианаполисе (штат Индиана), затем жил в г. Урбана (штат Иллинойс), где его отец, Гарри Уоррен Андерсон, был профессором патологии растений в Иллинойском университете. Его мать, Элси (в девичестве Осборн) Андерсон, была дочерью профессора математики, его дяди и многие друзья семьи были учителями. «В Иллинойсе, писал позднее Андерсон, мои родители входили в тесную компанию сердечных, преданных друзей, чья основная жизнь протекала вне дома, и мои счастливейшие часы в годы моего детства и отрочества проходили в совместно устраиваемых путешествиях, гребле на лодках, отдыхе на природе, пикниках, пении вокруг костра».

Закончив среднюю школу, А. поступил в Гарвардский университет и блестяще закончил его, получив степень бакалавра по электронной физике в 1943 г. Из-за второй мировой войны ему пришлось отложить аспирантуру, поступив старшим унтер-офицером в ВМФ США. Следующие два года он работал в Военно-морской исс

ледовательской лаборатории в Вашингтоне (округ Колумбия) в качестве радиоинженера и занимался конструированием антенн. В конце войны он вернулся в Гарвард, где его научным руководителем стал Джон X. Ван Флек.

В своих магистерской и докторской диссертациях. А. развивал приложения квантовой механик

и, пытаясь с ее помощью объяснить расширение спектральных линий. Хотя обычно принимается, что такая линия соответствует единственной частоте, на самом деле каждая линия в спектре вещества (специальные частоты света или иного электромагнитного излучения, поглощаемого или испускаемого данным веществом

) соответствует небольшому интервалу частот. Ширина спектральной линии зависит частично от внутримолекулярных взаимодействий. А. обнаружил, что новейшие математические методы квантовой теории поля, которую он изучал под руководством Джулиуса С. Швингера и других, можно использовать для объяснения то

го, каким образом расширение линий в спектре зависит от давления газа. Его результаты принадлежали к числу первых количественных характеристик ширины линии как функции внутримолекулярных взаимодействий. Некоторые из его методологических подходов широко употребляются в настоящее время.

За эту рабо

ту А. получил степень магистра в 1947 г. и степень доктора в 1949 г. Затем он был принят в штат техников лабораторий компании «Белл», которая была в то время одним из наиболее передовых исследовательских центров в области физики твердого тела. Среди теоретиков, занимавшихся этой областью физики в эт

их лабораториях, были Джон Бардин, Леон Н. Купер, Чарлз Киттел и Уильям Шокли. Продолжая заниматься вопросами расширения спектральных линий, А. начал также исследовать магнитные свойства твердых тел под руководством Чарлза Киттела. Ему удалось объяснить некоторые свойства изоляционных магнитных мате

риалов, таких, как ферриты и антиферромагнитные окислы. Позже, в 1961 г., с помощью еще одной квантовой модели. А. объяснил магнитное поведение отдельных ионов магнетика в немагнитных материалах (например, ионов железа в алюминии).

Эта работа оживила интерес А. к явлению сверхпроводимости – полно

му отсутствию электрического сопротивления в некоторых веществах при очень низких температурах. В 1957 г. Бардин, Купер и Дж. Роберт Шриффер дали первую удовлетворительную теорию сверхпроводимости (названную по инициалам ее создателей БКШ-теорией). В содружестве с другими учеными из лабораторий комп

ании «Белл» А. провел дальнейшие теоретические и экспериментальные исследования в этом направлении, и в результате ему удалось связать сверхпроводимость с другими свойствами сверхпроводящих материалов.

Влияние примесей в сверхпроводниках долгое время было загадочным: иногда это влияние было мало,

иногда велико. А. разработал то, что он назвал «теорией грязных сверхпроводников», которая во многом прояснила ситуацию. Работая с Пьером Морелем, он предсказал в 1960 г., что у сверхпроводящего жидкого гелия должна существовать анизотропная фаза – форма жидкости, проявляющая разные свойства по раз

ным направлениям. Двенадцать лет спустя это явление было подтверждено экспериментально Дугласом Ошероффом и его коллегами в лабораториях компании «Белл».

А. тем самым внес вклад в понимание сверхтекучести течения без трения, которое наблюдалось в жидком гелии. В 1962 г., работая с Дж. М. Роуэллом

, А. получил лабораторное подтверждение эффекта Джозефсона («туннельное» просачивание электрона сквозь тонкий изолирующий барьер, предсказанное в 1962 г. Брайаном Д. Джозефсоном). Итоговая работа А. по спонтанному нарушению симметрии часто цитируется специалистами по физике элементарных частиц.

о время работы приглашенным лектором в Токийском университете в 1953...1954 гг. А. овладело остававшееся на всю жизнь восхищение японской культурой и страсть к японской игре го. В тот год на Киотской международной конференции по теоретической физике он встретился с английским физиком Невиллом Моттом

, который пригласил его в Кавендишскую лабораторию Кембриджского университета, где между А. и Моттом проходили частые дискуссии по поводу поведения электронов в аморфных (некристаллических) телах.

Почти все опубликованные до того работы по физике твердого тела касались кристаллических тел, поскол

ьку регулярное (решетчатое) расположение атомов в кристалле облегчает математическое решение задачи, опирающееся на квантовую теорию. А. показал, что при некоторых условиях так называемые свободные электроны в аморфном теле связываются в некоторых специальных положениях – явление, ныне известное как

локализация Андерсона. Хотя немногие ученые оценили важность этой работы, Мотт признавал, что аморфные материалы можно применять столь же эффективно, как и более упорядоченные системы, производство которых стоит дороже. Исследования А., касающиеся проводимости, помогли заложить основы для создания

аморфных полупроводников, которые используются сегодня в таких приборах, как солнечные батареи и фотокопировальные машины.

С 1967 по 1975 г., после того как Мотту удалось организовать уникальную по продолжительности ставку приглашенного профессора, А. половину каждого года проводил в Кембридже, а

другую половину – в лабораториях «Белл». В 1974 г. он стал заместителем директора этих лабораторий, а в следующем году оставил свой пост в Кембридже, чтобы устроиться на полставки в Принстонском университете на должность профессора физики.

А., Мотт и Ван Флек разделили в 1977 г. Нобелевскую прем

ию по физике «за фундаментальные теоретические исследования электронной структуры магнитных и неупорядоченных систем». При презентации лауреатов. Пер Улоф Левдин, член Шведской королевской академии наук, описал активность атомных частиц как «танец электронов, ответственных за электрические, магнитны

е и химические свойства материи... В своих работах А„ Мотт и Ван Флек показали, что электронная хореография не только удивительно красива с точки зрения науки, но также весьма важна для развития технологии в нашей повседневной жизни».

В 1976 г. А. был назначен директором-консультантом одной из ла

бораторий компании «Белл», а именно физической исследовательской лаборатории в Мюррей-Хилл (штат Нью-Джерси), и занимал этот пост вплоть до 1984 г., когда вышел в отставку. В 1987 г., когда произошло несколько существенных продвижений в области сверхпроводимости, А. первым из физиков опубликовал тео

рию, объясняющую, каким образом некоторые новые материалы могут достигнуть состояния сверхпроводимости при температурах значительно более высоких, чем те, которые применялись ранее. Согласно А., не существует теоретических ограничений на достижение сверхпроводимости даже при комнатной температуре.

А. продолжает преподавать в Принстоне, где живет со своей женой Джойс, до замужества Госуэйт. Поженились они в 1947 г., у них одна дочь. На досуге А. любит возиться в саду, совершать пешие прогулки, а также увлекается изучением биологии и романской архитектуры.

Кроме Нобелевской премии, А. полу

чил премию по физике твердого тела Оливера Бакли Американского физического общества (1964), премию Дэнни Хейнемана Геттингенской академии наук (1975), медаль Гутри Лондонского физического института (1978) и Национальную медаль «За научные достижения» Национального научного фонда (1982). Он является