利昂 ? 庫珀（1930—2024）

1950年代，一個三人小組破解了一個令愛因斯坦等思想家都百思不得其解的謎團。諾貝爾獎獲得者利昂 · 庫珀就是組員之一。

利昂·庫珀（Leon N. Cooper）是超導領域著名的理論物理學家。當地時間2024年10月23日，他在位于美國羅德島普羅維登斯的家中去世，享年94歲。

過去有很長一段時間，科學家一直都知道當諸如汞之類的物質被冷卻到接近絕對零度（即零下273.15攝氏度）時，幾乎所有的粒子運動都會停止。此時，電流會毫無阻力地通過，理論上能夠以相同的強度無限期地流動。但他們無法弄清這背后的原因。

這個難題也曾困擾著包括愛因斯坦和費曼在內的偉大物理學家。20世紀50年代，伊利諾伊大學的物理學家約翰·巴丁（John Bardeen）加入了這個研究行列，他因在20世紀40年代末幫助開發出晶體管而成為科學界的名人。

此時，庫珀正專注于物理學另一個截然不同的領域：研究量子場論和亞原子粒子如何相互作用。巴丁需要一位該領域的專家，于是他找到了當時在美國普林斯頓高等研究院工作的庫珀。

在庫珀的記憶中，那可能是他第一次聽說超導性。“巴丁沒有提到的是，”庫珀在2008年告訴《紐約時報》，“幾乎所有20世紀的著名物理學家都研究過這個問題，但都失敗了。”

伊利諾伊大學一位名為約翰·羅伯特·施里弗（John Robert Schrieffer）的研究生也加入了庫珀所在的這個團隊。他們最終把研究重點放在了某些金屬（如汞）在超低溫環境中出現的悖論上，發現通常因帶有相同的負電荷而相互排斥的電子竟以某種方式結合在一起并流動起來。

庫珀得出的結論是，在某些金屬的離子晶格中，電子在極低溫條件下經歷了電荷不平衡，這使得電子能夠成對（后來被稱為“庫珀對”）移動，并創造出超導性的途徑。當溫度升高時，電子獲得了更多的動能，庫珀對的結合也隨之被打破。盡管這個理論仍不完整，但研究團隊為了搶占先機，還是于1956年9月就發表了相關研究

成果。

在伊利諾伊大學的一場音樂會上，庫珀不停地在腦海中演算庫珀對的“超難”數學方程。“音樂會進行到一半時，”他說，“我發現我遺漏了一整塊內容。”大約同一時間，施里弗在紐約乘坐地鐵時靈光一現，填補了更多的數學空白。

他們相約在伊利諾伊州香檳市附近的機場見面，并比較了筆記。他們意識到，他們的方程式是有效的。1957年12月，該團隊將最新的研究成果發表在《物理評論》（Physical Review）上，概述了后來為眾人所知的BCS超導理論，該理論以巴丁、庫伯和施里弗這三位研究人員名字的首字母命名。

他們三人也因在超導領域的發現贏得了1972年的諾貝爾物理學獎。這些發現為超導性在特定領域的應用開辟了道路。然而，“室溫”超導性這一終極目標仍然遙不可及。這種突破——如果有可能實現的話——將為超高效的電力傳輸、磁懸浮列車技術的拓展和計算速度的巨大飛躍等進步奠定堅實的基礎。

庫珀后來的研究涉及認知科學中一些最復雜的難題：我們如何學習和保持記憶？1973年，庫珀在布朗大學創建了神經科學中心，以探索大腦功能和一些問題，如急性記憶喪失和包括精神分裂癥在內的某些疾病的原因。

庫珀因其在物理學界的獨特性而聲名遠揚，他能夠以哲學家的靈魂來審視物理世界中永恒不變的定律。

與庫珀豐富的履歷形成鮮明對比的是，他經常以一種自嘲式的幽默風格示人。他曾經說，自己每天最大的挑戰就是起床和喝足夠的咖啡來喚醒大腦。他表示：“能夠鉆研一個問題、與人合作，并在過程中慢慢找到解決之道，這是一種巨大的樂趣。我認為，這種樂趣和做填字游戲或其他類似的活動帶來的樂趣是一樣的。”

資料來源 The Washington Post