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(tuán)。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(dǎo)領(lǐng)域著名的理論物理學(xué)家。當(dāng)?shù)貢r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(xué)家一直都知道當(dāng)諸如汞之類的物質(zhì)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(yùn)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(qiáng)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(fèi)曼在內(nèi)的偉大物理學(xué)家。20世紀(jì)50年代，伊利諾伊大學(xué)的物理學(xué)家約翰·巴丁（John Bardeen）加入了這個研究行列，他因在20世紀(jì)40年代末幫助開發(fā)出晶體管而成為科學(xué)界的名人。

此時，庫珀正專注于物理學(xué)另一個截然不同的領(lǐng)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(lǐng)域的專家，于是他找到了當(dāng)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(dǎo)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(jì)的著名物理學(xué)家都研究過這個問題，但都失敗了。”

伊利諾伊大學(xué)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(tuán)隊(duì)。他們最終把研究重點(diǎn)放在了某些金屬（如汞）在超低溫環(huán)境中出現(xiàn)的悖論上，發(fā)現(xiàn)通常因帶有相同的負(fù)電荷而相互排斥的電子竟以某種方式結(jié)合在一起并流動起來。

庫珀得出的結(jié)論是，在某些金屬的離子晶格中，電子在極低溫條件下經(jīng)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(chuàng)造出超導(dǎo)性的途徑。當(dāng)溫度升高時，電子獲得了更多的動能，庫珀對的結(jié)合也隨之被打破。盡管這個理論仍不完整，但研究團(tuán)隊(duì)為了搶占先機(jī)，還是于1956年9月就發(fā)表了相關(guān)研究

成果。

在伊利諾伊大學(xué)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(shù)學(xué)方程。“音樂會進(jìn)行到一半時，”他說，“我發(fā)現(xiàn)我遺漏了一整塊內(nèi)容。”大約同一時間，施里弗在紐約乘坐地鐵時靈光一現(xiàn)，填補(bǔ)了更多的數(shù)學(xué)空白。

他們相約在伊利諾伊州香檳市附近的機(jī)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(tuán)隊(duì)將最新的研究成果發(fā)表在《物理評論》（Physical Review）上，概述了后來為眾人所知的BCS超導(dǎo)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?nèi)艘惨蛟诔瑢?dǎo)領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)贏得了1972年的諾貝爾物理學(xué)獎。這些發(fā)現(xiàn)為超導(dǎo)性在特定領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了道路。然而，“室溫”超導(dǎo)性這一終極目標(biāo)仍然遙不可及。這種突破——如果有可能實(shí)現(xiàn)的話——將為超高效的電力傳輸、磁懸浮列車技術(shù)的拓展和計(jì)算速度的巨大飛躍等進(jìn)步奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

庫珀后來的研究涉及認(rèn)知科學(xué)中一些最復(fù)雜的難題：我們?nèi)绾螌W(xué)習(xí)和保持記憶？1973年，庫珀在布朗大學(xué)創(chuàng)建了神經(jīng)科學(xué)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(nèi)的某些疾病的原因。

庫珀因其在物理學(xué)界的獨(dú)特性而聲名遠(yuǎn)揚(yáng)，他能夠以哲學(xué)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(jīng)常以一種自嘲式的幽默風(fēng)格示人。他曾經(jīng)說，自己每天最大的挑戰(zhàn)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(rèn)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