Філіп Андерсон

Фотографія Філіп Андерсон (photo Filip Anderson)

Filip Anderson

  • День народження: 13.12.1923 року
  • Вік: 93 року
  • Місце народження: Індіанаполіс, США
  • Громадянство: США

Біографія

Американський фізик Філіп У. Андерсон народився в р. Індіанаполісі (штат Індіана), потім жив в р. Урбана (штат Ілінойс), де його батько, Гарі Уоррен Андерсон, був професором патології рослин в університеті ілінойса. Його мати, Елсі (у дівоцтві Осборн) Андерсон, була дочкою професора математики, його дядьки і багато друзів сім’ї були вчителями. «У Ілінойсі, писав пізніше Андерсон, мої батьки входили в тісну компанію серцевих, зраджених друзів, чиє основне життя протікало зовні удома, і мої найщасливіші години в роки мого дитинства і отроцтва проходили спільно влаштовуються подорожі, веслування на човнах, відпочинку на природі, пікніках, співі навколо багаття».

Закінчивши середню школу, А. поступив в Гарвардський університет і блискуче закінчив його, отримавши ступінь бакалавра по електронній фізики в 1943 р. З-за другої світової війни йому довелося відкласти аспірантуру, вступивши старшим унтер-офіцером ВМФ США. Наступні два роки він працював у Військово-морської дослідницької лабораторії у Вашингтоні (округ Колумбія) як радіоінженера і займався конструюванням антен. В кінці війни він повернувся до Гарварду, де його науковим керівником став Джон X. Ван Флек.

У своїх магістерської та докторської дисертаціях. А. розвивав додатки квантової механіки, намагаючись з її допомогою пояснити розширення спектральних ліній. Хоча зазвичай приймається, що така лінія відповідає єдиній частоті, насправді кожна лінія в спектрі речовини (спеціальні частоти світла або іншого електромагнітного випромінювання, що поглинається або випускається даними речовиною) відповідає невеликого інтервалу частот. Ширина спектральної лінії залежить частково від внутрішньомолекулярних взаємодій. А. виявив, що новітні математичні методи квантової теорії поля, яку він вивчав під керівництвом Джуліуса С. Швингера та інших, можна використати для пояснення того, яким чином розширення ліній у спектрі залежить від тиску газу. Його результати належали до числа перших кількісних характеристик ширини лінії як функції внутрішньомолекулярних взаємодій. Деякі з його методологічних підходів широко вживаються в даний час.

За цю роботу А. отримав ступінь магістра в 1947 р. і ступінь доктора в 1949 р. Потім він був прийнятий в штат техніків лабораторій компанії «Белл», яка була на той час одним з найбільш передових дослідницьких центрів в області фізики твердого тіла. Серед теоретиків, які займалися цією областю фізики в цих лабораторіях, були Джон Бардін, Леон Н. Купер, Чарлз Кіттел та Вільям Шоклі. Продовжуючи займатися питаннями розширення спектральних ліній, А. почав також досліджувати магнітні властивості твердих тіл під керівництвом Чарлза Киттела. Йому вдалося пояснити деякі властивості ізоляційних магнітних матеріалів, таких, як ферити і антиферромагнитные оксиди. Пізніше, в 1961 р., з допомогою ще однієї квантової моделі. А. пояснив магнітне поведінку окремих іонів магнетика в немагнітних матеріалах (наприклад, іонів заліза в алюмінії).

Ця робота пожвавила інтерес А. до явища надпровідності – повної відсутності електричного опору в деяких речовинах при дуже низьких температурах. У 1957 р. Бардін, Купер і Дж. Роберт Шриффер дали першу задовільну теорію надпровідності (названу за ініціалами її творців БКШ-теорією). У співдружності з іншими вченими з лабораторій компанії «Белл» А. провів подальші теоретичні і експериментальні дослідження в цьому напрямку, і в результаті йому вдалося зв’язати надпровідність з іншими властивостями надпровідних матеріалів.

Вплив домішок в надпровідниках довгий час було загадковим: іноді цей вплив було мало, іноді велике. А. розробив те, що він назвав «теорією брудних надпровідників», яка багато в чому прояснила ситуацію. Працюючи з П’єром Морелем, він передбачив у 1960 р., що у надпровідного рідкого гелію повинна існувати анізотропна фаза – форма рідини, що виявляє різні властивості за різними напрямками. Дванадцять років потому це явище було підтверджено експериментально Дугласом Ошероффом і його колегами в лабораторіях компанії «Белл».

А. тим самим вніс внесок в розуміння надтекучості течії без тертя, яке спостерігалося в рідкому гелії. У 1962 р., працюючи з Дж. М. Роуелл, А. отримав лабораторне підтвердження ефекту Джозефсона («тунельне» просочування електрона крізь тонкий ізолюючий бар’єр, передбачений у 1962 р. Брайаном Д. Джозефсоном). Підсумкова робота А. за спонтанного порушення симетрії часто цитується фахівцями з фізики елементарних частинок.

Під час роботи запрошеним лектором в Токійському університеті в 1953…1954 рр. А. опанувало залишалося на все життя захоплення японською культурою і пристрасть до японської гри го. У той рік на Кіотської міжнародної конференції з теоретичної фізики він зустрівся з англійським фізиком Невілом Моттом, який запросив його в Кавендішскую лабораторії Кембриджського університету, де між А. і Моттом відбувалися часті дискусії з приводу поведінки електронів в аморфних (некристалічних) тілах.

Майже всі опубліковані до того роботи з фізики твердого тіла стосувалися кристалічних тіл, оскільки регулярне (гратчасте) розташування атомів у кристалі полегшує математичне рішення задачі, що спирається на квантову теорію. А. показав, що при деяких умовах так звані вільні електрони в аморфному тілі зв’язуються в деяких спеціальних положеннях – явище, нині відоме як локалізація Андерсона. Хоча деякі вчені оцінили важливість цієї роботи, Мотт визнавав, що аморфні матеріали можна застосовувати настільки ж ефективно, як і більш впорядковані системи, виробництво яких коштує дорожче. Дослідження А., що стосуються провідності, допомогли закласти основи для створення аморфних напівпровідників, які використовуються сьогодні в таких приладах, як сонячні батареї і фотокопировальные машини.

З 1967 по 1975 р., після того як Мотту вдалося організувати унікальну за тривалістю ставку запрошеного професора, А. половину кожного року проводив в Кембриджі, а іншу половину – в лабораторіях «Белл». У 1974 р. він став заступником директора цих лабораторій, а в наступному році залишив свій пост в Кембриджі, щоб влаштуватися на півставки в Прінстонському університеті на посаду професора фізики.

А., Мотт і Ван Флек розділили в 1977 р. Нобелівську премію з фізики «за фундаментальні теоретичні дослідження електронної структури магнітних і невпорядкованих систем». При презентації лауреатів. Пер Улоф Левдин, член Шведської королівської академії наук, описав активність атомних частинок як «танець електронів, відповідальних за електричні, магнітні і хімічні властивості матерії… У своїх роботах А„ Мотт і Ван Флек показали, що електронна хореографія не лише напрочуд гарна з точки зору науки, але також досить важлива для розвитку технології в нашому повсякденному житті».

У 1976 р. А. був призначений директором-консультантом однієї з лабораторій компанії «Белл», а саме фізичної дослідницької лабораторії у Мюррей-Хілл (штат Нью-Джерсі), і займав цю посаду аж до 1984 року, коли вийшов у відставку. У 1987 р., коли відбулося кілька суттєвих просувань в області надпровідності, А. першим з фізиків опублікував теорію, що пояснює, яким чином деякі нові матеріали можуть досягти стану надпровідності при температурах значно більш високих, ніж ті, які застосовувалися раніше. Згідно А., не існує теоретичних обмежень на досягнення надпровідності навіть при кімнатній температурі.

А. продовжує викладати в Прінстоні, де живе зі своєю дружиною Джойс, до заміжжя Госуэйт. Одружилися вони в 1947 р., у них одна дочка. На дозвіллі А. любить поратися в саду, здійснювати піші прогулянки, а також захоплюється вивченням біології та романської архітектури.

Крім Нобелівської премії, А. отримав премію по фізиці твердого тіла Олівера Баклі Американського фізичного товариства (1964), премію Денні Хейнемана Геттингенской академії наук (1975), медаль Гутрі Лондонського фізичного інституту (1978) і Національну медаль «За наукові досягнення» Національного наукового фонду (1982). Він є членом американської Національної академії наук. Американської академії наук і мистецтв, Японського фізичного товариства, Американської асоціації фундаментальних наук.