第(1/3)頁 “另一個思路” 聽到徐云說出的這番話。 臺下的周光召、薛其坤等人臉色并沒有多少變化，只是浮現(xiàn)出了些許的若有所思。 正如徐云所說。 就像提及小牛必然要提到萬有引力一樣，在涉及到超導概念的時候，就必然要提到bcs理論。 在原本歷史中。 自從1911年昂內(nèi)斯首次發(fā)現(xiàn)了超導現(xiàn)象之后，人們一直認為除了電阻為零之外，超導材料與普通材料具有相同的特性。 然而1933年關(guān)于超導體具有完全抗磁性的發(fā)現(xiàn)打破了這一觀念，超導體的完全抗磁性也被稱之為邁斯納效應。 到了1935年的時候。 倫敦兄弟發(fā)展出倫敦方程，將通過超導體的電流與其內(nèi)部和周圍的電磁場聯(lián)系起來，從而構(gòu)建了一個關(guān)于超導體電磁特性的唯象理論。 這一理論預言了電磁穿透深度的存在，并于1939年被實驗證實。 接著1950年的時候物理學家又發(fā)現(xiàn)，具有較低原子量的汞同位素，在轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢w時的溫度會略高一些， 這表明關(guān)于超導性的理論必須考慮到晶體中的自由電子會受到晶格振動的影響，這個現(xiàn)象被稱為超導的“同位素效應”。 又雙叒叕過了三年。 通過對超導體導熱性的分析，物理學家認識到，超導體中自由電子的能量分布并不均勻，而是具有能隙。 然而，所有這些理論都只是用來說明觀察到的實驗現(xiàn)象之間的相互關(guān)系，并沒有從物理學基本定律出發(fā)對這些現(xiàn)象作出解釋。 在昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)超導現(xiàn)象之后近50年的時間里，理論物理學家一直沒有發(fā)展出超導的基本理論。 直到 1957年。 在這一年，美國物理學家巴丁、庫珀和施里弗三人提出了赫赫有名的bcs理論。 當時施里弗和巴丁、庫珀發(fā)現(xiàn)，超導體中的電子會結(jié)合成庫珀對，所有電子庫珀對的運動是相互關(guān)聯(lián)的，并由于聲子-電子相互作用而形成一個整體。 于是他們開始思考如何同時描述所有庫珀對的行為，而不是單獨描述每一個庫珀對。 這些電子對不受其他電子和晶格的影響，這使得它們可以不受阻礙地運動。 最終在這一年初，巴丁與他的學生庫珀和施里弗將這些因素組合起來，以《超導的微觀理論》為題發(fā)表了一篇簡短的論文。 在同年12月的文章《超導理論》中他們證明了超導相變是二級相變，他們的理論可以解釋同位素效應和邁斯納效應，以及為什么超導態(tài)只能發(fā)生在絕對零度附近： 在大量的熱擾動下，脆弱的庫珀對會斷裂。 此外，他們還給出了關(guān)于比熱和電磁穿透深度的理論計算。 于是乎。 超導的bcs理論就構(gòu)建起來了。 bcs理論的建立，是物理學史上第一次從微觀角度全面綜合地解釋了超導現(xiàn)象，在理論和實驗上是無可挑剔的。 1972年，巴丁、庫珀與施里弗三人因為提出bcs理論獲得了諾貝爾物理學獎。 但就像牛頓力學配套經(jīng)典物理、但在微觀領(lǐng)域卻有些乏力一樣，bcs理論很快也遇到了一個瓶頸： 這個理論能夠完美的解釋低溫超導，但在涉及到高溫超導之后卻存在很多無法解釋的情況。 因此物理學界也提出過很多候選機理，目前比較有熱度的分別是rvb（共振價鍵）理論、t-j模型和自旋漲落模型。 這些理論各有優(yōu)點和缺點，都有待實驗證據(jù)檢驗。 “rvb理論認為銅氧高溫超導體中的電子在銅氧面上形成了共振價鍵，為強烈的量子糾纏，而非庫珀對，這種價鍵可以跨越不同的銅氧面從而導致超導性。” 隨后徐云將ppt翻到了下一頁，對現(xiàn)有的幾種理論進行起了銳評： “rvb理論能夠解釋高溫超導的一些強關(guān)聯(lián)效應，如贗能隙和反鐵磁序，但它的弊端在于沒有給出具體的電子配對機制和對稱性，也沒有給出可測量的預言。” “更早一些的 t-j模型認為電子在銅氧面上通過交換自旋為1/2的激子形成庫珀對，可以解釋高溫超導的 d波對稱性和電荷自旋分離，但同樣沒有給出具體的配對機制?！? “旋漲落模型則認為電子通過交換自旋漲落而形成庫珀對，在這個框架里，自旋漲落是一種由反鐵磁序和電荷密度波耦合而產(chǎn)生的準粒子?！? “自旋漲落模型也能夠解釋高溫超導體中的 d波對稱性和強關(guān)聯(lián)效應，但遺憾的是，它依然沒有給出具體的配對機制?！? “徐云同學。” 在徐云說完這番話后，薛其坤院士舉手打斷了他： “聽你這說法你這次采用的思路，似乎并不是主流中的一種？” “沒錯?！? 徐云點了點頭，肯定了薛其坤的判斷： “我這次用于描述機理的理論此前并未有人提出過，我將它稱之為.陳-徐磁矢勢正則理論?！? 這一次。 包括一直沒有出聲的楊老在內(nèi)，臺下的人頓時齊齊一愣。 陳-徐磁矢勢正則理論。 簡簡單單的幾個字，包含的信息量似乎有點大啊. 譬如磁矢勢。 相對于電流電荷，磁矢勢這個物理量的知名度可能要低一點兒。 實際上它是一個旋性矢量，和磁場有關(guān)： 已知在穩(wěn)定磁場中矢量b的散度為零，根據(jù)重要失量恒等式任何矢量場的旋度的散度恒為零，因此b可表示為b=▽xa，矢量場a成為矢量磁位，因此得到電流分布的a，對a做微分運算就可以得到b。 對▽x▽xa=μj化簡可得▽^2a=-μj，即矢量泊松方程，在直角坐標系下等價為三個標量泊松方程。 非常簡單，也非常好理解。 這玩意兒和高溫超導之前也存在一定關(guān)系，因為在電磁場中運動的電子總是伴隨著帶一個相位，這個相位其實就是磁矢勢。 “.” 隨后坐在薛其坤身邊的王老想了想，對徐云問道： “小徐，你繼續(xù)吧，詳細解釋一下伱的這個理論?！? 徐云見狀再次點了點頭，這次沒有再用ppt了，而是拿起粉筆在一旁的黑板上寫起了板書： “某種意義上來說，超導就像擊鼓傳花，電子就像小朋友，小朋友坐在自己的位置上沒動，所以不會互相碰撞產(chǎn)生電阻，而他們手上傳的花就是那個無質(zhì)量的相位?！? “因此從這個思路切入，可以在緊束縛模型下寫出一個規(guī)范不變的哈密頓量，也就是uhu=∑ijtijcieiaijcj+h其中aij=θiθj?！? “電子向左和向右跳，會附帶一個正負的相位，這就是超導電流的主要來源，如果計算局域電子數(shù) ni=cici隨時間的變化，也就是海森堡方程，以及連續(xù)性方程nt+jx=0，很容易得到流算符.” 第(1/3)頁