第834章 好久不见，小牛（大结局）

“另一个思路……”

听到徐云说出的这番话。

台下的周光召、薛其坤等人脸色并没有多少变化，只是浮现出了些许的若有所思。

正如徐云所说。

就像提及小牛必然要提到万有引力一样，在涉及到超导概念的时候，就必然要提到BCS理论。

在原本历史中。

自从1911年昂内斯首次发现了超导现象之后，人们一直认为除了电阻为零之外，超导材料与普通材料具有相同的特性。

然而1933年关于超导体具有完全抗磁性的发现打破了这一观念，超导体的完全抗磁性也被称之为迈斯纳效应。

到了1935年的时候。

伦敦兄弟发展出伦敦方程，将通过超导体的电流与其内部和周围的电磁场联系起来，从而构建了一个关于超导体电磁特性的唯象理论。

这一理论预言了电磁穿透深度的存在，并于1939年被实验证实。

接着1950年的时候物理学家又发现，具有较低原子量的汞同位素，在转变为超导体时的温度会略高一些。

这表明关于超导性的理论必须考虑到晶体中的自由电子会受到晶格振动的影响，这个现象被称为超导的“同位素效应”。

又双叒叕过了三年。

通过对超导体导热性的分析，物理学家认识到，超导体中自由电子的能量分布并不均匀，而是具有能隙。

然而，所有这些理论都只是用来说明观察到的实验现象之间的相互关系，并没有从物理学基本定律出发对这些现象作出解释。

在昂内斯发现超导现象之后近50年的时间里，理论物理学家一直没有发展出超导的基本理论。

直到……

1957年。

在这一年，美国物理学家巴丁、库珀和施里弗三人提出了赫赫有名的BCS理论。

当时施里弗和巴丁、库珀发现，超导体中的电子会结合成库珀对，所有电子库珀对的运动是相互关联的，并由于声子－电子相互作用而形成一个整体。

于是他们开始思考如何同时描述所有库珀对的行为，而不是单独描述每一个库珀对。

这些电子对不受其他电子和晶格的影响，这使得它们可以不受阻碍地运动。

最终在这一年初，巴丁与他的学生库珀和施里弗将这些因素组合起来，以《超导的微观理论》为题发表了一篇简短的论文。

在同年12月的文章《超导理论》中他们证明了超导相变是二级相变，他们的理论可以解释同位素效应和迈斯纳效应，以及为什么超导态只能发生在绝对零度附近：

在大量的热扰动下，脆弱的库珀对会断裂。

此外，他们还给出了关于比热和电磁穿透深度的理论计算。

于是乎。

超导的BCS理论就构建起来了。

BCS理论的建立，是物理学史上第一次从微观角度全面综合地解释了超导现象，在理论和实验上是无可挑剔的。

1972年，巴丁、库珀与施里弗三人因为提出BCS理论获得了诺贝尔物理学奖。

但就像牛顿力学配套经典物理、但在微观领域却有些乏力一样，BCS理论很快也遇到了一个瓶颈：

这个理论能够完美的解释低温超导，但在涉及到高温超导之后却存在很多无法解释的情况。

因此物理学界也提出过很多候选机理，目前比较有热度的分别是RVB（共振价键）理论、t－J模型和自旋涨落模型。

这些理论各有优点和缺点，都有待实验证据检验。

“RVB理论认为铜氧高温超导体中的电子在铜氧面上形成了共振价键，为强烈的量子纠缠，而非库珀对，这种价键可以跨越不同的铜氧面从而导致超导性。”

随后徐云将PPT翻到了下一页，对现有的几种理论进行起了锐评：

“RVB理论能够解释高温超导的一些强关联效应，如赝能隙和反铁磁序，但它的弊端在于没有给出具体的电子配对机制和对称性，也没有给出可测量的预言。”

“更早一些的t－J模型认为电子在铜氧面上通过交换自旋为1／2的激子形成库珀对，可以解释高温超导的d波对称性和电荷自旋分离，但同样没有给出具体的配对机制。”

“旋涨落模型则认为电子通过交换自旋涨落而形成库珀对，在这个框架里，自旋涨落是一种由反铁磁序和电荷密度波耦合而产生的准粒子。”

“自旋涨落模型也能够解释高温超导体中的d波对称性和强关联效应，但遗憾的是，它依然没有给出具体的配对机制。”

“徐云同学。”

在徐云说完这番话后，薛其坤院士举手打断了他：

“听你这说法……你这次采用的思路，似乎并不是主流中的一种？”

“没错。”

徐云点了点头，肯定了薛其坤的判断：

“我这次用于描述机理的理论此前并未有人提出过，我将它称之为……陈－徐磁矢势正则理论。”

这一次。

包括一直没有出声的杨老在内，台下的人顿时齐齐一愣。

陈－徐磁矢势正则理论。

简简单单的几个字，包含的信息量似乎有点大啊……

譬如磁矢势。

相对于电流电荷，磁矢势这个物理量的知名度可能要低一点儿。

实际上它是一个旋性矢量，和磁场有关：

已知在稳定磁场中矢量B的散度为零，根据重要失量恒等式任何矢量场的旋度的散度恒为零，因此B可表示为B＝▽×A，矢量场A成为矢量磁位，因此得到电流分布的A，对A做微分运算就可以得到B。

对▽×▽×A＝μJ化简可得▽^2A＝－μJ，即矢量泊松方程，在直角坐标系下等价为三个标量泊松方程。

非常简单，也非常好理解。

这玩意儿和高温超导之前也存在一定关系，因为在电磁场中运动的电子总是伴随着带一个相位，这个相位其实就是磁矢势。

“……”

随后坐在薛其坤身边的王老想了想，对徐云问道：

“小徐，你继续吧，详细解释一下你的这个理论。”

徐云见状再次点了点头，这次没有再用PPT了，而是拿起粉笔在一旁的黑板上写起了板书：

“某种意义上来说，超导就像击鼓传花，电子就像小朋友，小朋友坐在自己的位置上没动，所以不会互相碰撞产生电阻，而他们手上传的花就是那个无质量的相位。”

“因此从这个思路切入，可以在紧束缚模型下写出一个规范不变的哈密顿量，也就是UHUf＝－∑（ij）tijcifeiAijcj＋h其中Aij＝θi－θj。”

“电子向左和向右跳，会附带一个正负的相位，这就是超导电流的主要来源，如果计算局域电子数ni＝cifci随时间的变化，也就是海森堡方程，以及连续性方程anat＋aJax＝0，很容易得到流算符……”

“在临界温度以下，电子配对形成copper pair，并且凝聚到bcs基态——到这一步步骤为止，BCS理论依旧是成立的。”

“然后接下来我的思路是……”

说到这里。

徐云刻意顿了顿：

“对超导体的能隙函数做费米面结构近似。”（见449章，又是一个跨越了400章的伏笔）

早先提及过。

所谓费米面，指的其实是动量空间的等能面。

费米面最早被定义于理想无相互作用的费米气系统中，后来便扩展到了电子模型，近些年常见于固体材料范畴。

它的实质就是三维无限势阱中自由电子的运动，电子对应λ＝h／p，所以在导体中形成驻波。

接着根据波矢量的定义，就可以确定单个电子所处驻波的波矢量值。

哒哒哒……

徐云拿着粉笔飞快在黑板上写下一行行算式，台下几位大佬则肉眼可见的变得有些凝重了起来。

徐云在这部分的思路很灵性，一般来说在凝聚到bcs基态之后，剩下的就是宏观量子态的讨论了。

也就是大量电子相位杂乱无序分布的波函数由于自发对称破缺，形成了一个确定相位的波函数。

好比是榴莲。

在大多数人常规的认知里，榴莲这玩意儿的食用流程就是开壳后生吃。

但徐云此时的做法却是另辟蹊径，选择了烤榴莲。

而且很有意思的是……

烤着烤着薛其坤忽然发现，这种做法他喵的似乎还挺好吃的？

“已知允许幂级数中的变量x取复数值时，幂级数收敛的值在复平面上形成一个二维区域……”

“然后利用高斯函数的Fourier变换F{e－a2t2}（k）＝πae－π2k2／a2，以及Poisson求和公式可以得到……”

“考虑积分g（s）＝12πi∮γzs－1e－z－1dz，其中围道应该是limk→∞gk（s）＝g（s）……”

徐云将自己此前的推导过程飞快的写到了黑板上，薛其坤等人的眼睛也是越来越亮。

高温超导研究在实验上的困境之一就是强关联电子效应，即电子－电子之间的相互作用不能简单忽略或近似考虑，磁性和电性相互作用同等重要。

例如常规超导体的能隙函数一般是各向同性的s波，但是到了铜氧化物超导体就是各向异性的d波，铁基超导的能隙函数则是s±波为主。

不过徐云搞出这样一手之后，至少在数学角度上这个争议可以杂糅到一起了。

徐云的变换改变了各个格点上占据态相对于空态的相位，即cj→UcjUf＝e－iθjcj。

在一次量子化的表象下，这相当于改变了单粒子局域波函数的相位。

换而言之。

变换后的模型具有张量积的结构，不能混合不同格点的态空间，并且不会混合占据态和空态。

这样一来，就只剩下了有数的幺正变换可供考虑。

在Jordan－Wigner变换所联系的自旋视角下，符合条件的也就那么两三个环路而已……

这是一个全新的配对机制，而且还不是局域配对那么简单……

蓦然。

薛其坤院士又想到了去年7月12日，中科院在《自然》发表的那篇有关液氮温区镍氧化物超导体的论文。（／doi／10.1038／s41586－023－06408－7）

这可是在继铜氧化物之后，科学家时隔36年发现的第二类突破液氮温度（77 K）的非常规超导家族，而这类超导体就存在一种对应的磁场抑制超导转变现象和正常态的线性电阻行为。

导致这个现象的直观因素是Ni离子的＋2.5价发挥了独特的作用，它的两个不同d轨道分别影响c方向和ab面内的关联电子态，而机理上不是正符合徐云所用的推导吗？

而此时此刻。

徐云的板书依旧在继续。

“高温超导最惊人的普适性质之一是超导相和反铁磁相之间的毗邻，反铁磁的交换耦合系数J是导致半满时反铁磁相的原因，而同样的耦合系数也能够导致自旋单态的形成，后者是形成超导的先决条件。”

“在我的这个理论里，反铁磁相由一个三维序参量Nα刻画，即所谓的交错磁化强度，因此它具有自旋1，电荷0和总动量（π，π）的特点……”

“另一方面，一个自旋单态d－波超导相由一个带两个实分量的复序参量Δ刻画，它具有自旋0，电荷±2和总动量0……”

“我的想法是将这五个分量合并为一个对象，称为超自旋na＝（ReΔ，Nx，Ny，Nz，ImΔ），将反铁磁相变换到超导相或反之……”

“这些量子数在差一个形式因子的水平上唯一决定了该算符的形式.其中的一个由πf＝∑k（coskx－cosky）ck＋π，↑fc－k，↑f给出.因为这个算符具有自旋1，我们显然可以定义三个算符παf……”

“这部分推导最直接的证据来自于YBCO超导体Tc之下的中子散射共振峰，这些共振具有自旋1，动量（π，π），以及对Tc＝92K，Tc＝67K和Tc＝52K的材料分别位于41meV，33meV和25meV的分辨率极限峰，对应的数据在论文的第243页……”

徐云答辩的规定时间是一个小时，但徐云从开始板书到全部表述完毕，足足花了五个多小时的时间。

但无论是几位评审还潘院士却都没有催促徐云，到了最后，薛其坤院士这样的凝聚态物理大牛甚至忍不住走到台前，和徐云就地做起了讨论。

整个过程中唯一对徐云不满的，大抵就只有场外的医疗保健专家们了。

尤其是那些和徐云年纪差不多大的保健助理，一想到徐云六十多岁的时候自己大概率还要照顾这位老头儿，就瞬间感觉人生一片黑暗……

就这样。

在下午五点十三分的时候。

用光了九根粉笔的徐云深吸一口气，写下了最后一行字：

“高温超导机理至此证毕，证明人，徐云。”

“……”

看着面前密密麻麻的板书，几位评审的表情都有些莫名。

尤其是杨老、王老和周光召三人，尽管脸上带着疲态，但眼睛却带着一抹明亮的光华。

此番他们主动出面给徐云捧场不假，但也正因为这个原因，他们对徐云的要求其实是很高的。

甚至在杨老他们这些当事人看来，这个要求都有些强人所难了。

结果没想到徐云给出了他们一个如此大的惊喜，这他喵的可是高温超导！

诚然。

单纯依靠这个理论推导，徐云很难获得诺奖，但这也仅仅是暂时性的情况罢了。

倘若今后有人能通过物理现象完整证明徐云的理论，那么诺奖就妥妥的是徐云的囊中之物了。

不夸张的说。

哪怕徐云今后啥成果都不产出，他在物理史上的地位都不会低于前200名。

如果要是再加个定语来筛选……那么徐云甚至可以说是当世成就最高的啾啾啾，没有“同行”可以与他媲美！

更重要的是……

徐云如今才24岁！

一位24岁的年轻人就能解决高温超导的机理问题……他的尽头会在哪儿？

朗道的二档？

媲美杨老？

毫无争议、成就最高的亚洲物理学家？

比肩牛爱？

还是说……

飞的更高？

一想到这里，已然95岁高龄的周光召便再次心跳加速了起来。

到了他这种地位，到了他这种年龄，没有比再见到华夏物理学界后继有人更加开心满意的事儿了……

周光召甚至想到了自己的好友于敏，他当初也是年纪轻轻便创造了华夏科研史上的奇迹。

唔？

蓦然。

不知为何，周光召的脑海中忽然冒出了一个有些古怪的画面：

大于坐在书桌前奋笔疾书，边上有个人在给他递毛巾倒水。

那个人面容有些模糊，但隐隐却有点徐云的影子……

奇怪了，自己怎么会冒出这么个想法？

随后周光召用力甩了甩脑袋，将这个莫名其妙的念头抛到了脑后。

接着他深吸一口气，对徐云问道：

“小徐，这个机理更加有准确的名字吗？”

“你之前用的陈－徐磁矢势正则理论似乎有点模糊……或者说数学化了。”

一旁的王老杨老也点了点头。

名称上偏数学化的物理理论有不少，但在涉及到高端机理方面的时候，数学化的特性反而会让它有点儿“掉价”或者说缺乏物理上的说服力。

“有。”

徐云抬头望了他一眼，缓缓说道：

“陈景润－徐云围道理论，由于涉及到了2个矢量，2个超旋量和一个单态，所以我也称呼它为……221理论。”

陈景润－徐云围道理论？

221理论？

周光召沉默了几秒钟，看不出在想什么，最终轻轻点了点头：

“好名字。”

……

总而言之。

事情到了这一步，剩下的流程就很简单了。

五位评审在摄像设备面前做出了答辩决议，一致给予了徐云优秀评价，答辩当场通过。

至此，徐云也是一位光荣的硕士学位获得者了……

随后徐云又与几位大佬聊了几句天，考虑到时间已晚，便主动告辞离开了会议室。

在接受完等在门口的陆朝阳、顾群青的祝贺之后，徐云顺手发了条微博与朋友圈，以有些疲惫为由回到了招待所的小屋里。

锁好房门后。

徐云径直进入了光环空间。

此时的空间内依旧竖立着三道光门，其中两道是刚刷新出来、未知内容的副本。

剩下一道则是……徐云只完成过新手任务、尚待重新开启的光门。

光门之后的世界是公元1665年，也是……

一切开始的地方。

“……”

来到光门边，徐云闭着眼，深吸一口气。

随后伸出手，拧开了光门握把。

唰——

一阵轻微的眩晕感后。

徐云周围的环境悄然换成了嘈杂而又原始的某处乡镇，身边便是格兰瑟姆的教堂、摆着番茄酱的小棚子，以及……

正满脸飞扬的咧着嘴，连后槽牙上沾着的扁豆丝都一清二楚、正在从时停状态中“解冻”的……

艾萨克·牛顿。

“好久不见了，小牛。”

……

全书完

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