第834章 好久不見，小牛（大結局）

    “另一個思路”

    聽到徐雲說出的這番話。

    臺下的周光召、薛其坤等人臉色並沒有多少變化，只是浮現出了些許的若有所思。

    正如徐雲所說。

    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年昂內斯首次發現了超導現象之後，人們一直認爲除了電阻爲零之外，超導材料與普通材料具有相同的特性。

    然而1933年關於超導體具有完全抗磁性的發現打破了這一觀念，超導體的完全抗磁性也被稱之爲邁斯納效應。

    到了1935年的時候。

    倫敦兄弟發展出倫敦方程，將通過超導體的電流與其內部和周圍的電磁場聯繫起來，從而構建了一個關於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，並於1939年被實驗證實。

    接着1950年的時候物理學家又發現，具有較低原子量的汞同位素，在轉變爲超導體時的溫度會略高一些，

    這表明關於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，這個現象被稱爲超導的“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佈並不均勻，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象之間的相互關係，並沒有從物理學基本定律出發對這些現象作出解釋。

    在昂內斯發現超導現象之後近50年的時間裏，理論物理學家一直沒有發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、庫珀和施裏弗三人提出了赫赫有名的BCS理論。

    當時施裏弗和巴丁、庫珀發現，超導體中的電子會結合成庫珀對，所有電子庫珀對的運動是相互關聯的，並由於聲子-電子相互作用而形成一個整體。

    於是他們開始思考如何同時描述所有庫珀對的行爲，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裏弗將這些因素組合起來，以《超導的微觀理論》爲題發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，以及爲什麼超導態只能發生在絕對零度附近：

    在大量的熱擾動下，脆弱的庫珀對會斷裂。

    此外，他們還給出了關於比熱和電磁穿透深度的理論計算。

    於是乎。

    超導的BCS理論就構建起來了。

    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象，在理論和實驗上是無可挑剔的。

    1972年，巴丁、庫珀與施裏弗三人因爲提出BCS理論獲得了諾貝爾物理學獎。

    但就像牛頓力學配套經典物理、但在微觀領域卻有些乏力一樣，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後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。

    這些理論各有優點和缺點，都有待實驗證據檢驗。

    “RVB理論認爲銅氧高溫超導體中的電子在銅氧面上形成了共振價鍵，爲強烈的量子糾纏，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。”

    隨後徐雲將PPT翻到了下一頁，對現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聯效應，如贗能隙和反鐵磁序，但它的弊端在於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模型認爲電子在銅氧面上通過交換自旋爲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。”

    “旋漲落模型則認爲電子通過交換自旋漲落而形成庫珀對，在這個框架裏，自旋漲落是一種由反鐵磁序和電荷密度波耦合而產生的準粒子。”

    “自旋漲落模型也能夠解釋高溫超導體中的 d波對稱性和強關聯效應，但遺憾的是，它依然沒有給出具體的配對機制。”

    “徐雲同學。”

    在徐雲說完這番話後，薛其坤院士舉手打斷了他：

    “聽你這說法你這次採用的思路，似乎並不是主流中的一種？”

    “沒錯。”

    徐雲點了點頭，肯定了薛其坤的判斷：

    “我這次用於描述機理的理論此前並未有人提出過，我將它稱之爲.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，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。

    相對於電流電荷，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：

    已知在穩定磁場中矢量B的散度爲零，根據重要失量恆等式任何矢量場的旋度的散度恆爲零，因此B可表示爲B=▽×A，矢量場A成爲矢量磁位，因此得到電流分佈的A，對A做微分運算就可以得到B。

    對▽×▽×A=μJ化簡可得▽^2A=-μJ，即矢量泊松方程，在直角坐標系下等價爲三個標量泊松方程。

    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係，因爲在電磁場中運動的電子總是伴隨着帶一個相位，這個相位其實就是磁矢勢。

    “.”

    隨後坐在薛其坤身邊的王老想了想，對徐雲問道：

    “小徐，你繼續吧，詳細解釋一下伱的這個理論。”

    徐雲見狀再次點了點頭，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生電阻，而他們手上傳的花就是那個無質量的相位。”

    “因此從這個思路切入，可以在緊束縛模型下寫出一個規範不變的哈密頓量，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 ni=cici隨時間的變化，也就是海森堡方程，以及連續性方程nt+Jx=0，很容易得到流算符.”

    “在臨界溫度以下，電子配對形成copper pair，並且凝聚到bcs基態——到這一步步驟爲止，BCS理論依舊是成立的。”

    “然後接下來我的思路是.”

    說到這裏。

    徐雲刻意頓了頓：

    “對超導體的能隙函數做費米面結構近似。”（見449章，又是一個跨越了400章的伏筆）

    早先提及過。

    所謂費米面，指的其實是動量空間的等能面。

    費米面最早被定義於理想無相互作用的費米氣系統中，後來便擴展到了電子模型，近些年常見於固體材料範疇。

    它的實質就是三維無限勢阱中自由電子的運動，電子對應λ=h/p，所以在導體中形成駐波。

    接着根據波矢量的定義，就可以確定單個電子所處駐波的波矢量值。

    噠噠噠.

    徐雲拿着粉筆飛快在黑板上寫下一行行算式，臺下幾位大佬則肉眼可見的變得有些凝重了起來。

    徐雲在這部分的思路很靈性，一般來說在凝聚到bcs基態之後，剩下的就是宏觀量子態的討論了。

    也就是大量電子相位雜亂無序分佈的波函數由於自發對稱破缺，形成了一個確定相位的波函數。

    好比是榴蓮。

    在大多數人常規的認知裏，榴蓮這玩意兒的食用流程就是開殼後生吃。

    但徐雲此時的做法卻是另闢蹊徑，選擇了烤榴蓮。

    而且很有意思的是.

    烤着烤着薛其坤忽然發現，這種做法他喵的似乎還挺好吃的？

    “已知允許冪級數中的變量x取復數值時，冪級數收斂的值在復平面上形成一個二維區域.”

    “然後利用高斯函數的Fourier變換 F{ea2t2}(k)=πaeπ2k2/a2，以及Poisson求和公式可以得到”

    “考慮積分g(s)=12πi∮γzs1ez1dz，其中圍道應該是limk→∞gk(s)=g(s)”

    徐雲將自己此前的推導過程飛快的寫到了黑板上，薛其坤等人的眼睛也是越來越亮。

    高溫超導研究在實驗上的困境之一就是強關聯電子效應，即電子-電子之間的相互作用不能簡單忽略或近似考慮，磁性和電性相互作用同等重要。

    例如常規超導體的能隙函數一般是各向同性的s波，但是到了銅氧化物超導體就是各向異性的d波，鐵基超導的能隙函數則是s±波爲主。

    不過徐雲搞出這樣一手之後，至少在數學角度上這個爭議可以雜糅到一起了。

    徐雲的變換改變了各個格點上佔據態相對於空態的相位，即 cj→UcjU=eiθjcj，。

    在一次量子化的表象下，這相當於改變了單粒子局域波函數的相位。

    換而言之。

    變換後的模型具有張量積的結構，不能混合不同格點的態空間，並且不會混合佔據態和空態。

    這樣一來，就只剩下了有數的幺正變換可供考慮。

    在Jordan-Wigner變換所聯繫的自旋視角下，符合條件的也就那麼兩三個環路而已

    這是一個全新的配對機制，而且還不是局域配對那麼簡單.

    驀然。

    薛其坤院士又想到了去年7月12日，中科院在《自然》發表的那篇有關液氮溫區鎳氧化物超導體的論文。（//10.1038/s41586-023-06408-7）

    這可是在繼銅氧化物之後，科學家時隔36年發現的第二類突破液氮溫度（77 K）的非常規超導家族，而這類超導體就存在一種對應的磁場抑制超導轉變現象和正常態的線性電阻行爲。

    導致這個現象的直觀因素是Ni離子的+2.5價發揮了獨特的作用，它的兩個不同d軌道分別影響c方向和ab面內的關聯電子態，而機理上不是正符合徐雲所用的推導嗎？

    而此時此刻。

    徐雲的板書依舊在繼續。

    “高溫超導最驚人的普適性質之一是超導相和反鐵磁相之間的毗鄰.，反鐵磁的交換耦合係數J是導致半滿時反鐵磁相的原因，而同樣的耦合係數也能夠導致自旋單態的形成，後者是形成超導的先決條件。”

    “在我的這個理論裏，反鐵磁相由一個三維序參量 Nα刻畫，即所謂的交錯磁化強度，因此它具有自旋1，電荷0和總動量(π，π)的特點.”

    “另一方面，一個自旋單態 d波超導相由一個帶兩個實分量的復序參量Δ刻畫，它具有自旋0，電荷±2和總動量0”

    “我的想法是將這五個分量合併爲一個對象，稱爲超自旋 na=(ReΔ，Nx，Ny，Nz，ImΔ)，將反鐵磁相變換到超導相或反之.”

    “這些量子數在差一個形式因子的水平上唯一決定了該算符的形式.其中的一個由π=∑k(coskxcosky)ck+π，↑ck，↑給出.因爲這個算符具有自旋1，我們顯然可以定義三個算符πα.”

    “這部分推導最直接的證據來自於 YBCO超導體 Tc之下的中子散射共振峯，這些共振具有自旋1，動量(π，π)，以及對 Tc=92K，Tc=67K和 Tc=52K的材料分別位於 41meV，33meV和 25meV的分辨率極限峯，對應的數據在論文的第243頁.”

    徐雲答辯的規定時間是一個小時，但徐雲從開始板書到全部表述完畢，足足花了五個多小時的時間。

    但無論是幾位評審還潘院士卻都沒有催促徐雲，到了最後，薛其坤院士這樣的凝聚態物理大牛甚至忍不住走到臺前，和徐雲就地做起了討論。

    整個過程中唯一對徐雲不滿的，大抵就只有場外的醫療保健專家們了。

    尤其是那些和徐雲年紀差不多大的保健助理，一想到徐雲六十多歲的時候自己大概率還要照顧這位老頭兒，就瞬間感覺人生一片黑暗.

    就這樣。

    在下午五點十三分的時候。

    用光了九根粉筆的徐雲深吸一口氣，寫下了最後一行字：

    “高溫超導機理至此證畢，證明人，徐雲。”

    “.”

    看着面前密密麻麻的板書，幾位評審的表情都有些莫名。

    尤其是楊老、王老和周光召三人，儘管臉上帶着疲態，但眼睛卻帶着一抹明亮的光華。

    此番他們主動出面給徐雲捧場不假，但也正因爲這個原因，他們對徐雲的要求其實是很高的。

    甚至在楊老他們這些當事人看來，這個要求都有些強人所難了。

    結果沒想到徐雲給出了他們一個如此大的驚喜，這他喵的可是高溫超導！

    誠然。

    單純依靠這個理論推導，徐雲很難獲得諾獎，但這也僅僅是暫時性的情況罷了。

    倘若今後有人能通過物理現象完整證明徐雲的理論，那麼諾獎就妥妥的是徐雲的囊中之物了。

    不誇張的說。

    哪怕徐雲今後啥成果都不產出，他在物理史上的地位都不會低於前200名。

    如果要是再加個定語來篩選.那麼徐雲甚至可以說是當世成就最高的啾啾啾，沒有“同行”可以與他媲美！

    更重要的是.

    徐雲如今才24歲！

    一位24歲的年輕人就能解決高溫超導的機理問題他的盡頭會在哪兒？

    朗道的二檔？

    媲美楊老？

    毫無爭議、成就最高的亞洲物理學家？

    比肩牛愛？

    還是說.

    飛的更高？

    一想到這裏，已然95歲高齡的周光召便再次心跳加速了起來。

    到了他這種地位，到了他這種年齡，沒有比再見到華夏物理學界後繼有人更加開心滿意的事兒了.

    周光召甚至想到了自己的好友于敏，他當初也是年紀輕輕便創造了華夏科研史上的奇蹟。

    唔？

    驀然。

    不知爲何，周光召的腦海中忽然冒出了一個有些古怪的畫面：

    大於坐在書桌前奮筆疾書，邊上有個人在給他遞毛巾倒水。

    那個人面容有些模糊，但隱隱卻有點徐雲的影子.

    奇怪了，自己怎麼會冒出這麼個想法？

    隨後周光召用力甩了甩腦袋，將這個莫名其妙的念頭拋到了腦後。

    接着他深吸一口氣，對徐雲問道：

    “小徐，這個機理更加有準確的名字嗎？”

    “你之前用的陳-徐磁矢勢正則理論似乎有點模糊或者說數學化了。”

    一旁的王老楊老也點了點頭。

    名稱上偏數學化的物理理論有不少，但在涉及到高端機理方面的時候，數學化的特性反而會讓它有點兒“掉價”或者說缺乏物理上的說服力。

    “有。”

    徐雲擡頭望了他一眼，緩緩說道：

    “陳景潤-徐雲圍道理論，由於涉及到了2個矢量，2個超旋量和一個單態，所以我也稱呼它爲.221理論。”

    陳景潤-徐雲圍道理論？

    221理論？

    周光召沉默了幾秒鐘，看不出在想什麼，最終輕輕點了點頭：

    “好名字。”

    總而言之。

    事情到了這一步，剩下的流程就很簡單了。

    五位評審在攝像設備面前做出了答辯決議，一致給予了徐雲優秀評價，答辯當場通過。

    至此，徐雲也是一位光榮的碩士學位獲得者了

    隨後徐雲又與幾位大佬聊了幾句天，考慮到時間已晚，便主動告辭離開了會議室。

    在接受完等在門口的陸朝陽、顧羣青的祝賀之後，徐雲順手發了條微博與朋友圈，以有些疲憊爲由回到了招待所的小屋裏。

    鎖好房門後。

    徐雲徑直進入了光環空間。

    此時的空間內依舊豎立着三道光門，其中兩道是剛刷新出來、未知內容的副本。

    剩下一道則是.徐雲只完成過新手任務、尚待重新開啓的光門。

    光門之後的世界是公元1665年，也是

    一切開始的地方。

    “.”

    來到光門邊，徐雲閉着眼，深吸一口氣。

    隨後伸出手，擰開了光門握把。

    唰——

    一陣輕微的眩暈感後。

    徐雲周圍的環境悄然換成了嘈雜而又原始的某處鄉鎮，身邊便是格蘭瑟姆的教堂、擺着番茄醬的小棚子，以及

    正滿臉飛揚的咧着嘴，連後槽牙上沾着的扁豆絲都一清二楚、正在從時停狀態中“解凍”的

    艾薩克·牛頓。

    “好久不見了，小牛。”

    全書完

    注：

    完結撒花，一路走來感謝各位陪伴，釣魚佬在這兒給各位鞠躬啦！

    感謝大家過去這段時間的各種支持，這本書成績算不上頭部，但讓我感慨的不是成績，而是我這樣一個小透明也能遇到你們這樣的“小蠟燭”。

    大家先別急着刪書架哈，番外還有新書發佈的時候都會在這本書通知的，我會儘快調養身體，說出來你們可能不信，新書的大結局已經想好了.

    另外有全訂羣和盟主羣可以加入，各位可以進來聊聊天，新書發佈也會通知的

    最後推一本朋友的書，《我在修仙界登陸洪荒》

    (本章完)