第1588节（2 / 2）

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＝▽xa，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▽x▽xa＝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……”