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菲利普·沃倫·安德森（英語：Philip Warren Anderson，1923年12月13日—2020年3月29日），美國凝聚態物理學家，1977年諾貝爾物理學獎獲得者。

1940年，安德森進入哈佛大學，畢業后入職美國海軍研究實驗室。1945年，安德森重回哈佛大學讀博，對微波和紅外區譜線壓力增寬理論展開研究。四年后，安德森博士畢業，入職美國貝爾實驗室，展開反鐵磁性方面展開研究。1952年，安德森首次提出自發對稱性破缺的概念。同年，安德森受邀到日本參加首屆國際理論物理學大會，開始獨立開展理論物理的研究工作。1958年，安德森發現無序晶格會明顯抑制量子隧穿效應，于是提出了安德森局域化。三年后，他又提出安德森哈密頓算符，用于討論不成對自旋的原子嵌入無磁性金屬時的磁矩持久性。1962年，安德森提出一種光子在超導體內獲得質量的機制，后來這種機制發展為粒子物理學的標準模型。不久后，安德森又對近藤效應作出解釋，并提出自旋玻璃的理論模型。1977年，安德森因對磁性和無序體系電子結構的基礎性理論研究，與內維爾·莫特、約翰·凡扶累克一同獲得諾貝爾物理學獎。次年，安德森出版著作《凝聚態物理學的基本概念》，并從貝爾實驗室退休。2020年3月29日，安德森去世，享年96歲。

安德森命名了凝聚態物理學，并在凝聚態物理領域具有開創性貢獻，包括提出安德森局域化和安德森哈密頓量等重要理論，并對高溫超導性理論和粒子物理中的對稱性破缺有深入研究。安德森還對科學哲學有所貢獻，提出多者異也（涌現現象）的觀點，強調自然在不同尺度上都存在著有待發現的基本規律和法則。1991年諾貝爾物理學獎得主P.G.熱納（Pierre-Gilles de Gennes）評價安德森為：“固體物理學界的教皇。

人物生平

早年經歷

1923年12月13日，菲利普·沃倫·安德森（Philip Warren Anderson）出生于美國印第安納波利斯市。他的外祖父是沃巴什學院（Wabash College）的數學家，他的外叔是羅德茲獎學金獲得者，后來成為沃巴什學院的英語教授。他的父親哈利·沃倫·安德森（Harry Warren Anderson）是伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校厄巴納—香檳分校的植物病理學教授，所以安德森童年在那里長大。高中時期，凱文·安德森成績優異，并且擅長跑步、網球和速滑等運動。同時，安德森加入學校的生物和棋類社團，并每年參加學校舉辦的演出。除此之外，安德森經常跟隨父親參加伊利諾伊大學的周末聚會，他由此結識伊利諾伊大學物理系主任惠勒 · 盧米斯（F. Wheeler Loomis），并在他的推薦下拿到哈佛大學的全額獎學金。

哈佛求學

1940年，安德森在伊利諾伊州厄巴納的大學實驗高中畢業，進入美國哈佛大學物理專業求學。次年，美國加入第二次世界大戰，安德森被要求轉入能快速應用于戰爭的電子物理專業，這是哈佛大學為鼓勵學生參軍而特別設置的專業。1943年，安德森剛畢業便被派往美國海軍研究實驗室擔任微波工程師，承擔建造天線的任務。在本科期間，安德森結交了包括粒子—核物理學家皮爾·諾伊斯（H. Pierre Noyes），哲學家兼科學史學家托馬斯·庫恩（Thomas Kuhn）和分子物理學家亨利·希爾斯比（Henry Silsbee）。

1945年，第二次世界大戰結束，安德森重新回到哈佛大學，跟隨博士生導師約翰 · 范弗萊克（John Hasbrouck van Vleck）攻讀博士學位。1949年1月，約翰·D·安德森在完成名為《微波和紅外區譜線壓力增寬理論》（The theory of 壓強 broadening of spectral lines in the 微波 and infrared regions）的博士論文之后獲得博士學位。讀博期間，安德森注意到現代量子場論對解決無線電頻譜展寬問題的作用，于是首次對小分子微波吸收譜進行了完整的量子力學計算。

加入貝爾

1949年，安德森博士畢業后，在范弗萊克的介紹下加入了美國貝爾實驗室中由美國物理學家威廉 · 肖克利（William Shockley）領導的課題組，從事固體物理研究。加入實驗室的最初幾個月里，安德森研讀了弗雷德里克·塞茨（Frederick Seitz）于1940年完成的著作《現代固體理論》（The Modern Theory of Solids），并證明了威廉·肖克利提出的關于鈦酸鋇陶瓷氧化物中的鐵電性起源的猜想。同時向一個學術期刊俱樂部推薦了同事萊納斯 · 鮑林（Linus Pauling）撰寫的關于利用共振價鍵理論解釋金屬結合力的論文。

與此同時，安德森也在向實驗室另外幾位學者尋求指導，例如格雷戈里 · 萬尼爾（Gregory Wannier）、科尼爾斯 · 赫林（Conyers Herring）和查爾斯 · 基泰爾（Charles Kittel）。萬尼爾向安德森傳授了統計力學，赫林向安德森傳授了固體物理和文學方面的知識，基泰爾向安德森傳授了磁學方面的知識，并建議他在反鐵磁性方面展開研究。

1952年1月，安德森向《物理評論》（Physical Review）提交了名為《反鐵磁基態的近似量子理論》（An Approximate Quantum Theory of the Antiferromagnetic Ground State）的論文，闡釋了反鐵磁性的量子近似理論，首次提出自發對稱性破缺的概念。

東京參會

1952年，日本理論物理學家久保亮武（Ryogo Kubo）邀請安德森到日本東京參加首屆國際理論物理學大會，并到自己的研究組交流六個月。1953年9月，貝爾實驗室批準了安德森的無薪假期，安德森攜妻子詹姆斯·喬伊斯（Joyce）和女兒蘇珊（Susan）到達日本。安德森在首屆國際理論物理學大會上做出關于當代磁學研究的演講，并接受費利克斯 · 布洛赫（Felix Bloch）、拉爾斯 · 昂薩格（Lars Onsager）、內維爾 · 莫特（Nevill Mott）等頂級理論物理學家的提問。在此次大會上，安德森與久保、森谷徹、吉田圭、金森淳等日本著名固體學家結識，并意識到自己已經具備足夠的能力和研究思想，可以獨立開展理論物理的研究工作。

1958年，貝爾實驗室的喬治 · 費埃爾（George Feher）收集到摻雜的硅晶體中的自旋共振數據，安德森利用這些復雜的數據構建出了一種簡單的無序晶格中的電子運動模型，并由此猜測證明，這種無序晶格會明顯抑制量子隧穿效應，導致原本自由傳播的電子波函數被約束在局部區域內，這一現象后來被稱為安德森局域化。三年后，安德森又從同事伯納德 · 馬蒂亞斯（Bernd Matthias）那里獲得相關數據，對不成對自旋的原子嵌入無磁性金屬時的磁矩持久性進行研究，并發表論文《金屬中的局部磁態》（Localized Magnetic States in Metals）。在論文中，安德森給出一個模型哈密頓量，先定性討論特殊情況，然后使用哈特里－福克（Hartree–Fock）方法進行了分析，由此得出結論，并給出他所估計的極限。

劍橋兼職

1961年，安德森利用休假到英國劍橋大學大學訪學，并開設研究生課。布萊恩 · 約瑟夫森（Brian Josephson）在安德森的課上了解到對稱性破缺之后，與安德森一起就超導微觀波函數相位的含義進行深入研究，進而預言了直流和交流約瑟夫森效應。在此期間，安德森的工作主要圍繞對稱性破缺和約瑟夫森的一些想法展開。1962年，安德森發表論文《自旋共振實驗中的光譜擴散衰減》（Spectral diffusion decay in spin 共振 experiments），闡述了光子如何在超導體內獲得質量，該論文中闡述的機制后來發展為粒子物理學的標準模型。

1963 年，安德森被選為美國藝術與科學院。1967年，安德森接受劍橋物理系主任內維爾·莫特 (Nevill Mott) 的邀請，在劍橋大學固體物理理論組擔任半職教授，貝爾實驗室也同意安德森在實驗室的工作時間縮短為原來的一半。自此開始，每年的十月到三月，安德森在劍橋從事教學活動，并指導研究生，其他時間仍為貝爾實驗室工作。

多體研究

自20世紀60年代開始，近藤效應的理論模型構建就成為一個具有挑戰性的電子多體問題。1970年，安德森通過對重整化群方法的發明和運用，構建出可以描述基態自旋構型的理論模型，對近藤效應做出理論解釋，接連發表論文《局域化理論和 Cu-Mn 問題：自旋玻璃》（Localisation theory and the Cu-Mn problem: Spin glasses）和《Kondo 和一維 Ising 模型的標度理論》（Scaling theory for the Kondo and ONE FCdimensional Ising models）。同年，安德森從美國物理學會會議上的一個小組得知，建設國家加速器實驗室（即后來的費米實驗室）的預算可能會威脅到全國其他“小型科學”項目的資金。他隨即在《新科學人》雜志上撰文，對高能物理學界實踐的“大科學”項目提出了批評。1972 年，安德森撰寫了一篇名為《多者異也》的文章，強調還原主義的局限性以及科學存在層次性，每個層次都需要自己的基本原理來推進。

1975年，安德森與威爾士物理學家薩姆 · 愛德華茲（Sam Edwards）共同發表論文，提出一個用以描述一種叫做自旋玻璃的奇異金屬合金中磁性行為的模型。他們對基態自旋進行了近似求解，但在數據優化時發現模型中的無序性和沖突約束同時存在，這表明計算量會隨著自旋數量的增加而指數增長。這個模型引發出一種新形式的統計力學，其應用范圍超出物理學，被廣泛應用在蛋白質折疊、郵件遞送、模式識別、集成電路設計、信息編碼等非物理問題上。同年，凱文·安德森結束在劍橋大學的工作，回到美國。

普林斯頓

1975年，約翰·D·安德森到美國普林斯頓大學大學擔任半職教授，繼續進行自旋玻璃的研究。安德森熱衷于深入研究實驗數據，尋找實驗數據中那些與當前理論不符的“異常現象”，并嘗試構建能夠體現物理本質的模型哈密頓量。但由于安德森不擅長推導數學的技術細節，他與其他三位同事以利戶·亞伯拉罕斯（Elihu Abrahams）、羅摩克里希南（Ramakrishnan）和唐·利恰爾德羅（Don Licciardello）一同合作，構建出一套關于無序性誘導波局域化的標度理論，呈現出此前提出的波局域化結果，并且這一結果也從原來的3維推廣到了2維和1維的情況。

1977年，安德森因《某些隨機晶格中不存在擴散現象》（Absence of Diffusion in Certain Random Lattices）和《金屬中的局部磁態》（Localized Magnetic States in Metals）兩篇論文，與內維爾·莫特（Nevill F. Mott）、約翰 · 范弗萊克（John H. Van Vleck）共同獲得當年的諾貝爾物理學獎。1982 年，他又獲得了國家科學獎章。1984年，安德森出版著作《凝聚態物理學的基本概念》（Basic Notions of Condensed Matter Physics），此書后來成為凝聚態領域的經典教科書。同年，安德森正式從貝爾實驗室退休，開始在普林斯頓大學全職擔任物理學教授。

1986年，安德森出任跨學科研究機構圣菲研究所的聯合副主席，該機構專注于復雜系統和非線性動力學研究。同年，陶瓷銅氧化物材料首次在高溫環境下出現了超導現象。安德森選擇徹底拋棄原先解釋傳統金屬和合金超導時使用的電子-光子相互作用機制，采用電子間的短程庫侖斥力來解釋這一超導現象，成為第一個對新的超導現象提出解釋的理論物理學家。次年3月，美國物理學會舉辦伍德斯托克物理大會，探討關于高溫超導的話題，安德森在會議上發表了自己的新理論。同年，安德森在美國國會作證，反對在得克薩斯州建造超導超級對撞機（SSC），安德森反對 SSC 并沒有直接導致其在1993年的取消，而是螺旋式成本是主要因素，但他可能是其最知名的反對者。

晚年研究

1993 年 4 月，安德森到牛津大學貝利奧爾學院擔任教授。他晚年經常與物理學圈子之外的聽眾或讀者打交道，在期刊、雜志和報紙上發表諸多物理學之外的文章，例如軍事規模控制、復雜性、未來學、文化沖突、科學的意義等。同年8月4日，安德森和理論物理學家史蒂文 · 溫伯格（Steven Weinberg），同時在一場關于加速器建設項目的聽證會上接受質詢。溫伯格認為加速器項目關系到基礎研究工作，應當進行建設。而安德森認為加速器項目會擠占其他研究領域的經費，所以不應該建設，而應該把經費投入到更具實際價值的課題中。兩個月后，加速器項目被叫停。

1994年，安德森在英國《每日電訊報》（The Daily Telegraph）發表文章，提出對于科學的四個看法，即科學不是民主，計算機不能代替科學家，統計數據有時會被誤用而且經常被誤解，好的科學具有美學特質。1996年，安德森從牛津大學退休。2000年，安德森放棄合同資助，但仍從事研究和寫作工作，并多次在《倫敦泰晤士報》的高等教育增刊上發表書評。2001年，凱文·安德森從SFI指導委員（Steering Committee of SFI）退休。2006年何塞·索勒的一份分析統計比較了論文參考文獻與引用數，指出安德森是世界上最有“創造力”的物理學家。2013年，普林斯頓大學曾舉辦活動慶祝安德森九十歲，約150名曾與之共事過的同事與學生參加，其中包括5名諾貝爾獎得主與1名菲爾茲獎得主。2020年3月29日，安德森去世，享年96歲。

科研成就

安德森命名了現在被稱為凝聚態物理學的物理領域。他在局域化理論、反鐵磁性理論、對稱性破缺理論和高溫超導理論等凝聚態物理領域做出了貢獻，并提出了涌現現象，對科學哲學做出了貢獻。

對稱性破缺

安德森首次提出了對稱性破缺的概念，這種現象是指系統的哈密頓量表述形式明明具備某種對稱性，然而系統卻會自發地從多個簡并的對稱構型中選擇一個從而失去對稱性。安德森從不同方面對對稱性破缺進行討論，得出了與古德斯通模式（Goldstone mode）近似的內容。

安德森局域化

安德森發現原本正常傳播的波可以被無序介質限制在一個區域內，進而構建出電子在無序晶格中的簡單行為模型。他提出猜想并證明，在這種無序晶格中量子隧穿效會被嚴重抑制，于是原本可以自由穿行于有序晶格之間的電子就會在這種無序晶格中被約束。就像自發對稱性破缺，無序會導致波函數被約束在局部區域內，這一現象現在被稱為安德森局域化（Anderson localization）。

凝聚態物理

安德森在凝聚態物理領域成果眾多。他發明并利用了重整化群的方法，構建出可以解釋近藤效應的理論模型，并且該模型低溫條件下表現出了近藤效應的反常趨勢變化規律。除此之外，安德森還提出了一個用于述異金屬合金中磁性行為的模型，即自旋玻璃。他還將庫倫效應整合進解釋超導現象的 Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）模型，用來解釋超導現象。

多者異也

安德森提出多者異也的觀點，反駁了還原論的觀點，他承認在自然界中所看到的一切，必然與基本粒子的已知性質一致。但他不認為多粒子系統的復雜行為可以直接從粒子物理學的規則中推導出來。安德森提出，自然在不同尺度上都存在著有待發現的基本規律和法則。只存在于微米尺度上的那些法則，其基本程度絲毫不亞于基本粒子尺度上的物理規律。如果只把目光集中在納米尺度，就幾乎無法找到其出現的原因。

論文專著

主要著作

主要論文

主要獎項

1964年，尼克·安德森獲得奧利弗·巴克利獎。1977年，又獲得諾貝爾物理學獎。1978年，安德森獲得美國成就學院美國音效剪輯工會獎。1980年，他當選為倫敦皇家自然知識促進學會外籍會員（ForMemRS）。1982年，安德森獲得國家科學獎章。1991年，當選為美國哲學學會會員。此外，安德森還被授予了哈佛大學GSAS的百年紀念獎章，巴黎高等師范學院和東京大學的榮譽學位，以及約翰·巴丁獎。