约翰·罗伯特·施里弗是美国著名的物理学家，因为奠定超导性理论基础而荣获诺贝尔物理学奖。

约翰·罗伯特·施里弗

在科学圈子里，一直流传着一个传奇故事：约翰·罗伯特·施里弗（John Robert Schrieffer）在纽约乘坐地铁时，解决了一个困扰了物理界40多年的难题。他对超导性工作原理的阐释为他赢得了1972年诺贝尔物理学奖。施里弗是美国物理学会（APS）前会长，于2019年7月27日去世，享年88岁。

1911年，人们发现某些金属在冷却到足够低的温度时，可以携带电流而不产生电阻。这种看似神奇的特性，即超导性，来源于量子力学，是磁共振成像人体扫描技术和粒子加速技术等诸多当代技术的基础。然而，数十年过后，仍然没有理论能够解释超导材料中的电子如何克服它们自身的互斥特性以及其他导致电阻产生的原因。

1957年初，当时还是研究生的25岁的施里弗写下了一个量子力学波函数，解释了超导体中电子的性质。不到一年后，他与导师约翰·巴丁（John Bardeen）以及博士后同事利昂·库珀（Leon Cooper）一起发表了如今赫赫有名的BCS波函数和完整的超导性理论。BCS取自三个人的姓氏首字母，他们后来分享了1972年的诺贝尔奖。这项工作对基础科学和应用技术都产生了深远的影响，施里弗为理解固体中电子的性质作出了贡献。

施里弗于1931年出生在美国伊利诺伊州奥克帕克，本科时就读于麻省理工学院，主修物理。在伊利诺伊大学香槟分校研究生院求学时，他便开始与巴丁一起合作。1956年，巴丁因发明晶体管而成为当年诺贝尔物理学奖的获得者之一。

巴丁建议施里弗尝试对超导性进行研究，但这一提议有一定风险。量子理论在描述普通导体、绝缘体和半导体方面取得初步成功之后，科学家曾无数次试图解释超导体，但都以失败而告终。但此时提议研究超导性的确恰逢其时。巴丁和他的博士后大卫·派因斯（David Pines）研究了声子（量子化声波）对金属的影响，发现它们可以介导电子之间一种相互吸引的作用。库珀又发现这种相互作用可以促进束缚电子对的形成。然而，库珀的理论只对单个电子对的形成问题进行了描述，而如何描述金属在全电子状态下的多电子配对，为什么这种配对能够成就超导体的某些特性等问题仍然悬而未决。

1957年，施里弗在参加美国物理学会会议时，在地铁上他突然想到，描述电子对状态的自然波函数是电子数不固定、但具有一定量子力学不确定性的波函数，他当即将其写下来。这一重要见解在当时堪称激进，但现在已经成为理论物理的经典之一，它彻底解决了上述未解的问题。有了波函数，许多已经观察到的超导体特性都能够得到解释，而且它预测出了之后发现的新特性。施里弗的独到理论还为基础物理学的许多分支作出了贡献。

在他的整个职业生涯中，施里弗都展现出他对波函数卓越的洞察力。1979年，他和同事们证明了某些导电聚合物可以表现出带有电荷的激发态，但是不存在自旋。相反的情况也可能发生：激发态可能带有自旋，但不带电荷。这揭示了电子的两个基本性质——电荷和自旋——可以分开而单独存在。此后，这种现象在凝聚态物理的许多其他前沿领域均被发现。

1980年，施里弗进入加州大学圣巴巴拉分校，加盟新成立的理论物理研究所。1984年至1989年，他担任该所第二任主任，为研究所赢得了良好声誉。1992年，他回到佛罗里达，在佛罗里达州立大学系统中担任全州范围的教授职位，并成为佛罗里达州立大学国家高磁场实验室的第一位首席科学家。在1996年担任APS主席期间，他致力于改善物理学界与公众之间以及物理学家之间的沟通，以帮助实现该领域的统一。

施里弗的热情、慷慨和才华同样令其声名远扬。他在讨论物理问题时，眼睛里总会闪耀光芒，并闪现出孩童般的神态。他的这种热情未曾减退，一直乐于为年轻物理学家出谋划策。像拍摄照片一样，BCS波函数捕捉到了他的这些独特风格。

资料来源Nature