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第6章 “软物质”与诺贝尔奖得主——热纳

发明“软物质”一词以代替美国人所称呼的“复杂流体”,推动这门跨物理、化学和生物学三大学科的交叉学科发展,并使凝聚态物理学向新世纪转型的第一人,就是1991年诺贝尔物理奖得主——热纳(Pierre-GillesdeGennes)。

为了吸引学界对这门新兴的交叉学科的注意,热纳近年来以软物质为核心,写了几本冠有“软”字的小册子,如《软界面——1994年狄拉克纪念讲座》、《固、特、异的软物质》等。热纳之所以对软物质情有独钟,与他的研究生涯与成就有关。热纳1932年生于巴黎,1957年获博士学位。最初,他的研究兴趣也是集中在硬物质方面,曾在法国萨克雷原子能委员会、美国加州大学伯克利分校从事中子散射与磁性物质的研究,后来在法国欧塞国家科学研究中心建立了著名的超导研究组。1968年起,他转而研究软物质,开始了液晶、聚合物物理、浸润动力学、附着机制的化学物理研究,并成为这些领域的开创者。

与固体相比,这类物质缺少硬的结构,所以称之为软物质,但是“软”并不是这类物质的主要特征。热纳对液晶与高分子聚合物以及胶体的研究显示,这些软物质因微弱的外力作用而改变状态的现象,与固体金属的超导相变极为相似。这使他渐渐对相变、序参数等概念有深刻的认识,并因此奠定了用统一的方法处理复杂系统的基础——这也是瑞典皇家科学院1991年在诺贝尔物理奖公告中特别肯定的。公告赞扬他证明了自然界从简单系统(如超导体)到复杂系统(如液晶、聚合物)都存在统一的相变规律。

热纳征服软物质的成就体现了:物理学与其他学科交叉的创新性研究,不仅仅在于直接利用物理学的新技术、新方法去研究其他学科的难题,更在于运用物理学认识自然规律的统一、优美以及定量化的思路去解决看来是分散的、复杂的以及长期被局限于定性描述的其他学科的难题。这也说明物理学与生物学的交叉研究不等同于现在的生物物理研究。

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