2023年6月11日是中國著名物理學家、教育家馮端百年誕辰。馮端先生長期從事凝聚態(tài)物理學和材料科學研究，為我國物理事業(yè)作出卓越貢獻。本文主要梳理馮端先生在凝聚態(tài)領域的工作，特別在課程建設、教科書寫作方面，展現(xiàn)了其作為戰(zhàn)略科學家的智慧和長遠目光。謹以此文紀念馮端先生。

撰文?|?金國鈞?(昆明學院物理科學與技術學院、南京大學物理學院 固體微結構物理國家重點實驗室、人工微結構科學與技術協(xié)同創(chuàng)新中心)來源?|?選自《物理》2023年第5期
從術業(yè)有專攻的角度看，馮端一輩子耕耘于凝聚態(tài)物理學的田野里，并取得了豐碩的成果。正如他的學生李齊、閔乃本撰文[1，2]描述的那樣，馮端是在中華大地上土生土長，依靠自己的努力學習和不斷進取，而成就的一位卓越的物理學家，這是非常難能可貴的。本文根據(jù)先前的文獻資料，擬就馮端在凝聚態(tài)物理學領域的學術興趣、戰(zhàn)略眼光、課程創(chuàng)建、著作撰寫，和研究方向指引等方面作一個概括性的探討。限于作者個人的學識和經歷，如有不當之處，還請專家學者批評指正。

01早期科研工作和相關著作概述

馮端的科學生涯開始于20世紀50年代末60年代初對金屬中晶體缺陷的研究[3]。他以當時國外尚涉足不多的難熔金屬為突破口，借鑒國際上剛問世的電子轟擊熔煉技術，設計并研制出我國第一臺電子束浮區(qū)區(qū)熔儀，制備出鉬、鎢、鈮單晶體，為我國科學事業(yè)作出了重要貢獻。
沒有電子顯微鏡等先進設備，馮端因陋就簡，創(chuàng)造性地利用光學顯微鏡發(fā)展了浸蝕法的位錯觀察技術。他帶領團隊開展深入研究，闡明晶體缺陷在結構相變中的作用，開創(chuàng)了我國晶體缺陷物理新領域，躋身國際前沿，其研究成果在1966年召開的北京國際物理學討論會上獲得一致好評。
馮端認為科學研究不能固步自封，應開拓新的領域。于是，他在1973年提出將南京大學金屬物理教研組更名和改建為晶體物理教研組，開展晶體生長、晶體結構與缺陷、晶體物理性能三方面的研究。從1976年開始，他和合作者又以復雜氧化物單晶體為研究對象，采用多種實驗手段，考察這些晶體中的位錯、疇界、包裹體等缺陷的類型及分布，追溯其生長和相變的源由，并探索其可能的物理效應。
此后不久，馮端基于對晶體缺陷理論和實驗的深刻理解，開始仔細考察鈮酸鋰等晶體的鐵電疇，與合作者掌握了制備具有周期性疇結構的晶體生長技術，終于在1980年制備了周期為微米量級的聚片多疇鈮酸鋰晶體，在實驗上首次嚴格驗證了諾貝爾獎得主布魯姆伯根?(N. Bloembergen)?關于非線性光學的準位相匹配理論，實現(xiàn)了鈮酸鋰晶體的倍頻增強效應，從而在國際上領先開拓了微結構化的非線性光學晶體這一新的研究領域。
與早期的科研工作相配合，在1960年代中期馮端就主持撰寫了《金屬物理》?(馮端、王業(yè)寧、丘第榮)?上下冊[4]，成為國內這一領域的第一部專著。作者們在緒論中說：“本書的主要內容為研究金屬與合金的微觀組織結構和化學成分與性能的關系，從電子、原子及各種晶體缺陷的運動和相互作用來說明金屬及合金中的各種宏觀規(guī)律和轉變過程”。全書內容分為合金理論、晶體缺陷、原子遷移、相變及力學性質等5篇，分上下冊出版，上冊包括前3篇，下冊包括后2篇。上冊是闡述金屬及合金的物理原理與基本規(guī)律，著重在金屬及合金的微觀結構，下冊則關注于金屬及合金的宏觀性質，主要在相變和力學性質兩方面。
錢臨照在書評[5]中指出，“近年來，國外出版的一些金屬物理書籍中對晶體缺陷的內容的處理是頗為不足的?！彪S后說，“馮端等所著的《金屬物理》的特點是不僅著重了晶體缺陷這一現(xiàn)象，且集中地、系統(tǒng)地分別點、線、面的缺陷性質加以介紹，這樣對初學者來說，邏輯性強、系統(tǒng)性好、學者容易吸收。在位錯一章中先描述位錯的幾何圖像，再談應力場，這樣，比某些書把這兩個物理概念交錯介紹，對初學者比較容易理解。該書的作者們不但有意識地要強調晶體缺陷在金屬物理中的地位，并且力圖把這個重要概念和模型寫得易學易懂，方便讀者?！苯又謴娬{，“金屬物理這門學科經過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)在已達相當成熟階段，宜可寫成專書。目前，國際上這類書還不多，更談不上定型，這本書是我國科學工作者寫成的第一冊《金屬物理》專著，有此成就，極為可喜?！?br>值得指出，由于缺陷物理學的發(fā)展道路比較特殊，不容易看清楚它和凝聚態(tài)物理學其他部分的聯(lián)系。但在20世紀70年代后期，這種情況已經有所改變，特別是缺陷的拓撲理論的建立，可以對缺陷進行拓撲學上的分類。在一種有序介質中可能存在的拓撲學上穩(wěn)定的缺陷，取決于空間的維數(shù)和序參量的分量數(shù)，這樣各種有序介質中的缺陷性質研究開始成為凝聚態(tài)物理學的重要組成部分。
可以理解，馮端早期的科研工作及相關的學術著作是和固體材料的結構組成、缺陷產生、人工調制，及物理性質緊密聯(lián)系的，但又超出了傳統(tǒng)固體物理學的地域，逐步地跨越到當時尚未成為顯學的凝聚態(tài)物理學的范疇。這些經歷為他在20世紀80年代初開始全面地關注當時凝聚態(tài)物理學的多方面發(fā)展態(tài)勢，以及系統(tǒng)地構筑凝聚態(tài)物理學的理論框架奠定了基礎。

02對凝聚態(tài)物理學的綱領性表述

凝聚態(tài)物理學的發(fā)展經歷了一個漫長的過程。實際上，在固體物理學形成時，其已初呈端倪。之后經過約半個世紀，幾代科學工作者的努力，隨著許多重要實驗手段的獲得，大量重要物理現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，以及一些重要理論概念的創(chuàng)立，凝聚態(tài)物理學可以說才露其真身。Anderson在1984年出版的《凝聚態(tài)物理學中的基本概念》一書[6]可以作為學科開始成熟的一個標志。
1980年以來，馮端在從事具體的科研工作的同時，以濃厚的興趣關注著凝聚態(tài)物理學的發(fā)展動向和內在聯(lián)系，通過深入的考察和思索，開始形成對凝聚態(tài)物理學的統(tǒng)一的理論圖象。他于1983年在中國科學技術大學所作的報告以及隨后于1984年發(fā)表在《物理》雜志上的題為“凝聚態(tài)物理的回顧與展望”[7]一文，對凝聚態(tài)物理學領域的主要方面作了提綱挈領式的表述。關于這篇立論高遠、給人以深刻啟迪的綜述文章的淵源，馮端在2012年有個補記[8]加以說明。
《凝聚態(tài)物理的回顧與展望》包括8個節(jié)，分別為周期結構—破缺的平移對稱性、周期結構中波的傳播、不同的基態(tài)、元激發(fā)、缺陷、相變與突變、部分有序體系及無序體系，以及結語。此文比較通俗簡潔但不失系統(tǒng)地論述了當時所能知曉的凝聚態(tài)物理學的各個重要方面。前兩節(jié)和第七節(jié)涉及固體物理的傳統(tǒng)內容及其延伸；第三至第六節(jié)展示了凝聚態(tài)物理的核心內容；第八節(jié)為全文總結。下面對這篇文章就凝聚態(tài)物理的核心內容涉及的基態(tài)、元激發(fā)、缺陷、相變和臨界現(xiàn)象四個能量層次作一概要性的闡述。
根據(jù)Landau和Anderson的觀點，全文強調了破缺對稱性這個核心概念。特別指出，能量最低的基態(tài)總與某種對稱性的自發(fā)破缺相聯(lián)系，與平移對稱性破缺相聯(lián)系的是晶格這一種基態(tài)。然而，可能存在各式各樣的基態(tài)，它們對應于特定的對稱性的破缺，例如對應于空間反射對稱性破缺的鐵電體和反鐵電體，對應于時間反演對稱性破缺的鐵磁體和反鐵磁體，以及對應于規(guī)范對稱性破缺的超流體和超導體。基態(tài)的特征可以用序參量來表征。
受到擾動在能量上偏離而略高于基態(tài)，系統(tǒng)就出現(xiàn)單粒子激發(fā)和集體激發(fā)兩類元激發(fā)，其中集體激發(fā)對應于有序結構非局域性的微擾。元激發(fā)的出現(xiàn)標志系統(tǒng)恢復原始對稱性的傾向。值得注意，元激發(fā)決定了許多平衡態(tài)附近的物理性質，因而具有實際應用背景。
當能量進一步提升，使得有序結構遭到嚴重的破壞，以致在某些局部區(qū)域內序參量發(fā)生突變，從而具有奇異性，這些序參量為奇異性的區(qū)域對應于缺陷，可以有點缺陷、線缺陷、面缺陷。有些缺陷和材料的廣義剛度被破壞或建立有密切聯(lián)系，因而缺陷往往是控制材料某些技術性能的關鍵因素。每一種情況下，廣義剛度被破壞是和某一種特定的缺陷(磁疇界、量子渦漩線、位錯)的運動相聯(lián)系在一起的。
在更高的能量，材料就進入相變區(qū)。相變的形式千變萬化，有的涉及結構的改變，有的涉及特定物理性能的躍變，其實兩者可能還有相應的聯(lián)系。現(xiàn)代相變理論的奠基人是Landau，他強調了相變中對稱性的重要作用，并引入序參量來標記破缺的對稱性，并由此建立了相變的唯象理論。后來在統(tǒng)計模型的求解和實驗的測量上發(fā)現(xiàn)，Landau理論在相變發(fā)生的臨界區(qū)失效了。20世紀60年代后期對臨界現(xiàn)象進行的大量研究，細致地確定了各種物質系統(tǒng)的物理量的臨界指數(shù)，并且總結出普適性和標度律。
凝聚態(tài)物理盡管豐富多彩，千頭萬緒，但并不顯得支離破碎，雜亂無章。這要歸功于一些貫穿始終的基本概念，如上所述的對稱性破缺、序參量、元激發(fā)等。這些概念主要由Landau提出，而Anderson進行了闡述和發(fā)展。正如Bardeen所指出的，這些概念的有效性并不限于凝聚態(tài)物理，也能擴充應用于各種差別很大的領域，如核物質、弱和電磁相互作用、基本粒子的夸克結構、以至于天體物理中的某些問題，反映出物質結構在概念上的統(tǒng)一性。
文章還強調，凝聚態(tài)物理并不是在原地踏步，停滯不前，隨著新領域的開拓，研究的中心也在轉移。有如de Gennes所說，研究者們的活動也有它自己的時尚、它的穩(wěn)定性和它的慣性。這就是我們有一天會與社會學家通過新的跨學科的活動去共同探索這些關系。在那兒，有關凝聚態(tài)物質的基本思想會占據(jù)其應有的地位。
總而言之，自1980年代開始，馮端就認識到凝聚態(tài)物理學巨大的發(fā)展前景，給予了充分的關注，且致力于新學科體系的建設。通過對前沿文獻的閱讀和領會，馮端敏銳地意識到，當前凝聚態(tài)物理學的發(fā)展已經越出原先固體物理學的范式，需要探索和建立新的范式，同時用以對南京大學物理學科的研究方向進行引導。

03創(chuàng)建凝聚態(tài)物理學導論課程

凝聚態(tài)物理學是當代物理學中一門最為重要的分支學科。它的成就對于其他相關學科有巨大的推動作用，而且對現(xiàn)代高新技術和物質文明的發(fā)展至關重要。凝聚態(tài)物理學是隨著研究對象的擴展，實驗手段的提高和理論處理的深入，從固體物理學發(fā)展而來的。凝聚態(tài)物理學從20世紀80年代以來開始成為一門成熟的學科，但與固體物理學相比，凝聚態(tài)物理學面對的是更為復雜的多層次的相互作用系統(tǒng)。伴隨著從傳統(tǒng)固體物理學向凝聚態(tài)物理學的轉變，科學工作者發(fā)現(xiàn)了大量新奇的物理現(xiàn)象，為解釋這些現(xiàn)象又提出了許多全新的物理概念，并動用或發(fā)展了各種有效的數(shù)學工具。初次進入凝聚態(tài)物理學領域的年青研究工作者面對浩如煙海的文獻資料，往往會感到困惑而一籌莫展?？梢钥闯觯捎趯W科的發(fā)展，在傳統(tǒng)的固體物理學和科學發(fā)展的前沿之間有必要建立一門范圍更加廣泛，體系更加新穎的凝聚態(tài)物理學課程。
凝聚態(tài)物理學的迅速發(fā)展，使得現(xiàn)有的一些固體物理學教科書，以及基于這些教科書開設的課程，已經和前沿學科嚴重脫節(jié)。正如我們在《凝聚態(tài)物理學新論》[9]中曾經指出的，學過固體物理學，甚至固體理論的研究生要閱讀前沿的文獻，往往感到困惑，無所適從。問題的根源并不盡在于公式的推導有困難，實驗情況不熟悉，而在于對課題的提出，概念的含義茫然不得其解。看來為培養(yǎng)新一代的凝聚態(tài)物理學的研究人才，有必要開設一門凝聚態(tài)物理學的導論性課程，以利于填補現(xiàn)有教科書與學科前沿之間的鴻溝，以使研究生能夠追蹤凝聚態(tài)物理學的發(fā)展，選擇有開拓性意義的研究課題。
基于上述設想，馮端于1990年秋季為南京大學凝聚態(tài)物理學各專業(yè)及相近學科方向的研究生開設“凝聚態(tài)物理學導論”作為選修課程；1991年秋季，筆者為研究生開設“凝聚態(tài)物理學新進展”作為選修課程；其后，由于得到南京大學研究生院、物理系和固體微結構物理國家重點實驗室的支持，由馮端建議并創(chuàng)建的“凝聚態(tài)物理學導論”課程開始列為南京大學物理系相關專業(yè)的必修課程[10]。由于馮端年事已高，又有諸多學術上的事務，故在1992年秋季，筆者協(xié)助馮端講授該課程，并于1993年之后獨立承擔全部課程。此后，彭茹雯從2001年開始參與教學輔導和部分授課，并從2017年開始主講大部分課程。目前課程小組由彭茹雯、吳鏑、杜軍組成。
為物理學科的研究生開設《凝聚態(tài)物理學導論》課程是一種進行教學改革、課程更新的嘗試。可以說，《凝聚態(tài)物理學導論》是一門完全創(chuàng)新的課程。內容緊密聯(lián)系學科前沿，課程建設的過程也是學科框架構造細化的過程。由于是一門完全新建的課程，沒有成熟的教材可以沿用，故困難是巨大的。在1993—2003的10年時間，馮端和筆者，邊寫講稿邊上課，仔細斟酌、反復推敲、逐步修改，積累了相應的手稿。令人欣喜的結果是《凝聚態(tài)物理學》上卷的出版[11]，成為教育部研究生工作辦公室推薦的研究生教學用書，也是普通高等教育“九五”國家級重點教材。

圖1 馮端與作者所著《凝聚態(tài)物理學新論》及《凝聚態(tài)物理學》上卷中英文版本
經過多年的努力之后，隨著《凝聚態(tài)物理學》上卷的出版，教學內容已經比較完善和相對穩(wěn)定。2005年應南京大學研究生院之要求，我們編制了教學大綱，其主要內容可概述如下：本課程在把握從固體物理學到凝聚態(tài)物理學歷史發(fā)展脈絡的基礎上，為凝聚態(tài)物理學建立了一個邏輯上合理明晰的概念體系，并對學科涵蓋的豐富內容進行了全面系統(tǒng)的論述。除導論外，包括四編。第一編為凝聚物質的結構，論述晶態(tài)物質的結構對稱性和構筑原理，并延伸至晶體之外，涉及到合金、玻璃、液晶和聚合物等，以及非均質物質；第二編關于各種物質結構中波的行為，從論述周期結構中波的傳播出發(fā)，分別加上準周期性、表面和雜質，以及無序帶來的影響，特別強調了不同結構和條件下電子的動力學和輸運性質；第三編涉及鍵、能帶及其他，圍繞電子結構這一重要主題，分別論述了在不同場合下鍵和能帶途徑的有效性，以及在處理強關聯(lián)電子系統(tǒng)時的局限性，也指出了可能的改進方案，進而對納米結構的電子性質進行了論述；第四編闡述相變和有序相，首先利用唯象的Landau理論，突出對稱性破缺這一核心概念，為各種不同的相變類型建立了統(tǒng)一的理論框架，進而分別論述了結構相變、磁有序相變、超流和超導相變，兼顧到宏觀和微觀的描述，最后考察了更廣義的涉及遍歷性破缺的相變。
在教學相長的過程中，課程的形式和內容得到不斷的充實和深化。認真學過本課程的學生可以對凝聚態(tài)物理學的基本概念和前沿發(fā)展達到比較完整和深入的理解，從而對其選擇研究方向，開展研究工作有指導作用。南京大學物理系的研究生課程《凝聚態(tài)物理學導論》于2002年10月經江蘇省教育廳和江蘇省學位委員會批準為江蘇省優(yōu)秀研究生課程，而現(xiàn)在已列入國務院學位委員會凝聚態(tài)物理學科的研究生必修課[12]。
由馮端創(chuàng)建的《凝聚態(tài)物理學導論》課程受到國內物理學界和相近學科研究工作者的重視。馮端聯(lián)合筆者先后兩次在全國性的凝聚體物理學暑期講習班(1996年由清華大學和北京大學聯(lián)合在北京舉辦，1998年由南京大學在南京舉辦)上進行過講授。另外，筆者還曾在國內若干高等院校和研究所對研究生進行過講授。
在南京大學首創(chuàng)開設的《凝聚態(tài)物理學導論》課程和出版的相應教材也引起我國臺灣物理學界的濃厚興趣。他們曾購置了一批2003年出版的中文版《凝聚態(tài)物理學》上卷，以給研究生作參考，特別是2005年6—8月，臺灣理論科學研究中心在臺灣中山大學舉辦了近代凝聚態(tài)物理學暑期課程，采用我們的教材，按照我們的大綱進行教學。
04撰寫凝聚態(tài)物理學著作

馮端明確地指出，課程建設的關鍵環(huán)節(jié)是要有一本合適的教材。但由于學科內容的無比豐富，涉及的實驗手段和理論工具多種多樣，故國際上尚少見，國內還沒有一本比較適合于研究生使用的教科書。
在1984年的綱領性文獻《凝聚態(tài)物理學的回顧與展望》基礎上，馮端清晰地認識到，凝聚態(tài)物理學已越出固體物理學的概念框架，需要建立新的學科體系。于是，他的相關著作《凝聚態(tài)物理學新論》(與金國鈞合著)?于1992年出版。這本著作具有高度獨創(chuàng)性，影響極其廣泛，1995年獲得了國家教委優(yōu)秀教材一等獎，1996年獲得國家科技進步二等獎。然而值得指出，此書還不足以體現(xiàn)凝聚態(tài)物理學的完整面貌，還不是馮端心目中的合適教材，所以我們還在努力前行。
馮端十分推崇[13]Anderson的專著《凝聚態(tài)物理學的基本概念》(Basic Notions of Condensed Matter Physics，1984)，因為書中對凝聚態(tài)物理學的許多基本概念做了精辟的分析。在寫作課程教材的過程中，我們從這本富有創(chuàng)見的書中得到許多啟示。但這本書是為行家里手而寫，許多地方點到為止，對于初學的研究生則顯得有些高不可攀。我們的工作在于澄清固體物理學與凝聚態(tài)物理學在概念體系上的共同之點和差異之處，并對它們作清晰的表述，使得這些基本概念具體化，再用實例闡述，放到合適的上下文之間。我們面對著極其艱巨的工作：根據(jù)物質結構統(tǒng)一性的概念線索來建立循序漸進的理論框架，再將從篇幅浩瀚的資料中提煉出來的內容充實其中，組織成為具有系統(tǒng)性和可讀性的文本。
1993年，馮端和筆者商定了一個寫作大綱，包括8編，約40章。在后來的寫作實施過程中，8編的大框架一直貫穿始終，而章節(jié)則根據(jù)學科的實際發(fā)展有所調整。原因在于我們進行寫作的時期，凝聚態(tài)物理學又經歷了多方面重要的進展。在筆耕不輟的過程中，我們有幸進入如此廣闊而變化的大千世界，面對絢麗多彩令人目不暇接的眾多事物，雖抑制不住內心的喜悅，但依然潛心而行，矢志于解讀和梳理重要的實驗和理論的發(fā)現(xiàn)，用以構筑凝聚態(tài)物理學的宏偉大廈。

圖2 馮端在《凝聚態(tài)物理學》首發(fā)式上發(fā)言(2003年9月15日)
實際上，我們自課程肇始，一直在準備英文書稿。在1998年以后我們提供了部分英文稿印制的講義，供上課使用。2002年前后，我們加大了工作力度，終于在2003年下半年由高等教育出版社出版了78萬字的中文版教材《凝聚態(tài)物理學》上卷。高等教育出版社高度重視這本教材的出版，在南京大學舉辦了首發(fā)式。我們又于2004年3月向新加坡World Scientific出版公司提交了英文稿，英文版教材Introduction to Condensed Matter Physics?I?[14]于2005年7月出版。這在國際上也是具有高度獨創(chuàng)性的一本著作。
接著，又經過10年的努力，于馮端已屆90高齡的2013年90萬字的中文版《凝聚態(tài)物理學》下卷出版了。馮端和筆者前后歷時20年，方始完成8編38章的《凝聚態(tài)物理學》，其中甘苦，自不待贅言。我們在殺青時的感受，正如在后記中引用的英國后Victoria時代詩人A. C. Swinburne的詩句“即使是最疲憊的河流，蜿蜒曲折，終于安然入?！?。
縱觀《凝聚態(tài)物理學》上下卷[15]，全書將凝聚態(tài)物理學豐富的內容組織成為8編，各編分別論述凝聚態(tài)物理學的某一側面，融貫匯總起來才能夠凸現(xiàn)整體的面貌。第一編到第三編乃是全方位地將傳統(tǒng)的固體物理學進行開拓延伸，從而使其面目煥然一新，構成了凝聚態(tài)物理學的重要組成部分。在第一編中，從晶體出發(fā)，走向晶體之外；從硬物質出發(fā)，延伸到軟物質。第二編中，一方面用新內容充實波在周期結構中傳播這一傳統(tǒng)固體物理學的主題，然后再延伸到周期結構之外，論述定域態(tài)及定域化等新問題。第三編則緊扣物質電子結構這一主題，在橫向將鍵與能帶對照起來探討，而在縱向則關注電子關聯(lián)性的增強，從單電子近似逐步逼近關聯(lián)電子態(tài)這一凝聚態(tài)物理學尚未徹底解決的核心問題。第四編到第七編的主題為破缺對稱性與有序化。第四編中，根據(jù)Landau相變理論框架來理解不同類型的相變，涉及晶體、準晶、液晶、鐵電體、磁有序相及超流體與超導體，再用遍歷破缺來補充對稱破缺，涵蓋了另外一些相變。在第五編中，則越出平均場理論的框架來處理臨界現(xiàn)象和相關問題。第六編和第七編則分別論述激發(fā)態(tài)問題，顯示了對稱破缺相中存在恢復失去的對稱性的傾向，從而影響到一些物理性質，論述分為元激發(fā)和拓撲缺陷兩個層次來進行。第八編討論了非平衡態(tài)的眾多現(xiàn)象，與物理動理學和非線性科學交叉，終而引導讀者面向復雜性這一具有挑戰(zhàn)性的科學領域。
作為一本獨創(chuàng)性的著作，主要代表兩位作者的觀點，難免有失之偏頗和存在局限性之缺憾。正如有關書評，既對作者的工作成果表示了贊賞，也客觀地提出了中肯的批評意見，如“如果篇幅能允許的話，再適當?shù)丶哟笠恍Α砻?邊緣和界面態(tài)’、‘自旋—軌道耦合’、‘拓撲絕緣體和超導體’等物理的強度，也許將會引起讀者的更大關注”[16]，又如“凝聚態(tài)物理仍在發(fā)展之中，人們對它的認識必然有對有錯。許多問題未解決，不少理論不成熟，存在不同看法，寫進書本的內容不都是定論。本書在提出自己一整套見解的同時，也提供了豐富的可以討論的話題，讓我們去思考去爭論。最后提一句，如果再版時能加上索引，則會更加方便閱讀”[17]。
事實上，注意到最近十多年來拓撲量子態(tài)研究在凝聚體物理學領域的蓬勃發(fā)展[18]，而《凝聚態(tài)物理學》上下卷中僅有一小節(jié)對量子自旋Hall效應和拓撲絕緣體進行了很有限的介紹。應當說明的是，這種不足既受限于早先定下的寫作大綱，也顧及到全書的篇幅。

05對物理學研究方向的指引

馮端的研究工作跨越了凝聚態(tài)物理學和材料科學兩大領域，特別關注于功能材料的人工微結構化這一有重大科學與技術意義的問題。在把握對凝聚態(tài)物理學整體框架認識的基礎上，結合南京大學物理學科的發(fā)展，馮端認為，要躋身世界科技領域的先進行列，必須實現(xiàn)新的更大的飛躍，既要深化一些有優(yōu)勢的傳統(tǒng)領域，還需要追求新的目標。他把新目標放在凝聚態(tài)物理學與材料科學的匯合處，從研究微結構，并朝向人工控制微結構，從而獲得性能優(yōu)異的新型材料這個發(fā)展方向。
馮端提出的1980年代研究工作的主攻方向為，從原子、分子水平上研究不同層次、不同類型固體微結構的組態(tài)、分布、相互作用，以及形成與轉變規(guī)律，闡明微結構對各種物理性能的影響，在此基礎上進行材料的分子與微結構設計，并通過各種現(xiàn)代化工藝手段，人工制備具有預定微結構和優(yōu)異性能的新型材料。
上述構想得到我國有關部門的重視，于1984年建成了南京大學固體微結構物理國家重點實驗室。它是我國第一批國家重點實驗室和第一批對國內外開放的實驗室。經過長期堅持不斷的努力，在馮端提出的“邊建設、邊研究、邊開放”方針的指導下，這個重點實驗室涌現(xiàn)出大量高水平的研究成果。舉例來說，在馮端的倡導下，組織力量開展了金屬超晶格的實驗和理論研究，特別是在多組元準周期金屬超晶格中取得了具有獨創(chuàng)性的成果。隨后，馮端作為首席科學家領導了有關納米結構的金屬磁性的研究工作，以及在納米結構半導體的光學性質方面的研究工作，也取得不少獨創(chuàng)性成果。
在推進學科發(fā)展的過程中，馮端培養(yǎng)了許多優(yōu)秀的物理學家。馮端在學術上關心年輕人，為他們創(chuàng)造發(fā)展的機會，指導他們的研究工作，使一大批中青年科學人才脫穎而出，建立了強有力的學術梯隊。他主持的“凝聚態(tài)物理學高層次人才培養(yǎng)——研究與實踐”獲得1997年國家級教學成果一等獎。
作為培養(yǎng)人才的一個重要途徑，馮端一貫重視教材建設。除了上面介紹的直接冠名凝聚態(tài)物理學的著作外，首先有20世紀60年代的《金屬物理》上下冊；1980年代中期之后，他又根據(jù)學科的發(fā)展，主持全面改寫此書成《金屬物理學》四卷本[19]。這套書自立體系，取材新穎，密切溝通凝聚態(tài)物理學和材料科學。由于以基本物理問題為主要線索，將材料的具體行為作為實例貫穿其中，使其適用性超出了傳統(tǒng)金屬物理學的范圍，成為這一領域中在國際上獨具特色的一部專著，受到廣大物理學工作者的普遍歡迎。在世紀之交，馮端深感國內外缺乏一本能將材料科學融貫成為一體的學術著作，他又主持撰寫?(與師昌緒和劉治國共同擔任主編)?了《材料科學導論》一書[20]，建立了材料科學的新體系，令人耳目一新。
回顧馮端的科學人生可以發(fā)現(xiàn)，他一輩子從事凝聚態(tài)物理學領域的研究、教學和著述，基于孜孜不倦的學習精神和高度的學術敏感性，把三者很好地結合在一起，促進了南京大學乃至于國內凝聚態(tài)物理學科的蓬勃發(fā)展?？梢哉f，為祖國的科學和教育事業(yè)，馮端傾其一生，作出了一位科教工作者的杰出貢獻。

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本文經授權轉載自微信公眾號“中國物理學會期刊網(wǎng)”。