利昂·库珀（综述）

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图 1：2007 年的库珀

　　莱昂·N·库珀（Leon N. Cooper，原名 Kupchik；1930 年 2 月 28 日－2024 年 10 月 23 日）是美国的理论物理学家和神经科学家。他因在超导性方面的工作获得诺贝尔物理学奖。库珀提出了库珀对的概念，并与约翰·巴丁和约翰·罗伯特·施里弗合作，发展了常规超导性的 BCS 理论 \(^\text{[1][2]}\)。在神经科学领域，库珀共同开发了 BCM 理论，用以解释突触可塑性 \(^\text{[3]}\)。

1. 传记

童年与教育

　　莱昂·N·库珀于 1930 年 2 月 28 日出生在纽约市的布朗克斯区 \(^\text{[4]}\)。他的中间名字 “N.” 并没有特定含义，尽管一些来源错误地认为他的中间名是尼尔 \(^\text{[4]}\)。

　　他的父亲欧文·库珀来自白俄罗斯，在 1917 年俄国革命后移民到美国。他的母亲安娜（Anna，原姓 Zola）库珀来自波兰；在莱昂七岁时去世 \(^\text{[4]}\)。父亲在再婚后将家族姓氏从库珀改为库珀 \(^\text{[4]}\)。

　　莱昂就读于布朗克斯科学高中，并于 1947 年毕业 \(^\text{[5][6]}\)。随后，他在位于曼哈顿上城的哥伦比亚大学学习，1951 年获得文学学士学位 \(^\text{[7]}\)。他继续留在哥伦比亚大学攻读研究生，分别于 1953 年获得文学硕士学位 \(^\text{[7]}\)，并于 1954 年获得哲学博士学位 \(^\text{[7][8]}\)。他的博士论文研究了缪子原子，导师是罗伯特·瑟伯 \(^\text{[9][10]}\)。

科学生涯

　　库珀在普林斯顿的高等研究院做了一年的博士后研究。之后，他在伊利诺伊大学厄本那-香槟分校和俄亥俄州立大学任教，直到 1958 年加入布朗大学 \(^\text{[8]}\)。他在布朗大学度过了他余下的职业生涯。

　　库珀于 1973 年创立了布朗大学的大脑与神经系统研究所，并成为该所的首任主任 \(^\text{[7]}\)。1974 年，他被任命为布朗大学的科学教授，这个职位由托马斯·J·沃森资助 \(^\text{[7]}\)。库珀曾在多个机构担任访问研究职位，包括普林斯顿高等研究院和瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心（CERN）。

　　他与同事查尔斯·埃尔鲍姆于 1975 年创立了科技公司 Nestor，该公司旨在寻找人工神经网络的商业应用[11][12]。Nestor 与英特尔合作，开发了 1994 年发布的 Ni1000 神经网络计算机芯片 \(^\text{[13]}\)。

个人生活

图 2：1972 年，库珀与他的妻子凯·阿拉德一起。

　　库珀第一次与玛莎·肯尼迪结婚，他们有两个女儿。\(^\text{[4]}\)1969 年，他与凯·阿拉德结婚。\(^\text{[14]}\) 他于 2024 年 10 月 23 日去世，享年 94 岁，地点是他位于罗德岛普罗维登斯的家中。\(^\text{[4]}\)

2. 研究

超导性

图 3：位于伊利诺伊大学的 plaque，纪念 BCS 超导理论的发展。

　　在普林斯顿做博士后期间，库珀受到伊利诺伊大学的约翰·巴丁教授和巴丁的研究生约翰·罗伯特·施里弗的接触。巴丁和施里弗正在研究超导性，这对库珀来说是一个全新的课题，但他同意与他们合作。超导性在 1911 年被实验发现，但当时没有理论解释这一现象。库珀搬到伊利诺伊大学作为博士后，与巴丁一起工作。

　　经过一年的理论研究，库珀提出了由两个结合的电子组成的准粒子的概念，这个准粒子现在被称为库珀对。库珀在 1956 年 9 月在《物理评论》上发表了他的库珀对概念。\(^\text{[4][15]}\) 库珀对通过低温金属的运动几乎不受阻碍，从而产生非常低的电阻。经过进一步发展，巴丁、库珀和施里弗展示了如何通过这一机制产生超导性，并在 1957 年发表了两篇论文，介绍了他们的理论。\(^\text{[4][16][17]}\) 这个理论被称为 BCS 理论，以作者的首字母命名，并被广泛接受为对常规超导性的解释。巴丁、施里弗和库珀因这一理论获得了 1972 年诺贝尔物理学奖。\(^\text{[4]}\)

神经科学

　　加入布朗大学后，库珀开始对神经科学产生兴趣，特别是学习过程。1982 年，库珀与两位博士生埃利·比恩斯坦和保罗·门罗在《神经科学杂志》上发表了他们关于突触可塑性的理论。\(^\text{[4]}\) 他们估计了突触的减弱和增强，这些过程可以在不饱和连接的情况下发生。当突触饱和时，电连接变得不那么有效，从而减少饱和度。因此，连接在饱和和不饱和之间振荡，而不达到极限。他们的理论解释了视觉皮层如何工作以及人们如何学会看东西。该理论被称为 BCM 理论，以作者的首字母命名。\(^\text{[4]}\)

3. 会员与荣誉

美国物理学会会士
美国艺术与科学学院会士
美国国家科学院会员
美国哲学学会会员
美国科学促进会会员
神经科学研究计划的副会员
阿尔弗雷德·P·斯隆基金会研究员（1959–1966）
古根海姆研究院会士（1965–66）
1972 年诺贝尔物理学奖获得者 \(^\text{[7]}\)
与约翰·罗伯特·施里弗共同获得国家科学院的康斯托克物理学奖（1968）\(^\text{[18]}\)
获哥伦比亚大学研究生院校友卓越奖
获巴黎科学院笛卡尔奖，雷内·笛卡尔大学
获哥伦比亚学院约翰·杰伊奖（1985 年）\(^\text{[7]}\)
获得七个荣誉博士学位 \(^\text{[7]}\)

4. 出版物

　　《科学与人类体验》，论文集（包括此前未发表的材料），探讨意识与空间结构等议题。（剑桥大学出版社，2014 年）。

　　《物理学意义与结构导论》（Harper and Row，1968 年）——一本非传统的文科物理教材，后以稍简化的形式再版，书名为《物理学：结构与意义》（Physics: Structure and Meaning，纽罕布什尔黎巴嫩，新英格兰大学出版社，1992 年）。

　　具体论文与出版作品：

Cooper, L. N. 与 J. Rainwater 合著，“扩展核的多重库仑散射理论”，哥伦比亚大学 Nevis 回旋加速器实验室，美国海军研究办公室（ONR），美国能源部（前身原子能委员会），1954 年 8 月。
Cooper, Leon N. (1956). “简并费米气体中束缚电子对”，《物理评论》104 (4): 1189–1190. Bibcode:1956PhRv..104.1189C. doi:10.1103/PhysRev.104.1189.
Bardeen, J.; Cooper, L. N.; Schrieffer, J. R. (1957). “超导微观理论”，《物理评论》106 (1): 162–164. Bibcode:1957PhRv..106..162B. doi:10.1103/PhysRev.106.162.
Bardeen, J.; Cooper, L. N.; Schrieffer, J. R. (1957). “超导理论”，《物理评论》108 (5): 1175–1204. Bibcode:1957PhRv..108.1175B. doi:10.1103/PhysRev.108.1175.
Cooper, L. N., Lee, H. J., Schwartz, B. B. & W. Silvert. “超导体中奈特位移与磁通量量子化理论”，布朗大学，美国能源部（前身原子能委员会），1962 年 5 月。
Cooper, L. N. & Feldman, D. “BCS：50 年”，World Scientific Publishing Co.，2010 年 11 月。

5. 参见

犹太裔诺贝尔奖获得者名单

6. 参考文献

“超导现象”。CERN 官方网站，CERN，2023 年 7 月 21 日。
Weinberg, Steven（2008 年 2 月）。“从 BCS 到 LHC”。《CERN Courier》48 (1): 17–21。
Bienenstock, Elie（1982 年）。“神经元选择性发展的理论：视觉皮层中的方向特异性和双眼交互”。《神经科学杂志》2 (1): 32–48. doi:10.1523/JNEUROSCI.02-01-00032.1982. PMC 6564292. PMID 7054394。
McClain, Dylan Loeb（2024 年 10 月 25 日）。“Leon Cooper，94 岁去世；诺奖得主揭示超导秘密”。《纽约时报》。2024 年 10 月 25 日检索。
“布朗克斯科学高中被美国物理学会授予历史物理学地标荣誉”。bxscience.edu。2012 年 7 月 27 日检索。
MacDonald, Kerri（2010 年 10 月 15 日）。“一位诺奖得主重返母校布朗克斯科学高中”。《纽约时报》。2012 年 7 月 27 日检索。
“Leon Cooper”。research.brown.edu。2012 年 7 月 27 日检索。
Vanderkam, Laura（2008 年 7 月 15 日）。“从生物学到物理学再回归：Leon Cooper”。《科学美国人》。2012 年 7 月 27 日检索。
“Cooper, Leon N. (Leon Neil), 1930-”。history.aip.org。2024 年 11 月 1 日检索。
Leon Cooper 于数学谱系项目。
Johnson, Colin（1988 年 10 月 17 日）。“神经网络初创公司在美国迅速扩张”。《科学家》2 (19)。2018 年 3 月 8 日检索。
Garson, G. David（1998 年 9 月 28 日）。《神经网络：社会科学家的入门指南》。SAGE 出版社。ISBN 978-0-7619-5730-0。
“Nestor 的神经网络芯片命运现已掌握在自己手中”。《Tech Monitor》，1994 年 4 月 14 日。2022 年 10 月 20 日检索。
Carey, Charles W.（2014 年）。《美国科学家》。Infobase 出版社，第 66 页。ISBN 978-1-4381-0807-0。
Cooper, Leon（1956 年 11 月）。“简并费米气体中的束缚电子对”。《物理评论》104 (4): 1189–1190. Bibcode:1956PhRv..104.1189C. doi:10.1103/PhysRev.104.1189. ISSN 0031-899X。
Bardeen, J.; Cooper, L. N.; Schrieffer, J. R.（1957 年 4 月）。“超导微观理论”。《物理评论》106 (1): 162–164. Bibcode:1957PhRv..106..162B. doi:10.1103/PhysRev.106.162。
Bardeen, J.; Cooper, L. N.; Schrieffer, J. R.（1957 年 12 月）。“超导理论”。《物理评论》108 (5): 1175–1204. Bibcode:1957PhRv..108.1175B. doi:10.1103/PhysRev.108.1175。
“康斯托克物理奖”。美国国家科学院。原始存档于 2010 年 12 月 29 日。
Cushing, James T.（1978 年）。“《物理学意义与结构导论》书评，作者 Leon N. Cooper”。《美国物理学杂志》46 (1): 114–115. Bibcode:1978AmJPh..46..114C. doi:10.1119/1.11116。

7. 外部链接

莱昂·库珀在 Nobelprize.org（可在 Wikidata 编辑），包括 1972 年 12 月 11 日的诺奖演讲《超导理论中的微观量子干涉效应》
布朗大学研究人员简介
布朗大学物理系简介
库珀教授的《关键评论》评价【永久失效链接】
莱昂·库珀于数学谱系项目（可在 Wikidata 编辑）

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