經典超導體理論稱為Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS)理論，其中第二位作者庫珀(Leon Cooper, 1930–2024)在構思及建立該套理論的參與過程與傑出貢獻，可謂是瀟灑走一回，「事了拂衣去」。

1950年代初期，超導理論的研究如火如荼，巴丁(John Bardeen, 1908–1991)無疑是其中一員大將，他置身美國中西部伊利諾州的一望無際玉米田中，帶領著幾位初出茅廬的博士後研究員和博士生，挺身攻堅。最初的兩位博士後包括李政道(1926–2024)和David Pines (1924–2018) (後來伊利諾大學(UIUC)物理系助教Francis Low也加入了他們的研究行列)，但到了1955年夏天，兩人都已離開了伊利諾大學。

Pines與巴丁共事三年(1952–1955)，兩人深入探討了金屬中的電子和聲子(量子化的晶格原子振動)作用問題，這是邁向超導體理論的重要一步。Pines於1955年獲得普林斯頓大學助理教授職位，前往任教，因此巴丁著急尋找一位既「精通場論並願意從事超導性研究」的同事，與他一起破解超導體之謎。經巴丁向普林斯頓大學高等研究院詢問，楊振寧向他推薦了庫珀。庫珀的博士論文研究的是核子理論，精於量子場論和多體作用問題，但他對固態物理一無所知，甚至未曾聽過「超導體」一詞。

1955年9月，幾經思考之後，庫珀欣然勇敢接受邀約來到伊利諾大學，他一邊在巴丁指導下自學超導體物理，一邊向物理系同仁講解量子場論及其計算方法。埋首學習與探究僅約一年時間之後，他已構思出超導「電子對」(Cooper pairs)的概念並完成計算，且將論文投稿到Physical Review (1956年9月)，於11月中旬刊出。

緊接下來的半年多時間，BCS三人比往昔更加勤勉工作，奮力搶關計算，因為巴丁非常擔憂天才橫溢的費曼會捷足先登，率先提出一套理論解答超導性問題。1957年7月，三人終於完成複雜龐大的計算量，並把長達30頁，標題直截了當訂為「超導理論」(“Theory of Superconductivity”)的論文投至Physical Review，於12月刊登。時年，庫珀27歲，施里弗26歲，巴丁49歲。

這篇青史留名的BCS超導理論論文投稿之後，庫珀也就離開了伊利諾大學，前往俄亥俄州立大學擔任助理教授。1958年，他轉任布朗大學的副教授職位，不久晉升為講座教授，直到2024年10月逝世。

所以，庫珀只在伊利諾大學待了兩年，這也幾乎是他學術生涯中僅有的專注於固體物理學課題研究的兩年。庫珀的最愛是人工神經網絡和人工智慧，1973年他在布朗大學創立了「大腦和神經系統研究所」(Institute for Brain and Neural Systems)，對該領域貢獻良多，而且他是一位人工智慧的先驅。——據說，庫珀從中學起就最喜歡生物學，但他覺得讀物理要趁年輕，而且他認為研究物理能讓人對複雜的自然現象培養深刻的洞察力，因此高中畢業後他選擇就讀物理系和物理研究所。

1972年，BCS三人因(後來)以其姓氏命名的超導理論獲得了諾貝爾物理學獎。這時刻，Pines心中不知是否曾隱約浮起一絲幽微苦澀之感，因為利用場論方法計算電子—電子以及電子—聲子的多體作用性質，也是他的專長。然而，世間有幾位年輕人(及資深學者)能抗拒得了普林斯頓大學提供奉上的教職橄欖枝？況且，在他離開伊利諾大學的1955年夏天，巴丁(以及全球的物理學家都)還缺乏明確無疑頭緒，尚未找著撬開超導理論大門的具體可行敲門磚，而學術資歷稚嫩的施里弗(John Robert Schrieffer, 1931–2019)才剛剛選擇了超導理論作為他的博士論文研究課題，庫珀則仍完全是個固體物理的局外人。

庫珀後來曾經半開玩笑回憶說，如果他不是個局外人，知道超導體自被發現之後的40多年間(從1911年至1950年代中期)，愛因斯坦、波耳、海森堡、包立、費曼和朗道，以及其他無數當代著名物理學家都曾絞盡腦汁，費力嘗試解開超導機制之謎，但最終全功敗垂成，他很可能當初就一口回絕巴丁的邀請，逃之夭夭了。又，巴丁深思熟慮，洞燭機先，體認要攻克超導理論難關，必須邀請一位像庫珀這樣精通量子場論的年輕人參與，顯然他能獲得兩次諾貝爾物理學獎，絕非僥倖！

圖1  美國物理學家庫珀(左)和Michael Kosterlitz合影於2017年1月中旬布朗大學物理系為Kosterlitz 榮獲2016年諾貝爾物理學獎舉辦的全系師生歡慶會上(影像截取自歡慶會影片)

(2024.12.17)