管惟炎（中国科学院物理研究所）
《自然杂志》３卷９期郝柏林同志的《谈谈统计物理学的对
象和方法》一文中，在列举名目繁多的准粒子时，将“超导金属中
的电子对”也误认为是一种准粒子。熟悉现代超导微观理论的
人都知道，在超导体中，电子对（即所谓库珀对）恰好不是准粒
子。从统计物理学的角度来看，电子对有点类似玻色爱因斯坦
凝聚中的“凝聚质”，它不携带熵，因而它不是元激发（即准粒
子）。那么，超导体中的准粒子是什么呢？它是库珀对因热激发
（或其他类型的激发）而拆散后形成的正常电子。在绝对零度
时，超导体处于基态，这时所有导电电子都结成电子对，超导体
中没有元激发或准粒子。随着温度的升高，一部分电子对受热
激发而被拆散，只有这时，超导体中才开始出现一些准粒子。一
对准粒子可以通过放出声子而复合为电子对。准粒子可以“产
生”和“湮灭”，其数目在体系中是可变的。总之，在超导金属中
的电子对是准粒子的“对立物”，而不是准粒子。众所周知，和超
导体有关的隧道效应有两类（它们的发现者都获得了诺贝尔奖
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金）：一类叫作准粒子隧道效应，它是和正常电子相联系的隧道
效应；另一类叫作约瑟夫森效应，它是电子对的隧道效应。利用
准粒子隧道过程，可将准粒子通过隧道注入势垒另一侧的超导
体中，使另一侧超导体处于有过剩准粒子的非平衡态，从而研究
超导体中准粒子的扩散、复合等非平衡过程。
郝柏林同志是用两个例子来向读者介绍准粒子这一重要物
理概念的。原文中有如下一段话：“例如，金属中的电子通过与
组成晶格骨架的原子核的相互作用，可以在条件适合时产生有
效的相吸作用，成双配对地运动。又如，一个在固体中运动的电
子，可以使周围的晶格稍有畸变，它走到哪里畸变随到哪里，宛
如一个更复杂的粒子。这样的运动单位有自己的动量、能量、相
当长的寿命，甚至独特的光谱线等等，通常称之为‘准粒子’或
‘元激发’。……”
在所举的第一个例子中，错误至少有三点：
第一，组成金属晶格骨架的一般不是原子核（也许金属氢是
例外），而是金属离子。原子核与离子差别颇大，它们间的体积
大小的差别可高达１０１５倍！尽管如此，这一错误和下面两者相
比，是较不重要的。
第二，金属中的电子不是与组成晶格骨架的原子核（离子）
的相互作用，而是与原子核（离子）组成的晶格骨架的相互作用，
才在条件适合时产生有效的相吸作用的。这两种说法的差别至
关重要。在超导体中，一对电子通过交换虚声子（即与晶格作
用）在一定条件下会导致吸引，形成束缚态。这里的每一个虚声
子都与整个晶格骨架有关。在超导体中运动的电子所“看”到的
是整个由离子组成的点阵，而不是“组成晶格骨架的原子核”。
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第三，已如前述，这种成双配对运动的电子对，根本不是准
粒子。
至于郝柏林同志介绍给读者的第二个例子，也不是无可非
议的。朗道（Ｌ．Ｄ．Ｌａｎｄａｕ）在研究超流的液氦（ＨｅⅡ）时，首先
引入了元激发这一概念。这是众所公认的朗道学派对凝聚态物
理的卓越贡献。朗道这一思想的精髓是：元激发（准粒子）是凝
聚态物质中的集体激发，ＨｅⅡ中的旋子与声子都是液氦中的集
体激发，每一个元激发都与整个液氦体系相联系。固体中的声
子对应固体中激发的弹性波，它显然是与整个晶格有关的运动，
显然是一种集体激发。只是把准粒子看作是“穿了衣服”的电
子，或宛如一个更复杂的粒子，似乎没有把握住准粒子这一概念
的主要特征。事实上，这种更复杂的、能引起晶格畸变的电子，
并不一定都是准粒子。例如结成库珀对的电子，是受正离子屏
蔽了的一个更复杂的粒子（库仑屏蔽对导致超导也十分重要），
它在金属中运动时会引起晶格畸变（发射或吸收虚声子），这种
过程，即使在绝对零度也会发生，可见它们不是准粒子。
朗道的学生阿布里科索夫（Ａ．Ａ．Ａｂｒｉｋｏｓｏｖ）等在所著《统
计物理学中的量子场论方法》一书中，正确地阐述了朗道关于准
粒子的观点：“……应当立即强调指出，元激发是由于系统内粒
子的集体作用而产生的，因此属于整个系统，而不属于个别粒
子。元激发的数目也完全不必等于系统内的粒子总数。”
最后，还想指出一点，郝文中有这样一句话：“它们（指准粒
子）与作为物质结构单位的粒子有一条根本区别，就是不能离开
环境独立存在。”难道宇宙间可以找到离开环境而独立存在的东
西吗？内行人也许知道郝柏林同志在这里想说明的是什么。但
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对于《自然杂志》的大多数读者来说，会不会认为宇宙间一切物
质都是准粒子呢？其实，在某种意义上，我却是同意这种观点的
（有不同层次的准粒子）。但他在这里讲的是“根本区别”，根据
他告诉我们的办法却是“无可区别”。因为谁也不能把任何物质
从环境中隔离开来，即使物理学家头脑中设想的“宇宙空间的一
个自由粒子”也是如此
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