5月31日，美国布朗大学教授、2016年诺贝尔物理学奖得主John Michael Kosterlitz教授在李政道图书馆报告厅做客第90期大师讲坛，为交大师生带来题为“Topological Orderand Defects,and Phase Transitions in Two Dimensions”的精彩报告。
报告开始前，“科普三分钟”特色栏目以短视频形式向在座观众介绍了拓扑的概念、研究现状以及研究进展。
Kosterlitz教授介绍了1972年之前物理学界对热力学相和相变的认识。按照大众普通的认识，物质可以分为气体、液体、固体三种相。它们之间的转换必须经过相变。在固体相中，原子堆积成周期结构并有切变模量，在X光散射下有布拉格尖峰。朗道指出了相变和对称破缺之间的关系，并建立了相变的序参量描述。在高温相中，对称性没有破缺，序参量为零；在低温相中，对称性自发破缺，序参量为非零。Mermin和Wagne计算了序参量在空间中的涨落，指出在三维空间中涨落较小，固体相的原子排列具有长程序。在低维空间中，涨落很大，原子排列没有长程序。因此，大多数物理学家认为在二维空间中，没有磁性相变。然而，Kosterlitz和Thouless计算了XY模型中序参量拓扑缺陷的自由能，并发现在温度足够低的时候，此自由能为正，而在高于某临界温度时，自由能为正。利用重整化群变换的方法，他们仔细计算了系统的性质，发现系统在高温下，正负拓扑缺陷会相互解离，形成自由的等离子体，从而破坏了系统的长程序。而在低温下，正负拓扑缺陷行成舒服对，系统呈现准长程序。Kosterlitz教授接着介绍了如何将他们的理论应用于研究二位固体-液体的相变，并预言了一种新的液晶相。最后，Kosterlitz教授介绍了他们的理论在二维超导、超流、液晶等系统中的应用，并讨论了实验结果与理论的比较。
互动环节中，Kosterlitz教授回答了有关拓扑缺陷、标度律等相关问题。他实事求是、脚踏实地的科研态度，令在场观众感到由衷钦佩。
讲座最后，大师讲坛组委会向Kosterlitz教授教授赠送了精心制作的泥塑人像作为纪念品，表达交大学子的感谢和祝福。他也应邀留下大师手印和题字，并与大师讲坛组委会成员合影留念。
（物理与天文学院 邢向军）