列夫·达维多维奇·朗道(,),蘇聯物理學家,凝聚态物理学的奠基人,苏联科学领军人之一,同时擅长理论物理多个分支领域,在理論物理裡多個領域都有重大貢獻。他由於「關於凝聚態物質的開創性理論,特別是液氦」獲得1962年的諾貝爾物理學獎。他反对苏共独裁,并曾因反革命罪入狱。1962年,仍活跃于研究前沿的朗道发生严重车祸,工作能力受损,身体状况大不如前,6年后去世。朗道去世多年后,阿列克谢·阿布里科索夫及维塔利·金兹堡凭借早年与朗道共同建立的超导体和超流体理论也于2003年获得诺贝尔物理学奖。
生平
早年
1908年1月22日,列夫·朗道出生于俄国里海边上的石油城巴库(今亞塞拜然共和国首都)。“列夫”(Лев)这个名字在俄语里是“雄狮”的意思。他的父亲达维德·勒沃维奇·朗道(Давид Львович Ландау。朗道在班上年龄最小,个子也最小,与同龄人玩耍并不多,把大量的时间都花在数学知识的学习上。13岁时,朗道中学毕业。朗道多次表示不觉得自己是神童。他们一起诵读诗歌,用物理术语在墙上涂鸦,做不遵守文明纪律的事情,也会去捉弄其他学生,尤其是拿高年级的学长开玩笑。1927年從该校畢業後,他進入列寧格勒物理技術研究院,並在1929年(21歲)取得副博士學位。不过由于当时宽松且混乱的学术环境,朗道并没有写出正式的毕业论文就拿到了学位”他在劍橋時,參訪了歐尼斯特·拉塞福主持的卡文迪许实验室,并在那里结识了另一位苏联物理学家彼得·卡皮查。
在位于哥本哈根的玻尔档案馆中,保存着一张朗道年轻时与奥斯卡·克莱因、玻尔、海森堡、泡利、乔治·伽莫夫及亨德里克·克雷默等众多名人坐在一排的合影。
回国
1931年,朗道回到蘇聯。不久后,苏联与西方国家的关系开始紧张起来,朗道此后再未获得机会前往西方国家交流。高层人物贝利亚相信了卡皮察关于朗道的能力对国家有利用价值的说法,并为释放朗道打通关系。在卡皮查等人的努力下,朗道一年后获释。朗道不负众望,成功建立了液氦超流性的理论。
朗道曾经参与苏联的核武器研制计划,在其中进行数值计算方面的工作,并因此2次获得斯大林奖,还在1954年被授予「社会主义劳动英雄」称号。
1956年,他见到了小自己一辈的百科全才默里·盖尔曼。当时的盖尔曼刚刚成为量子物理学新一代的权威理论科学家,也和朗道一样都看不起应用领域的研究。他们对重整化技术等量子场论话题展开了一些探讨和争论。1960年,他在基辅再次见到了步入晚年的前辈维尔纳·海森堡。
到了尼基塔·赫鲁晓夫上台期间,朗道曾再次申请出国进行学术交流。但因朗道对政府的抱怨和抨击被窃听,出行计划未能获得批准。
车祸与晚年
1962年1月7日,朗道出了一次严重的车祸,震动了整个物理学界。众多苏联物理学家聚集到朗道的病房,在医院的长廊点上烛光为他祈祷。玻尔亲自安排了一流的医生前往莫斯科。神经外科专家怀尔德·潘菲尔德也参与了救治。车祸严重损害了朗道的身体健康。他在昏迷了57天后才恢復意識。
据环球科学报道,时枝正曾在朗道的传记中看到,朗道重伤醒来后看到自己的儿子时,先问了儿子一道微积分习题
这年年底,诺贝尔物理学奖授予朗道,表彰他在液態氦的超流體理论方面作出的贡献。朗道学派的物理学家提议请苏联知名抽象派雕塑家恩斯特·伊兹韦斯内伊为朗道的墓塑造了半身铜像。雕像上的朗道看起来脸型偏瘦且愁容满面专程带人赠送给他两块青石板,上面仿照《圣经》中的“摩西十诫”,刻着朗道在物理学中作出的最重要的十项贡献,被称为“朗道十诫”。
固体物理
在固体物理学方面,朗道提出了著名的元激发(elementary excitation),引入了声子的概念。
超导领域
在超导领域,朗道将自己提出的二级相变观点推广到超导现象的量子机制研究中,得到了金兹堡-朗道方程。应用研究很少见于朗道的论文集,参与核武器研发就是他研究生涯中少有的被迫从事应用类研究的例子。朗道在雅可夫·泽尔多维奇的带领下负责数值计算工作,但朗道并不像美国对手们一样使用计算机解决计算量很大的难题,这说明他发明了更厉害的新计算方法以绕过传统方法的计算困难。他此期间的工作后来编成了1958年出版的讲义《一种基于网格法的偏微分方程数值方法》(Numerical Methods of an Integration of Partial Equations by a Method of Grids)。奥本海默后来算出了同样知名的奥本海默极限,并获得朗道的赞同。
教育工作
朗道对学生的要求极其严格,他的学生要做大量的习题,毕业之前还要通过朗道难度极大的考试。他和学生叶夫根尼·利夫希茨编写的《理论物理学教程》深度和难度都很大,被奉为20世纪物理学的经典著作。按照利夫希茨的最后筹划,整套书俄文版总篇幅超过4600页,与他好友伊戈尔·塔姆带领的“塔姆学派”及尼古拉·博戈柳博夫的学派都是苏联理论物理研究的主力军。朗道和塔姆在学风和对核计划的态度上完全不同,但是在生活里走得很近,以至于苏联中央委员会认为“塔姆-朗道”集团是串通好了要一起将党的影响力排斥在科学研究之外,自认为是世界公民都没能保住性命,朗道的好友也于1938年锒铛入狱。
朗道熬到领导人约瑟夫·斯大林去世后再次申请出国时,克格勃又调取了朗道自1947年到1957年间被窃听的谈话记录,结果认定朗道还是对苏联政府非常不满。“我们的这个政权,根据我1937年以来的经验,绝对是一个法西斯政权。...只要它还存在,指望它会改善简直是开玩笑。让这个政权和平地消失是关系到人类命运的问题。”。
与多数苏联人不同,朗道对酒不感兴趣。朗道有一定的精神洁癖,看待问题容易绝对化。据说自从和大学时代的好友。其好友说朗道在成名后,锋芒有所收敛。
有很多涉及朗道傲慢自大一面的传闻在其同事们和徒子徒孙中口口相传,其中不可避免地会有一定程度的扭曲、杜撰的情况存在。这些传闻有不少已经收录进入正式的文献资料,所以有一部分历史真相变得难以考证了。
朗道与另一位苏联理论物理大师雅可夫·泽尔多维奇本来也是好朋友。朗道在核武器研究期间就是在泽尔多维奇带领的小组工作。泽尔多维奇视朗道为老师,朗道则推荐泽尔多维奇入选科学院(要成为苏联的院士先要有通讯院士的资格)。不过从50年代开始,朗道对泽尔多维奇不再友好。因为泽尔多维奇总是想拉朗道入伙去从事机密的工作,但是朗道很不情愿。。朗道爱标新立异,常穿一身搭配十分奇怪的装束上班,这多半是为了出风头)后来成为实验物理工作者。
据维塔利·金兹堡回忆,朗道后来对自己的物理学家排名不再那么频繁地提起,评价其他人时也更加严谨稳重。
逸闻
朗道曾在课堂黑板上方悬有一幅油画《牧人吹笛羊群吃草》。
记得朗道于1929年时,曾失望地对他说:“正如所有的漂亮妹子不是已经和人家拍拖就是已经被人家娶走,所有的好问题也都被解决了……我都怀疑自己还能不能在剩下的东西里面发现任何有价值的课题。”然而就在第2年,朗道还是撞到了1个机会。
传说有一次尼尔斯·玻尔发电报问他如何评价保罗·狄拉克提出的正电子(也有说法是说“粒子空穴”。不过正电子不久后真的被赵忠尧和卡尔·安德森先后发现了。
有一次玻尔在苏联一所中学里对学生们讲话时说“我是不会不好意思说自己笨的”,朗道的学生叶夫根尼·利夫希茨却将其翻译成了“我是不会不好意思说你们笨的”。
中国量子场论学者段一士1956年在莫斯科大学就读期间,曾给朗道做助教。朗道誇獎段一士是“最聪明的中国青年”。有一次朗道和弗拉基米尔·福克在争论广义相对论的一个问题,朗道问段一士说:“你站哪一边?”段只回答:“我站在真理的那一边!”
评价
朗道数学基本功和对物理的直觉都很好。但他也因此自负且偏执。
美国广义相对论学者基普·索恩:“在20年代,西欧是理论物理学的圣地,几乎是每一个知名的理论物理学家的故乡。苏联的领导者们为了显示他们的恩赐,要把西方的理论物理灌输到苏联,没有别的选择,只好将他们年轻的理论家送到那儿去培养,也顾不上精神污染的危险了。在经历过到列宁格勒,然后去西欧,然后回苏联的年轻苏维埃理论家中,朗道在物理学界是最有影响的。 ...朗道高而瘦,对别人、对自己都很严厉。他很失望自己晚生了几年。他认为,物理学的黄金年代是1925-1927年。如果生得早些,他朗道也能加入其间了。实际上,量子力学和相对论的结果的探索才刚刚开始... (青年时代的)朗道虽然悲观,但他将成为探寻这些结果的核心人物。 ...1931年一回到列宁格勒,他就决心集中精力向苏联输入现代理论物理学...他取得了巨大的成功。”
苏联理论物理名家与核武器专家维塔利·金兹堡一直视朗道为自己的导师。他把朗道和美国物理领军人物理查德·费曼在才华上相提并论,并称“(在思维方式方面)没有人比费曼更像朗道”。1962年,金兹堡在于波兰召开的一次会议上遇到费曼时,费曼还向他询问刚刚遭遇车祸的朗道的伤势情况。当从金兹堡口中得知朗道觉得自己比不上费曼时,费曼说自己非常不敢当,并坚称朗道的高度评价是对自己的过誉。
曾最早提出宇称不守恒观点,但遭朗道否决的(1918-1999)也写过回忆朗道的文章。该文后来收录于1989年出版的《朗道:物理学家兼普通人——关于朗道的回忆集》(Landau: The Physicist and the Man -- Recollections of L. D. Landau)中。
美国量子场论名家默里·盖尔曼认为朗道个性过于固执(stubborn),不如雅可夫·泽尔多维奇开明(open)和变通(flexible)。盖尔曼本人更偏爱泽尔多维奇的风格。盖尔曼还提到级别更高的朗道总是爱拿泽尔多维奇开玩笑。
苏联领袖数学家弗拉基米尔·阿诺尔德:“一个数学教师,如果至今还没有掌握至少几卷朗道和利夫希茨著的物理学教程,他(她)必将成为一个数学界的希罕的残存者,就好似如今一个仍不知道开集与闭集差别的人。”
荣誉
1961年,朗道获得了马克斯·普朗克奖章与。月球上的朗道环形山也是以之命名。
在列夫·朗道的故乡阿塞拜疆巴库,有以他命名的朗道中学。这所学校取“列夫”(Лев)一名的俄文含义“雄狮”作为其校徽。
著作
朗道一生完成的著作多达120余部。(如了解三角函数的中学生):
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** 英译版:
** 汉译版: (统一书号: 13031·2958)
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** 英译版:
** 汉译版: (统一书号: 13031·1738)
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注:《大众物理学》(,)一共有4卷,但有朗道作为作者署名的仅有前2卷,而第3卷《电子》(,)和第4卷《光子和原子核》(,)仅是由亚历山大·基泰戈罗特斯基1人所著。
传记
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- (作者是女性物理学者,可在线阅读)
** 英译版:
- (朗道妻子写的回忆录)
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- (有13小时时长的俄语有声读物版发行)(注:书名中的“Роман”在俄语里有“浪漫爱情”或“小说”之意)
** 汉译版:
文化影响
文学
- 俄国作家瓦西里·格罗斯曼的名作《生活与命运》中的主角维克托·施特鲁姆(,)是一名核物理学者。该书的英译者罗伯特·钱德勒(Robert Chandler)指出此人物形象源于朗道。
流行文化
- 2019年,朗道诞辰111年之际,Google在首页放上了纪念朗道的涂鸦。
- 2020年,俄罗斯导演伊利亚·赫尔扎诺夫斯基(Ilya Khrzhanovsky)历时约10年拍摄好的系列电影《列夫·朗道》(DAU)开始陆续上映。希腊裔指挥家提奥多·库伦奇斯(Teodor Currentzis)在片中饰演朗道。该系列电影由于表演尺度大、演出方式过于新奇出格(演员几乎全为按自身人设即兴演出、没有预先设定剧情)而引起关注和争议。相比传统电影,它带有更多艺术探索和真实社会人性实验的成分。虽在俄罗斯招致不少差评和抗议,但是《列夫·朗道:娜塔莎》仍然获得了第70届柏林电影节最佳艺术贡献奖。
参閱
- 朗道理論物理研究所
参考资料
文内引用
补充来源
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- (注:书名中的“spell”一词兼有“咒语”和“一段岁月”之意。)
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延伸阅读
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- (这是美国物理协会的一份会议内容幻灯片,其中第9页包含通过“朗道势垒”的全部学生姓氏。)
外部链接
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