在他周围,有过卡皮查、库尔恰托夫这些勇于承担责任、坚持真理的科学家,为他撑起保护伞,尽量发挥他的聪明才智。这不能不说是苏联物理学界的一件幸事。 撰文 郝柏林(中科院院士、理论物理学家) 2008年是20世纪苏联最杰出的理论物理学家列夫·达维多维奇·朗道(Lev D.Landau)诞生100周年、逝世40周年。事实上,作为理论物理学家的朗道在1962年1月7日的车祸后已经消逝。他在当年被授予诺贝尔物理学奖,并在多方救治之下又存活了6年,于1968年4月1日去世。 四十年来,已经出版了许多关于朗道的书籍和文章。特别是1989年由以朗道命名的俄国科学院理论物理研究所所长哈拉特尼科夫主编的《回忆朗道》文集,相当详细地介绍了朗道科学与生活的方方面面。2008年1月,俄国的高级科普刊物《自然》为朗道百年出版了专辑。俄国科学院物理学部在2008年1月22和23日举行了纪念朗道百年的学术会议,会议文集已经发表在2008年6月俄国的《物理学进展》杂志第178卷第6期。加之苏联解体以来,公布了大量过去的秘密档案,使人们对朗道经历中鲜为人知的方面有了较多认识。这篇短文将较少复述公开文献,而扼要介绍一些笔者个人的所知所思。 图1,朗道喜欢的工作姿势(1950年代) 生平 1 1908年1月22日,朗道出生在石油之都巴库的一个工程师家庭。他13岁修完全部中学课程,1922年进入巴库大学,同时上化学系和物理数学系。两年后转入列宁格勒(今圣彼德堡)大学物理系。学生时代即在列宁格勒技术物理研究所参加科研,1927年毕业后成为该所研究生。那里当时在约飞院士周围聚集了苏联物理学界未来的一代精英。1926年,朗道发表了科学生涯中的第一篇文章,关于双原子分子光谱谱线强度的理论。1927年,他首先在论文中引入密度矩阵,作为比波函数更普遍的量子系统描述方式。 1929年,21岁的朗道被派往国外一年半,访问了丹麦、英国和瑞士,特别是哥本哈根尼尔斯·玻尔领导的研究所。玻尔很赏识年轻的朗道,朗道也把玻尔视为自己的老师。在以后数十年里,他们还多有交往。这次访问期间,他发展了金属电子的“朗道抗磁”理论,从“泡利顺磁”分走了三分之一。电子在磁场中的“朗道能级”以及能级的态密度,这些在后来的量子霍尔效应理论中使用的基本概念,都首次出现在这篇文章里。
图2,玻尔和朗道在莫斯科大学(1961年) 1931年,朗道回到列宁格勒,翌年转到哈尔科夫的乌克兰技术物理研究所,担任理论室主任,不久后被聘为哈尔科夫大学理论物理教授。1937年,朗道转移到莫斯科,在卡皮查领导的物理问题研究所担任理论研究室主任。朗道在1946年当选为苏联科学院院士。除了在研究所工作外,朗道还多年在莫斯科大学和莫斯科工程物理学院任教,直至1962年发生车祸。 对理论物理的贡献 2 1958年朗道50寿辰时,研究所决定任何人都不要发表空洞演说,而要用独特的方式表示祝贺。原子能研究所的一位院士(I.K.Kikoin)带来一对大理石片,上面刻着朗道推导出的10个公式,称为“朗道十诫”。我们略去公式,列举“十诫”如下:(1)密度矩阵;(2)电子的朗道抗磁;(3)二类相变理论;(4)铁磁畴理论;(5)超导中间态;(6)原子核统计理论;(7)液氦II的超流理论;(8)量子电动力学中物理质量与初始质量的关系;(9)费米液体理论;(10)组合宇称守恒原理。
图3,朗道“十诫”(Kikoin制作,1958年) 这里根本没有提到首先引进反铁磁态、无碰撞等离子体中的“朗道阻尼”等重要贡献。“十诫”中有近七项同凝聚态物理有关。1962年授予朗道诺贝尔物理学奖的理由也是“他对于凝聚态物质特别是液氦的先驱性理论”。这些理论并没有冗长繁杂的数学推演,有些甚至是靠物理直觉“猜”出来的。我们只举几个例子。 (责任编辑:本港台直播) |