登陆注册
5257200000006

第6章 列夫·朗道

列夫·朗道是一位“科学怪杰”。

有一次,爱因斯坦演讲,当主持者请听众对演讲者提问时,一个年轻人从座位上站起来说道:“爱因斯坦教授告诉我们的东西并不是那么愚蠢,但是第二个方程不能从第一个方程严格推出。它需要一个未经证明的假设,而且它也不是按照应有的方式为不变的……”在大家都惊讶地回过头来注视这位似乎不知天高地厚的年轻人时,爱因斯坦对着黑板思索之后,却说到:“后面的那位年轻人说得完全正确,诸位可以把我今天讲的完全忘掉。”这位敢于提出爱因斯坦错误的年轻人就是苏联物理学家朗道。

从幼年起,朗道就表现出与众不同的夫才。13岁已学完了中学课程。当时他很想到大学去学习数学,但父母认为他年龄太小,特别是父亲希望他选一个更为“实用”些的专业,结果朗道被送进了一所经济专科学校。由于缺乏兴趣,在那里呆了一年后,朗道终于在1922年转入巴库大学,同时在数理系和化学系学习,这时他才14岁,但他最终没有修完化学专业。1924年,在巴库大学毕业后,朗道来到了圣彼得堡,此时正值列宁去逝,圣彼得堡被易名为列宁格勒,而朗道就进入了同时易名的列宁格勒大学。在20年代,列宁格勒大学可以说是前苏联科学研究中心,特别是物理学研究的中心,当时前苏联一些很有名望的物理学家如约飞、福克、弗伦开耳等人都在此授课,并讲授当时正在发展中的量子理论。在这里,朗道开始接触到了物理学的前沿领域,并投身于研究中。

1908年出生的朗道,比量子力学的奠基者们,例如海森堡、狄拉克、约尔丹等人小了七、八岁,比德布罗意、薛定谔等人小得更多。当他在列宁格勒大学毕业时,新量子力学的数学表述和物理诠释都已经基本上形成了。因此他曾经感叹许多最重要的基本原理问题已被别人抢先解决,大有“余生也晚”之憾。然而,量子力学的具体应用当时还方兴未艾。天赋非凡的朗道在理论物理学的许多领域中都作出了重大贡献。

旱在大学期间,1927年他就发表了第一篇学术论文,处理了双原子分子的光谱问题。同一年,他在用波动力学来处理韧致辐射的论文中,首次使用了后来被称为密度矩阵的概念,在后来的量子力学和量子统计物理学中起了重要的作用。在19岁生日的前两天,朗道从列宁格勒大学毕业,成为前苏联科学院列宁格勒技术物理研究所的研究生。

经过数次申请,1929年10月,朗道被批准出国。在不到两年的时间中,朗道先后在德国、瑞士、荷兰、英国、比利时和丹麦进修访问。他曾回忆说,在这段时间里,除了费米之外,他见到了几乎所有的量子物理学家。在与这些著名科学家的交往中,朗道充分地展示了他的才能和个性。

在丹麦的哥本哈根,朗道深受“哥本哈根精神”的感染,并成为玻尔研究班上的活跃分子。后来玻尔在谈到朗道时说:“他一来就给了我们深刻的印象。他对物理课题的洞察力,以及对人类生活的强烈见解,使许多次讨论会的水平上升了。”虽然朗道一生中接触过不计其数的物理学家,而他在玻尔那里只呆了四个月左右的时间,但他却对玻尔十分敬仰,终生只承认自己是玻尔的学生。

在欧洲的进修访问期间,朗道在金属理论方面做了重要的工作。在1930年发表的《金属的抗磁性》这篇论文中,朗道应用量子力学来处理金属中的简并理想电子气,提出理想电子气具有抗磁性的磁化率。这一性质现在被称为朗道抗磁性。据说在瑞士苏黎世的一次讨论会上,当朗道作完了有关抗磁性的报告后,他的好友佩尔斯评论说:“朋友们,让我们面对现实吧,现在咱们只能靠朗道吃剩的面包皮维持生活了。”与此同时,朗道还和佩尔斯研究了将量子理论应用于电磁场的可能性,提出了在量子理论中电磁场量的可观测性问题。他们二人曾经专程赶到哥本哈根,就此问题和玻尔进行了马拉松式的激烈讨论,结果导致玻尔和罗森菲耳德撰写了关于这个问题的著名论文。

1931年春天,朗道准备启程回国,虽然有人曾暗示他不要回去,但朗道自有主见,临行前,他对罗森菲耳德说:“我必须为我的国家工作。这是一次长久的离别。也许是永久的离别,除非你来访问我们。”后来,只在1933年和1934年,朗道再度短期访问过哥本哈根。

回国后,最初朗道仍在列宁格勒物理研究所工作。朗道在内心深处是赞成革命的,并按自己的理解而相信马克思主义。但他反对中世纪式的思想专制和愚昧残忍,于是与当权者有了矛盾。另外由于他在学术问题上与研究所的领导约飞有分歧,虽然朗道是正确的,但却冒犯了这位权威。在一次朗道作了学术报告后,约飞宣称朗道所讲的内容不得要领,而朗道则毫不客气地当众回敬道:“理论物理学是一门复杂的科学,不是任何人都能理解的”。由于这样一些原因,朗道最后不得不离开了列宁格勒。

从1932年起,朗道在哈尔科夫的乌克兰科学院物理——技术研究所工作,并担任了理论物理部的主任。1934年,在没有经过论文答辩的情况下,朗道获得了博士学位,1935年任哈尔科夫大学的教授,在哈尔科夫时,朗道开始计划写一部理论物理学的巨著。这部主要由朗道来构思,由郎道和他的学生里弗席兹合作完成的多卷本《理论物理学教程》从1938年开始陆续出版。这部几乎包罗万象的物理学名著,有近十种文字的译本,并于1962年获得列宁奖。在哈尔科夫,朗道还创立了著名的理论物理学须知,后来也被称为“朗道位垒”,这个考试纲目除了数学内容之外,几乎囊括了理论物理学所有的重要分支。在朗道逝世前,仅有43人冲过了这个“位垒”,其中许多人后来成为博士、教授和苏联科学院的院士。在朗道周围,也开始形成了一个独具特色的“朗道学派”。成为“朗道的学生”,则是苏联青年物理学家们既向往而又很有些望而生畏的目标。

在哈尔科夫期间,朗道的科学研究工作继续深入。他发展了普遍的二级相变理论,不但说明了许多当时认为很奇特的现象,而且为此后各种新型相变的研究开辟了道路。他就铁磁磁畴结构、铁磁共振理论和反铁磁态理论发表了一系列的重要文章。此外,他还对原子碰撞理论、原子核物理学、天体物理学、量子电动力学、气体分子运动论、化学反应理论和有关库仑相互作用下的运动方程等方面作了研究。

1937年,又是在一次与理工学院的院长发生口角后,朗道断然离开了哈尔科夫,随后到了卡皮查所领导的莫斯科物理问题研究所工作。他在哈尔科夫的一些最有才能的学生同事,也随他而去。1938年冬,在当时的“清洗”中,朗道突然以“德国间谍”的罪名被捕,并被判处十年徒刑,送到莫斯科最严厉的监狱。由于卡皮查等人的竭力营救,一年后,已经奄奄一息的朗道终于获释。

朗道从1937年开始的对于低温物理学中液氦超流动性问题的研究,使他在1962年获得诺贝尔物理学奖。朗道提出了与理论不同的二流体模型,尤其是对液氦这种量子液体能谱的分析,显示了他深刻的物理洞察力。他提出了“旋子”的概念,根据这一理论,可以很好的解释液氦Ⅱ的超流动性,并进而预言了超流氦中“第二声”(一种温度波)的存在。这一预见于1944年得到了实验验证。

朗道在物质凝聚态的研究方面进行过许多继往开来的基本工作,甚至有人说,从固体物理学到凝聚态物理学的过渡,可以认为是从朗道的工作开始的。他本人对超流性的工作特别满意,当有人间他“您一生中最得意的工作是什么”时,他回答:“当然是超流性理论,因为至今还没有人能够真正懂得它。”在莫斯科,朗道还研究了电子簇射的级联理论和超导体的混合态等问题。这时基本粒子物理学和核相互作用理论开始在他的工作中占了更大的比重。他发展了关于燃烧和爆炸的理论(1944—1945),探索了质子——质子散射和高速粒子在媒质中的电离损失等问题。1946年,他提出了等离子体的振动理论。

在1947-1953年间,朗道考虑了电动力学中的各种问题,研究了氦Ⅱ的粘滞性理论,发展了关于超导性的新的维象理论和粒子在高速碰撞中的多重起源理论。前者在低温物理学中起了推动作用,后者对宇宙射线物理学相当重要。

1954年,朗道研究了与量子场论的原理有关的一些问题,论证了量子电动力学和量子场论中所用的微扰方法在有些事例中并不是自洽的。从1956年到1958年,朗道创立了所谓费米液体的普遍理论,力图概括氦Ⅲ和金属中的电子。1957年,当宇称守恒定律已经显得不能普遍适用时,朗道提出了现代物理学中一条新的重要定律来代替它,即CP守恒定律。1959年,朗道又在基本粒子理论的结构方面提出了一些新的看法。他在一篇论文中提出了一种方法,来确定粒子的所谓相互作用振幅的基本性质。

综上所述,朗道的学术工作领域是相当广阔的,而且成果丰硕。1958年,为了庆贺朗道的50寿辰,苏联原子能研究所曾经送给他一件很有意思的礼物。那是一块大理石平板,板上刻了朗道生平工作中的十项最重要的科学成果,人们借用了宗教上的名词,把这些成果称为“朗道十诫”。这十项成果是:1.量子力学中的密度矩阵和统计物理学(1927);2.自由电子抗磁性的理论(1930);3.二级相变的研究(1936-1937);4.铁磁性的磁畴理论和反铁磁性的理论解释(1935);5.超导体的混合态理论(1934);6.原子核的几率理论(1937);7,氦Ⅱ超流性的量子理论(1940-1941);8.基本粒子的电荷约束理论(1954);9.费米液体的量子理论(1956);10.弱相互作用的CP不变性(1957)。

很显然,一个人的一生能够在科学上作出如此之多的重要贡献,是足以令他人所敬仰的。然而,朗道的贡献并不仅限于此。例如,除了纯学术性工作以外,朗道还为苏联陆军的工程委员会研究过远离爆炸源处的冲激波之类的问题。人们相信,在苏联的核武器发展方面,朗道也起了很重要的作用。

唐代著名文学家和思想家韩愈在《进学解》中说:“贪多务得、细大不捐。”捐;舍弃。意思是做学问要尽量多地获取知识,并做到不论大小都兼收并蓄。这样才能灵活运用知识,有所创新,在学问上取得成就。这句话用来说明朗道在科学研究所采取的谋略是合适的。

的确,朗道就像有人曾评价的是“典型的浪漫派科学家”。对多种科学领域都有百科全书式的知识,特别对边缘科学表现出强烈的兴趣,使他观察事物敏锐,分析问题深刻、全面,富于创见。朗道认为,费米是一位不可多得的“全能物理学家”,在费米逝世以后,他感叹地说:“现在我就是最后一位全能物理学家了……”。应该承认,他的这种看法并非自夸自赞,而是有着不容怀疑的真实根据的。

朗道对自己和学生们要求很高。他要求自己的论文每篇都有基本的重要性,从来不理会那些无关宏旨的烦琐题目。他鄙视那些为了世俗的名利而“作学问”的庸人,把那种人叫做“科学的吞食者”,即“靠科学吃饭的人”。他也看不起那种华而不实的学术“论文”,说那只是“废话”和“空气中的振动”。他重视思想交流(包括国际交流),把那些夜郎自大、固步自封的人物叫做“病态物理学家”。他热爱自己的工作,真正做到了锲而不舍。甚至在监狱中,当生命和荣誉都受到无比严重的威胁时,他还经常沉浸在学术思维中而达到废寝忘食的地步。在学术讨论中,他常常一针见血地指出别人的错误和缺点。他的思想的敏锐性和严密性甚至对某些人构成了“严重的威胁”。在这方面,人们常常把他和泡利相提并论,而且在态度的不留情面和语言的尖锐坦率方面,朗道甚至比泡利有过之而无不及。

朗道杰出的科学贡献得到了社会的广泛承认。1962年,他由于对液氦理论的研究而获得了诺贝尔物理学奖。朗道当时由于身体原因,不能前往国外领奖。结果诺贝尔奖基金会打破了惯例,在历史上第一次不是在瑞典首都由国王授奖,而是由瑞典大使在莫斯科授予了朗道这一物理学研究的最高荣誉。

朗道临终的一句话是:“我这辈子没有白活,总是事事成功。”

同类推荐
  • 浪基岛传奇

    浪基岛传奇

    一个出生在南海边的小男孩——浪儿,因为一次海难漂流到了神秘莫测的“浪基岛”上,认识了V星系“卡尔斯怪兽王国”的公主卡斯娜,他们一起与火鑫公主、小白龙、巨力人、小灵儿去V星系的“卡尔斯怪兽王国”,去拯救被宇宙公敌——“震嗣”所关押的卡斯娜的父母,从而乘坐太空飞船——“利箭一号”,在宇宙中,开始了他们惊险的太空魔幻之战的征途……故事在讲述惊险、有趣的故事情节的同时,也讲述了地球本身的自然环境,对整个地球的气温、气候、天气变化的影响,教育孩子们从小要热爱地球母亲,多植树造林,保护环境,爱护自然,从而让孩子们懂得:热爱自然与保护环境,对整个地球与人类的重要性……
  • 处世故事(影响青少年一生的中华典故)

    处世故事(影响青少年一生的中华典故)

    《处世故事》每个典故包括诠释、出处和故事等内容,简单明了,短小精炼,具有很强的启迪性、智慧性和内涵性,非常适合青少年用于话题作文的论据,也对青少年的人生成长以及知识增长具有重要的作用。
  • 逆时小特工

    逆时小特工

    2166年,校园里暴力欺凌事件愈演愈烈,国际教育联盟决定发明“暴力控制器”来解决这个问题。在多次研究未果的情况下,五年级小学生朵儿意外成为该项目的负责人。但是,合作者亨特博士为了一己私欲,给朵儿设置了一个又一个陷阱,眼看研究就要失败了……朵儿和好朋友小杰在粒子机器人小光的帮助下,在模拟的时空中和孔子、柏拉图探讨公平的问题,努力寻找消除暴力的方法。朵儿和小杰用他们的机智和勇敢,为消除校园欺凌经历了哪些有趣的事?《逆时小特工》,带你走进一个不一样的童年时代。
  • 残狼灰满

    残狼灰满

    人们大概只知道动物的天性无非是强者为王、弱肉强食、优胜劣汰和异类相残等等,却不大知道动物世界里也有智慧和情感,也有“伦理关系 ”和“道德情操”。这并不是小说家的杜撰。请看这本《残狼灰满》,那只已经断了两条右腿的残狼,如何仍然主宰着一群健狼;那只被猎人发现了老窝的公狐,如何保护自己的家族;那只由红奶羊奶大的狼崽,如何与同类反目;那只为保护后代安全的老狼,如何与金雕在蓝天拼搏…… 《残狼灰满》所收作品中有多篇获得全国奖。
  • 小窗幽记(国学启蒙书系列)

    小窗幽记(国学启蒙书系列)

    本书所体现的文字语言的力量,是通过阅读形成的。阅读,或同意、或保留、或质疑、或辩驳,都可以激活人们的思想力、想象力、创造力,都可以感染人们的人性情怀和情感世界。文字符号必须通过与鲜活头脑的碰撞,才能擦出思想的火花。只有通过阅读,冰冷的符号才能迸发出智慧的火焰。因此,图书不只是为了珍藏,更是为了人们的阅读。各种媒介的书写--甲骨文、竹简、莎草纸、牛皮卷、石碑、木刻本、铅印本、激光照排、电子版--都须在人们的阅读中,才能发挥传递知识、传承文明、激发智慧的功能。
热门推荐
  • 1965

    1965

    这是新员工上班后的第三个月,周末,倩倩给我发了条短信,说,晚上我们在老米粒茶馆一聚。我是6点半到的,进了包厢一看,倩倩早到了。包厢不大,我环顾了一下问,人呢?倩倩指了指自己,一伸舌头,笑了笑。我坐下问,就你一个?倩倩点了点头,又笑了笑。这次,她的笑中有种调皮劲,还有点羞涩。呵呵呵!你请我?你单独请我?想到倩倩信息上说“晚上我们在老米粒茶馆一聚”中的“我们”,我不大相信地疑惑地问。
  • 难忘的亲情

    难忘的亲情

    在这个物欲横流的年代,人们都习惯家丑不可外扬,家底不可示人。作者则以百倍的勇气,真实的情感,细腻的笔法,写《长哥未必当父》里的大哥的欠债烂赌与不负责任不守信用的习性;《童年的期盼》中自己虽处贫寒家庭却生活在亲情与爱的包围中的感动;《哭泣的木香花》写二姐倔强的性格与命运;《飘拂的山羊胡中》的阿公的偏心;《心中的父亲》中父亲的辛劳与眷顾;《要强的女人》岳母的一家子人的爱情与生活;《永远的爸》中的亲情,《走进无声的世界中》大姐不幸的一生,这些原汁原味的生活,勾勒出一个农家人鲜活的亲情世界。
  • 最好不相忘:张爱玲传(典藏版)

    最好不相忘:张爱玲传(典藏版)

    张爱玲的一生,充满了传奇色彩。无论是她的写作,还是她的生活,都可谓是大起大落、大悲大喜。太多的人,沉醉于她笔下的故事中,却忽略了那些故事的背后,她若隐若现的寂寞身影。本书在查阅大量史料的基础上,结合张爱玲的众多作品,追溯了张爱玲似若传奇的一生,并挖掘出了诸多关于张爱玲的不为人知的故事——年少恐怖的遭遇、结实炎樱、成年后与胡兰成的爱情、五光十色的成名经历、大洋彼岸与赖雅相识相恋、老年孤老他乡……比期现有的对张爱玲的各种记述,本书更为完整、详细、清晰,呈现了一个更为真实的张爱玲。作者用凄美的文字还原了那个民国第一奇女子的一生,走进她的内心世界,将独属于她的时光,刻成一段新的传奇。
  • 界王道

    界王道

    封神以前有这么一个人,他穿越阴阳,纵横人、妖、神三界,可谓无上巅峰之存在,然而也就在众人仰望之时,他却消失了……
  • 重生豪门:妖娆冷娇妻

    重生豪门:妖娆冷娇妻

    她,一个被组织训练得无欲无求,冷心冷情的地狱使者。她,一个豪门千金,万千宠爱于一身,娇蛮、跋扈、恶毒是她的象征。一朝生死,当她变成了她,娇蛮、跋扈、恶毒之后又多了一个冷心绝情的代言词。娇蛮怎么了?跋扈又怎样?恶毒那也是针对人的。且看重生的地狱使者如何将娇蛮,跋扈,恶毒,冷心绝情演绎的淋漓尽致。
  • 哈尔罗杰历险记:勇探火山口

    哈尔罗杰历险记:勇探火山口

    以哈尔和罗杰两兄弟为贯穿整套丛书的主人公,每本书讲述一次探险活动。普赖斯塑造了哈尔、罗杰这两位勇敢机智的少年英雄形象。他希望青少年都能成为哈尔、罗杰那样的人:学识渊博,体魄健壮,正直、勇敢,热爱自然,热爱生活。
  • 快穿反攻略之男神上位记

    快穿反攻略之男神上位记

    片段一男主:你得到我的身子也得不到我的心的!女主:???女主:来人,把他给本殿下拖出去斩了!片段二男主:很好,女人,你已经成功地引起我的注意了!女主:。。。女主:喂,是青山精神病院吗?这里有个病人跑出来了。这是一个中二病男主攻略女主的故事。注:只有男主有系统。
  • 七里樱

    七里樱

    年少时,我们,似乎成为了世界的主角,遗憾过,苦恼过,伤心心过,但庆幸的是在那个即将逝去的青春里,你世界的男主随着四季辗转在你身旁,陪你笑,陪你哭……终有一天,你发现他只是喜欢你身边的那个人而已…“你知道的,我喜欢她哎。”“没事…”至少我的青春,你来过就好。
  • 穿越之矮矬重生

    穿越之矮矬重生

    穿越到花木兰的时代,老太监要我净身?怎么可能!这是一本正经胡扯虚构的轻松诙谐历史穿越小说,主人公在现实中是一个人人嘲讽的矮矬,后来怎么脱胎换骨的自己看吧!穿越竟然是因为——一棵树!,带着仅有的一个技能穿梭到与现实平行的历史世界当中。穿越被误认作太监,北魏护送木兰从军,修正错乱的三国。西域易容,断骨重建,建功立业,驰骋沙场,运筹帷幄,决胜千里……且看矮矬如何犀利重生。
  • 鸿蒙经

    鸿蒙经

    无尽的黑暗中一颗血红色的眼眸正在俯视着你,究竟是无边的上古还是堕入深渊中的家族,亦或者是某个神秘的存在。仙侠世界,无边无际,自一位少年闯入仙侠大陆波澜的画卷,万古的仇恨,由此揭开。系统,我要升级,对不起,没有。系统,我要炼丹。对不起,没有。系统,我要炼器。对不起,没有。那你有些啥?系统有商店你可以随便买。星陨世灭苍穹破,一缕分魂照万古!燕雀安知鸿鹄志,入世一梦破千秋!