日月星 最是朗道不同群(一):世人眼中的朗道

作者:light12  于 2013-7-28 19:28 发表于 最热闹的华人社交网络--贝壳村

通用分类:网络文摘|已有8评论

 

时间: 27 7 2013 22:38  
作者:日月星驴鸣镇 发贴, 来自 http://www.***

最是朗道不同群(一):世人眼中的朗道

日月星

哥本哈根市区东部的勃莱特姆大街(Blegdamsvej)17号是一幢典型北欧建筑风格的黄墙红瓦三层楼房,几乎全世界的物理学家都知道这是哥本哈根大学的理论物理学研究所(即现在的尼尔斯.波尔研究所)。1930年4月8日研究所行政办公室里,可敬的贝蒂.舒尔茨女士(Madam Betty Schultz,尼尔斯.波尔教授聘用的终身秘书)用老式花体字在外国来访客人登记本上工工整整地写了:“郎道博士,列宁格勒”(Dr. Landau, Leningrad)。

博士当时22岁,很快他就成为研究所中最活跃的一员。在波尔教授主持的各种大大小小的学术讨论会上,他总是坐在最前排,总是不断提出各种稀奇古怪的诘问。当演讲者瞠目结舌无从回答时,他总是义无反顾地接过话题滔滔不绝地开讲起来,总是反客为主成为讨论的中心。以致波尔不得不屡屡提醒他:“朗道,别抱怨,做些评论吧!至于现在么让我自己说上几句。”(Landau, do not grumble but criticize.! And now let me say a few words myself. )据波尔日后的回忆:“他(朗道)能从根子上看穿物理问题的本领和对于人生各个方面的强烈观点从一开始就给我们留下了极深的印象,并引起不少争论……”研究所的同人对朗道并不感到惊奇:既不会对他支离突兀的削瘦身材,夺框欲出的大黑眼睛和透着纯净的天真神态感到惊奇,也不会对他与人争辩时咄咄逼人的气势和无休无止的绕舌感到惊奇。因为他们都清楚这位从苏维埃俄罗斯来的非同寻常的年轻人身上这种相当出格的言行举止和颇不得体的形象背后是一种罕见的人伦特征的完美结合。这使他们联想起八年前从奥地利来过的另一位22岁的泡利博士(Wolfgang Pauli, 1900-1958),他对于应邀前往演讲的贵宾爱因斯坦曾说过一句评语:“我觉得爱因斯坦先生不完全是愚蠢的!”(Ich denke, dass Herr Einstein war nicht ganz dumme!)。

朗道的全称是列夫.达维多维奇.朗道(Лев Давидович Ландау),1908年1月22日出生(他引以为荣的是英国拜伦爵士的生日也是1月22日)在巴库的一个信奉正统教义的犹太人家庭。终其一生,朗道死过两次:1962年1月7日作为物理学家的他因车祸脑部受创不得不完全终止自己的研究领域;1968年4月1日作为普通人的他永远离开了人世。

朗道无疑是二十世纪上半叶排名最前列的理论物理学家之一,他鲜明的个性、古怪的脾气以及无与伦比的才智所到之处无不引世人注目。他用一个甲子的时间走完了自己的传奇生涯,在世界科学史上留下了一页色彩斑斓的华章。

朗道从小不同凡响,小学教师给出的评语:“他是一个性格倔强,脾气执拗,才赋优异的奇特孩子,他认定无用的事没有谁能勉强他做”。孩提时代的朗道就和小伙伴一起发过重誓:“这一辈子不抽烟,不喝酒,不结婚”。早在入学前他就迅速地掌握了各种基本的算术运算,数字运算是他最喜欢的儿时游戏。班上的一些小伙伴喜欢收罗一些数学难题在课堂上故意问老师,当老师被挂住时,唯一能助他脱离尴尬处境的是全班年纪最小的列夫.朗道。

1921年13岁的朗道从高中毕业和比他大2岁的姐姐一起去巴库经济学院学习。父母考虑到朗道的年龄实在太小,就建议他在家自学一年。翌年,朗道进入巴库大学,同时在数学-物理学院和化学学院注册学习。朗道未曾完成化学专业的学业,但是正如他的友人所说的,这段短暂的化学课程学习对他影响甚大:朗道终身滴酒不沾。

一年后朗道抵达列宁格勒,进入了一直被称为俄罗斯学术中心的列宁格勒国立大学(其前身为圣彼得堡大学,苏联解体后又改名为圣彼得堡国立大学)。说起在该校任教过的著名学者和优秀毕业生,真可谓灿若群星,择其荦荦大者介绍如下:近代数学奠基者的欧拉、彼得堡数学学派的创始人切比雪夫;元素周期律的发明者门捷列夫、化学结构理论的创立者布特列洛夫;电磁感应定律的发现者楞次、研究无线电通信的先驱波波夫;大文豪屠格涅夫、车尔尼雪夫司基;俄国历史上最早的两名诺贝尔生理学奖得主巴甫洛夫和梅契尼可夫;以及两位大名鼎鼎的政治对头兼故里同乡:临时政府总理克伦斯基和苏维埃政府主席列宁(列宁1887年进入喀山大学,翌年参加学生运动被开除。1892年以法律系旁听生的资格获得了彼得堡大学的毕业证书。克伦斯基1899年进入彼得堡大学,1904年获法学士学位。)等……。最后,当然也不能忘了现下的执政者普京先生,他1975年毕业于列宁格勒大学国际法律系。

朗道在列宁格勒的生活可谓如鱼得水,他十分喜爱大学自由的环境和浓厚的学术气氛,还在那儿结识了一大帮才智出众,风华正茂的青年才俊,并与其中的两位佼佼者伽莫夫(Георгий Антонович Гамов,1904-1968)和伊凡宁柯(Дмитрий Дмитриевич Иваненко,1904-1994)结成了好友。三人朝夕相处,切磋学问,游戏人生,被同学称为“三剑客”。为了取悦他们共同喜欢的一个女孩,三人曾合作过一篇文章。论文发表了,女孩却没有被 “三剑客”中任何一位追到手。

朗道在19岁生日的前2天轻松地通过了最后一门课程的考试,在朋友们为他庆祝“19岁华诞”的一片热闹喧哗声中完成了大学学业,并顺利地成为苏联科学院列宁格勒物理技术研究所(ФTИ)的研究生,所长约飞院士(Абрам Фёдорович Иоффе,1880-1960)是苏联物理学界的龙头老大。

1928年底,20岁的朗道得到了美国洛克菲勒基金会的资助,意气风发地前往英国、德国、瑞士、荷兰和丹麦等西欧国家游学。与其说朗道去各国进修,毋宁说他同时也在那儿讲学。在苏黎世朗道与泡利合作,他久闻后者眼高于顶的赫赫令名,相与之后方知“上帝之鞭”端的名不虚传。一次朗道殚精竭虑地做了一个学术报告后,心中底气不足,于是诚惶诚恐地征询老大哥的意见:“我不知道您是否认为我刚才说的都是废话?” (Ich frage mich, ob Sie dachten, dass alles, was ich gesagt hatte, war Unsinn?)泡利安慰他说:“噢,不,远非如此,远非如此。你讲的东西是那样的混乱,以致人们根本弄不清它究竟是不是废话!”。 (Oh nein, weit gefehlt, weit gefehlt. Was sagten Sie war so verwirrt, konnte man nicht sagen, ob es Unsinn war! )在剑桥朗道与狄拉克讨论后者建立在粒子-空穴假说基础上的一个方程。远在哥本哈根的波尔对此也很关心,专门去信询问朗道的看法。不久波尔收到了一封电报,整封电文只有一个字“Quatsch!”(德文:垃圾)。固然狄拉克并不是那种自视甚高的角色,但他对于这位已崭露头角的小老弟的批评倒也并不很在意,否则可能就没有机会与薛定谔一起在两年后分享诺贝尔物理学奖金了。在哥廷根朗道遇见了爱因斯坦(关于朗道是否遇见爱因斯坦的事,众说纷纭,莫衷一是,姑且存疑,容在后文解释),初生之犊的朗道毫不畏惧这位物理学界的宙斯,他斗志昂扬,不折不挠地向爱因斯坦一遍又一遍灌输自己对于量子力学的最新观念,却终究未能成功地说服“老头”(物理学界亲切而尊敬地称爱因斯坦为der alte Mann)接受他的“正确意见”。不过,朗道对于“老头”创立的广义相对论评价极高,赞誉为“人类天才的最杰出作品”(Das größte Werk des menschlichen genius. )。当然,朗道耽搁得最久的地方是哥本哈根,也因此和波尔结下了亦师亦友情同父子般的终身友谊。可以说在朗道一个甲子的生命过程中,波尔是对他产生影响最大的几位人物之一。

总的说来,朗道这次赴西欧诸国的学术之行堪称硕果累累:在哥本哈根他与佩尔斯(R.E.Peierls,1907-1995,德国出生的英籍犹太裔物理学家)一起发表了两篇极有份量的文章,分别是关于量子电动力学和相对论量子理论。在剑桥他发表了一篇极其重要的关于金属理论的论文,纠正了泡利的观念,指出由于量子效应,理想电子气具有磁化率,因此不能用经典力学方法处理金属中的非简并理想电子气,而应代之以量子力学方法。

可是,朗道回到列宁格勒以后却遇到了人事上的麻烦,得罪了被称为“苏联物理界涅斯托尔”的约飞院士。涅斯托尔(Nestor)在西方语言中用来指“睿智、阅历丰富的长者”,源出《荷马史诗》,他是一位智勇双全的老年英雄,具有卓越的军事才能,为特洛亚战争的胜利提供了保障。结果自然是朗道不得不离开物理技术研究所。

此地不留爷,自有留爷处,年轻和才能就是资本。24岁的朗道很快就应聘出任哈尔科夫大学理论物理系的主任,接着又筹建和创立了哈尔科夫综合技术研究所。

可是,(注意!这是第二个可是)朗道在哈尔科夫只耽了5年不到的时间。去职的缘起(又)是和哈尔科夫大学校长的一次争端。于是他写了一份简单的求职申请:

“ 致物理问题研究所领导:
求职信
请接受我为贵所的科学家。
列夫.郎道
1937年2月8日”

接着朗道悄悄地收拾好行装,头也不回地搭上了去莫斯科的火车。

苏联科学院莫斯科物理问题研究所的所长是卡皮查教授(Пётр Леонидович Капица,1894-1984)。早在朗道访问剑桥时已和卡皮查认识,他根据卡皮查提出的问题,建立了金属中电子的抗磁性理论。这次见面使卡皮查见识了这位年轻人的非凡才能,因此朗道顺理成章地被聘为该所的理论部主任。卡皮查是对朗道生活产生巨大影响的另一位人物。

在朗道离开哈尔科夫以后的几周之内,他所有的优秀同事和学生们得悉朗道已经在莫斯科物理问题研究所开始工作了。于是他们纷纷移樽北上,追逐本师去也。哈尔科夫失去了一位苏联最杰出的理论物理学家,莫斯科得到了他。没有朗道的哈尔科夫失去了对于莘莘学子的吸引力。

甫抵莫斯科,朗道立即着手开展一系列重要的研究课题,包括相变理论、原子核的统计理论、电子簇射的级联理论等。同时卡皮查的研究小组发现了液态氦II(当液态氦降温至2.18K时,会成为一种超流体,这种异常的液体称做液氦II),他迫切地希望朗道能从理论上帮助解释这种反常的现象。朗道直觉地意识到必须使用一种全新的手段去处理这种反常的液体。在朗道的主持下,从哈尔科夫赶来的同事和学生们生气勃勃地投入了研究工作。研究计划全面铺开,各个研究课题组相继成立,各项工作日复一日地取得可喜的进展。

可是(注意!这是第三个可是)由朗道亲自挂帅的超流体理论的研究课题却不得不中断了。卡皮查在他1977年出版的回忆录《实验理论实践》中用隐晦的言辞提及朗道这段时期的生活“朗道在物理问题研究所一直工作到他去世。只是在1938年,他的工作出现了一年的中断。”这一年的中断其实是一场牢狱之灾。1938年4月28日,朗道突然被安全部门逮捕,同时被捕的还有他在哈尔科夫研究所的同事和朋友,给朗道按的罪名是德国间谍(具体事由当在后文中详述)。
经过包括卡皮查和波尔等科学界大老的帮助,朗道终于在被捕一年后被取保释放。当释放的命令下达卢比扬卡监狱时,朗道已经虚弱得不能行走了,在监狱里经过一段时间的护理,才恢复健康能够自己走出监狱。朗道事后说:“我在监狱里蹲了一年时间,当时我以为最多只有半年可活。”
经过一年大牢折磨的朗道再也不像以前那样锋芒外露了。他潜心研究物理学,再也不过问政治。但是终其一生,朗道从来也不是一个共产党员。有时,对于一些看不惯的人和事,朗道也偶尔会绽露一下峥嵘的。他曾在科学院大会上对李森科这个科学骗子进行了挖苦和嘲弄。李森科是反对“西方资产阶级遗传学”的科学斗士,主张生物后天获得的性状能够遗传。有一次,李森科作完报告后,朗道当众问他:“你的意思是说,如果我们把一代又一代的牛的耳朵割了,最终我们会得到生出来就没有耳朵的牛?”李森科不知是圈套,回答“是的。”接着朗道问他:“那你如何解释初生的女婴仍然是处女呢?”(Тогда, как вы объясните, что девы продолжают рождаться? )这句话把李森科彻底问瘪了。(鉴于科学院大会这种庄严的场合和隆重的气氛,问话中的粗口成份被朗道院士文雅地过滤掉了)
朗道出狱后不久就成功地完成了低温下液态氦超流动性的理论解释。1940年卡皮查又给莫洛托夫写信,提名朗道为科学院院士的候选人。朗道在理论物理学的各个领域中都做出了杰出的贡献, 1954年获悉意大利的费米去世后,朗道极其悲痛地说了句:“事实上所有热爱物理的人们除了痛惜费米之外,什么都不能做了。”沉默了一会,他又补充了一句:“现在我是最后一个全能型的物理学家了……” 平心而论,费米和朗道两人都堪称全能型的理论物理学大师,然而费米的实验物理学造诣也极高,这是朗道不能比肩的。但是朗道随时了解实验物理学的最新动态并且能掌握其精髓,因为他有两位密友是杰出的实验物理学大师:卡皮查和舒勃尼科夫(Лев Васильевич Шубников1901-1937)。舒勃尼科夫是前苏联最优秀的低温物理学家,以他姓氏命名的舒勃尼科夫–德哈斯效应(Shubnikov–de Haas effect)是固体物理学中最重要的现象之一。当他和朗道从克里米亚度假归来的那天两人一齐被捕,在大清洗高潮中他被处决了。
佩尔斯说过一桩轶事,有次在哥本哈根的讨论会上,提及一位科学家在场论方面的工作做得很出色。但是朗道从未听说过这个人,就问:“此人是谁?他是哪国人?多大年龄?” 旁边有人回答:“噢,他在哥廷根,才28岁。”朗道大声嚷了起来:“什么,他如此年轻,已经如此默默无闻?” (What, so young and already so unknown ?)可见“出名要趁早呀! ”大概是所有天才们的人生哲学,不管是物理学家朗道还是作家张爱玲都持这样的观念。
朗道经常抱怨自己生不逢时,不止一次说过:“所有的漂亮姑娘都已经结婚了,所有的好课题都已经解决了。”其实朗道的运道不可谓不好。32岁时和一位罕见的美人结婚;36岁时被选为苏联科学院院士;54岁时荣膺诺贝尔物理学奖。1934年朗道初见哈尔科夫大学的女学生珂拉(Кора),惊为天人,随即爱上了这位身材窈窕,有着一对大大的燃烧着激情的蓝眼睛的姑娘。珂拉也离开了原来的爱人,投入了哈尔科夫大学最年轻教授朗道的怀抱。很快两人就堕入爱河,朗道把珂拉比作自己人生中一件“稀有和珍贵的礼物”,珂拉则认为朗道是一位“充满阳光的男子汉”。不久他们就开始了一段长达13年的同居生活。朗道认为谎言和不忠诚是杀死婚姻的最大凶手,所以他和珂拉约定了在婚姻生活中互不侵犯的章程。朗道曾经声称孩子的降临会妨碍事业,所以他这一辈子是不打算享受天伦之乐的。但是1946年他们的儿子伊戈尔(Игорь)出生打破了他的原则,于是他和珂拉正式登记结婚。在世人眼里,这对才子佳人式的姻缘是十分幸福和美满的。但是在朗道去世后,珂拉撰写并正式出版了一本回忆录,看过的读者都为这对神仙眷侣的婚姻画上一个大大的问号。
1958年为了庆祝朗道院士的五十大寿,苏联科学院莫斯科物理研究所举行了专门的宴会,会上由契柯因(Исаак Константинович Кикоин,1908-1984,苏联科学院院士,原子能研究所所长)带来两片打磨得十分精致的大理石,上面隽刻着朗道作出的10项最巨大的成就,仿效摩西十诫,称之为朗道的“十诫”(Заповедями ),它们分别是:量子力学中的密度矩阵和统计物理学(1927年);自由电子的抗磁性量子理论(1930年);二级相变的研究(1936~1937年);铁磁性的磁畴理论和反铁磁性的理论解释(1935年);超导体的混合态理论(1934年);原子核的几率理论(1937年);氦Ⅱ超流性的量子理论(1940~1941年);基本粒子的电荷约束理论(1954年);费米液体的量子理论(1956年);弱相互作用的电荷共轭宇称的不变性(1957年)。
可是人生无常,世事难料,正当朗道的事业蒸蒸日上,声名如日中天时,他跌宕昭彰的人生遭遇了一幕令时人痛心令后人痛惜的悲剧:一次突如其来的车祸使他几乎丧生。1962年1月7日那天早晨,他坐车去莫斯科近郊的杜布纳(Дубна,联合核研究所所在地)看望姐姐的女儿爱拉(Элла)。在冰天雪地中行驶的座车和迎面开来的卡车相撞,车祸中的其他人都只受了些轻伤,连带去的鸡蛋都没有破损,唯有朗道折断了多根骨头,甚至撞裂了头盖骨,头脑和内脏都严重受伤。以致抢救的医生曾经数次宣布他已经临床死亡。真是天忌英才呵!朗道这位苏联最大的理论物理学派宗师重伤的消息震惊了国际物理学界,全世界最好的药物和医生纷纷到到莫斯科,在昏迷三个月之后终于将他从死神手里夺了回来,以后又使他逐步恢复了知觉和语言能力。4月8日朗道说出了第一个单词“谢谢”,4月14日他开始能够使用俄语和外语表达意思。5月3日他记起自己有个儿子伊戈尔,并表示想见他。朗道虽然大难不死,健康和智力却从此一蹶不振,他的学术生命已经终结,他再也无法从事心爱的物理学研究了。
朗道的车祸促使瑞典的诺贝尔奖委员会考虑何时把奖状授予他,因为按规定诺贝尔奖只能授给在世的人,假如朗道在车祸中罹难的话,那难堪的将是诺贝尔奖委员会。1962年11月1日躺在医院里的朗道收到了一封来自斯德哥尔摩的电报:“瑞典皇家科学院已经决定授予您诺贝尔物理学奖,嘉奖您在凝聚物质尤其是液氦方面的先驱性理论。详情将在信中介绍。皇家学会秘书长艾列克.路德贝尔”
历史上第一次,诺贝尔科学奖不是从瑞典国王手中接受,而是由瑞典驻莫斯科大使向躺在医院中的朗道颁发。
1968年3月24日朗道旧伤复发,经过抢救手术,他的情况略有起色。到了4月1日,病情再度恶化,终于告别人世。他的临终遗言是“我活得还不坏。我做的每一件事都是成功的。” ( Я не жил плохо. Я всегда был успешен во всем . ).
(第一篇完)

下面是6张插图。








附图1. 列夫.达维多维奇.朗道(1908-1968)

附图2.1929年列宁格勒时期的朗道







附图3. 伽莫夫画的漫画,标题是:波尔“插嘴”的唯一途径是塞住朗道的嘴(Bohr´s only way “to get a word in”was to gag Landau!)





附图4. 1961年朗道(右)和波尔(左)在莫斯科

附图5.郎道五十大寿苏联科学院赠送的礼物是刻在大理石上的“郎道十诫”






附图6.1962年瑞典驻苏联大使(左二)到医院向郎道(右)颁发诺贝尔物理学奖,照片中站在郎道背后的是他夫人珂拉。

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发表评论 评论 (8 个评论)

2 回复 秋收冬藏 2013-7-28 20:51
天才需要有点怪癖来点缀
4 回复 病枕轭 2013-7-28 22:21
天妒英才啊~
2 回复 light12 2013-7-28 22:25
秋收冬藏: 天才需要有点怪癖来点缀
还好吧
3 回复 light12 2013-7-28 22:25
病枕轭: 天妒英才啊~
大才
6 回复 酸柚子 2013-7-28 22:31
看标题,俺看成最是阴道不同群,我还纳闷呢,麻意思?
5 回复 light12 2013-7-29 00:06
酸柚子: 看标题,俺看成最是阴道不同群,我还纳闷呢,麻意思?
你对物理学史不了解,朗道是大师
3 回复 mayimayi 2013-7-29 10:39
朗道大师的成果,
现在有什么新进展 或者 科技应用?
2 回复 light12 2013-7-29 19:28
mayimayi: 朗道大师的成果,
现在有什么新进展 或者 科技应用?
不知道

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