| 傲慢自负的物理学全才朗道 |
| 送交者: 安德森 2004年12月01日15:31:19 于 [教育学术] 发送悄悄话 |
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朗道于1808年出生于俄国里海附近的石油城巴库,他不仅是苏联最伟大的物理学家,即使放眼全球,他也是一位不可多得的物理学全才。 朗道自小身体瘦弱,再加上他本身是犹太人,免不了在学校里受同学们的欺负,但他生就傲性,旁人若是有一句话伤到了自己,便会拍案而起,拳脚相向,就算终因力气不支被人痛殴,也始终不肯屈服。 他的脾气固然是出奇得大,学习成绩却也是出奇得好,但老师课堂上的讲述是从来不听的,在朗道眼中世界上配作他老师的只怕没有几人。老师们自然是不喜这个不知天高地厚的孩子,朗道也乐于被漠视,他倒可以藉此钻研自己的数学。别的孩子还在为几何,代数而绞尽脑汁的时候,他已经能做微积分的运算了。 在13岁的时候,他就中学毕业,但马上被父亲送到一所经济专科学校。他对经济类的东西一点也不感兴趣,于是再三争取之下,第二年就转学到巴库大学。 朗道是整所大学年纪最小的学生,却偏偏同时攻读数学和化学两个专业,而且以全优的成绩毕业。然后他转到列宁格勒大学继续学业,在那里他遇上了苏联几位最有名望的物理学家,象约飞,弗仑开尔,和几位知己好友,象卡皮查,迦莫夫。 当时的物理学正酝酿着风暴,量子力学也初现端倪,朗道决定了自己终身奋斗的方向--理论物理。 1929年的时候朗道费劲周折,获准出国,他自然先来到求贤若渴的玻尔研究所。当时那里是明星聚会,而朗道展现的才气连玻尔也是赞叹不已,要不是他晚来了几年,一定可以在量子力学的创立过程中大有作为的。但朗道的傲慢自负也令大家暗暗摇头。 一次,爱因斯坦来作报告,完后主持人请大家提出问题。朗道第一个站起来,语惊四座:"爱因斯坦先生讲的东西也许不是那么愚蠢,但是他给出的第二个方程绝对不能由原始条件推理`而来,应该加上一条新的假设……" 周围的人都无不耸动,自从爱因斯坦成名以来,天下只怕还没人敢以这种口吻和他讲过话。 倒是爱因斯坦歪头沉思一会后,微微一笑道:"年青人,你说的很有道理。诸位大可以把我今天讲的全部忘掉。" 在玻尔的讨论班上,他一度是最具活力的人物,没有他的话讨论班的很多成果都要不免大打折扣。而胖子泡利在研究所纵横多年之后终于遇到了对手,只要他们二人一争辩起来那也不是一两个小时能说的清,道得明的。 朗道在这里却也找到了终身景仰的人,那就是玻尔。这倒不是因为玻尔为人谦逊,待下亲厚,朗道对个人品性一节向来瞧得极淡,但玻尔那种能地从纷繁的现象中抽象出物理本质的直觉,令他大为折服。在外人面前他一般不提自己的授业导师,却每每自称是玻尔的弟子,虽然他仅在玻尔研究所工作了四个月。 其实,玻尔的嫡传弟子虽然为数不少,但继承他那种惊人的直觉本领却只被朗道继承了下来。 当朗道在40年代面对液氦的超流这等难题时,就也能象玻尔当年面对同样复杂的原子结构问题一般,单凭直觉就找到一条其他人想也不敢想的路子,若说有多么严密的逻辑推理倒也谈不上,但这条路却是唯一正确的。 他在实验基础还很不充分的背景下,就提出著名的元激发假设:超流液体有一个临界的流动速度,当它低于此速度时可以无阻碍的任意流动,高时则会受阻。这个临界速度就跟容器壁和液体相互作用时激发的最小能量有关。这个最小能量就是元激发。 在这里朗道第一个在凝聚态物理中引入了声子的概念来说明元激发。所谓声子,就是液体声波场的量子。 到今天,元激发已经成为整个凝聚态物理最基本的概念,人们不仅找到了声子,旋子,准粒子,还有极化子,磁子,孤立子,相子等等。在各种不同的系统中寻找各种元激发已经是凝聚态物理的首要任务。 当然朗道对物理学的贡献远不仅于此。在他五十岁寿辰的时候,世界各地的物理学家纷纷送来了贺礼,但他的同事们送来的礼品最是合他的心意。 那是两块青石板,上面刻写的是朗道在物理学中作出来的十项重要贡献:量子力学的密度矩阵和统计物理,自由电子的抗磁性量子理论,二极相变,铁磁铁的磁畴理论,原子核物理的概率问题,液氦的超流,基本粒子的电荷约束,费米液体的量子理论,弱相互作用中的复合反演理论。 这就是著名的"朗道十诫",模式是仿照圣经中摩西代天主说出的十条戒律。摩西是远古时代的以色列人杰出的领袖,他曾率众历尽千辛走出埃及,在苏联物理学家的心目中,只怕唯有朗道才有摩西那般天赋的气魄和才干。 朗道对物理学的贡献还远不止这些,譬如重要的元激发概念就未能入选,但仅这十条就可见朗道涉足的领域遍布凝聚态物理,粒子物理,核物理这些物理学的重要分支,就这一点来说整个二十世纪也就只有杨振宁和费曼能相媲美。 朗道也深深影响了苏联物理学界的一代学风。他自己的数学功底极为扎实,却较少在成果中显现,因他走的是玻尔的路子,更喜用简单但深刻的物理模型来说明问题。 但他对学生数学的要求竟是极严,凡他门下的弟子,每人都要准备上一大摞厚厚的本子,象小学生一般工工整整地作上几千道繁难的数学题。临毕业之前,还须经过他亲自出题考核。这些考题涉及到理论物理学的方方面面,其中的数学已经困难到夸张的地步,偏偏还不许查书,题量又是极大,很多人一看到卷子就被吓得面无人色。 在朗道几十年的执教生涯,总共也只有四十余人闯过此关,这四十余人后来都是苏联物理学界的中坚力量。所有学物理的人莫不视朗道的考试为畏途,一个新名词"朗道位垒"应运而生,这是借用物理学的一个术语,只有那些能量极高的粒子才能穿过"位垒"到达一个新的区域。 朗道对他的弟子教导极是悉心,但许多人还是很难掌握他那种跨度极大的推理方法。对于一种复杂的物理现象,朗道看一眼就能"蒙"出公式,旁人却大多如坠云里雾中。 后来朗道在黑板上方悬挂了一幅油画,上面画的是蓝天白云之下,一牧人悠闲地吹着风笛,羊群则低着头恬静地吃草。大家怎么也不懂这是什么意思,直到毕业聚会上,一个学生才怯怯地向朗道提出这个问题,朗道莞尔一笑:"那吹风笛的牧人么,是我,那羊群么,自然就是你们,我上课讲的东西反正你们也理解不了,不就象这羊群一般么?"学生赧然退下。 不管朗道如何狂狷倨傲,目中无人,每一个学生却都是对他极为尊敬。朗道自己亲自撰写过一整套理论物理学,虽然带有俄国人特有的繁琐,但若能潜下心读完,物理学的功底也会打得极牢。这套教材已经成为理论物理的标准教材,朗道的学生在此上都是受益匪浅。 朗道分外地强调数学,这初看上去似乎过于罗嗦,甚至会模糊了物理的本质,但这正是朗道高明的地方,直觉和悟性只怕当真是神人天授,教是万万教不出的,倒不如老老实实扎好根基,他日逢遇机缘,大有作为也是情理之中。 苏联的理论物理学家大多师承朗道,风格和美国,西欧的大是不同,西方的那些研究人员大可以在咖啡馆里面畅所欲言,捕捉片刻的灵感,而苏联的同行们往往拘于一室,皓首穷经,但几十年下来,倒是苏联方面的成果胜上一筹,只不过当时美苏对峙,苏联方面很多重要的论文只是在国内发表一下了事,从不拿到国际上和西方的物理学家交流,是以很多理论都被挂上了欧美人的头衔,但苏联人的在物理学上的实力都是有口皆碑的。 朗道虽然事业辉煌,一生却是磨难重重,小时侯几次重病都差点让他见了上帝,年轻时游历欧洲回来后又莫名其妙地背上间谍的罪名,险些被终身流放在西伯利亚,在好友的全力帮助之下总算洗脱罪名,结果回到内地后又与当时的学界权威因脾性不合而屡遭排挤,及至名望日升的时候,却遭遇车祸,使他再也不能从事理论物理的工作。 1962年卧病在床的朗道得知自己被授予诺贝尔物理奖,倒是大出他意料之外,诺贝尔奖一向为西方所把持,一个苏联人要想折桂那是难上加难,何况他生性高傲,国外的那些大家和他大多交情泛泛,言语之中只怕还得罪过不少人,但他没有想到,也正是这些人没有计较民族和个人的偏见,仗理直言,将他送上了诺贝尔奖的领奖台。 作为一个普通人朗道的生命又延续了几年,无疑最后的日子对朗道来说是极为痛苦的,生理上的病痛倒还在其次,不能继续在心爱的物理学中跋涉才是最让他不能忍受的,但他在外人面前显得很是轻松潇洒,逝世之前面对众多神色忧戚的学生和朋友最后说的一句话是:"老天待我真是不薄,我这一生总是万事顺利。" |
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