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傲慢自負的物理學全才朗道
送交者: 安德森 2004年12月01日15:31:19 於 [教育學術] 發送悄悄話

   朗道於1808年出生於俄國裏海附近的石油城巴庫,他不僅是蘇聯最偉大的物理學家,即使放眼全球,他也是一位不可多得的物理學全才。

   朗道自小身體瘦弱,再加上他本身是猶太人,免不了在學校里受同學們的欺負,但他生就傲性,旁人若是有一句話傷到了自己,便會拍案而起,拳腳相向,就算終因力氣不支被人痛毆,也始終不肯屈服。

   他的脾氣固然是出奇得大,學習成績卻也是出奇得好,但老師課堂上的講述是從來不聽的,在朗道眼中世界上配作他老師的只怕沒有幾人。老師們自然是不喜這個不知天高地厚的孩子,朗道也樂於被漠視,他倒可以藉此鑽研自己的數學。別的孩子還在為幾何,代數而絞盡腦汁的時候,他已經能做微積分的運算了。

   在13歲的時候,他就中學畢業,但馬上被父親送到一所經濟專科學校。他對經濟類的東西一點也不感興趣,於是再三爭取之下,第二年就轉學到巴庫大學。

   朗道是整所大學年紀最小的學生,卻偏偏同時攻讀數學和化學兩個專業,而且以全優的成績畢業。然後他轉到列寧格勒大學繼續學業,在那裡他遇上了蘇聯幾位最有名望的物理學家,象約飛,弗侖開爾,和幾位知己好友,象卡皮查,迦莫夫。

   當時的物理學正醞釀着風暴,量子力學也初現端倪,朗道決定了自己終身奮鬥的方向--理論物理。

   1929年的時候朗道費勁周折,獲准出國,他自然先來到求賢若渴的玻爾研究所。當時那裡是明星聚會,而朗道展現的才氣連玻爾也是讚嘆不已,要不是他晚來了幾年,一定可以在量子力學的創立過程中大有作為的。但朗道的傲慢自負也令大家暗暗搖頭。

   一次,愛因斯坦來作報告,完後主持人請大家提出問題。朗道第一個站起來,語驚四座:"愛因斯坦先生講的東西也許不是那麼愚蠢,但是他給出的第二個方程絕對不能由原始條件推理`而來,應該加上一條新的假設……"

   周圍的人都無不聳動,自從愛因斯坦成名以來,天下只怕還沒人敢以這種口吻和他講過話。

   倒是愛因斯坦歪頭沉思一會後,微微一笑道:"年青人,你說的很有道理。諸位大可以把我今天講的全部忘掉。"

   在玻爾的討論班上,他一度是最具活力的人物,沒有他的話討論班的很多成果都要不免大打折扣。而胖子泡利在研究所縱橫多年之後終於遇到了對手,只要他們二人一爭辯起來那也不是一兩個小時能說的清,道得明的。

   朗道在這裡卻也找到了終身景仰的人,那就是玻爾。這倒不是因為玻爾為人謙遜,待下親厚,朗道對個人品性一節向來瞧得極淡,但玻爾那種能地從紛繁的現象中抽象出物理本質的直覺,令他大為折服。在外人面前他一般不提自己的授業導師,卻每每自稱是玻爾的弟子,雖然他僅在玻爾研究所工作了四個月。

   其實,玻爾的嫡傳弟子雖然為數不少,但繼承他那種驚人的直覺本領卻只被朗道繼承了下來。 當朗道在40年代面對液氦的超流這等難題時,就也能象玻爾當年面對同樣複雜的原子結構問題一般,單憑直覺就找到一條其他人想也不敢想的路子,若說有多麼嚴密的邏輯推理倒也談不上,但這條路卻是唯一正確的。

   他在實驗基礎還很不充分的背景下,就提出著名的元激發假設:超流液體有一個臨界的流動速度,當它低於此速度時可以無阻礙的任意流動,高時則會受阻。這個臨界速度就跟容器壁和液體相互作用時激發的最小能量有關。這個最小能量就是元激發。

   在這裡朗道第一個在凝聚態物理中引入了聲子的概念來說明元激發。所謂聲子,就是液體聲波場的量子。

   到今天,元激發已經成為整個凝聚態物理最基本的概念,人們不僅找到了聲子,旋子,准粒子,還有極化子,磁子,孤立子,相子等等。在各種不同的系統中尋找各種元激發已經是凝聚態物理的首要任務。

   當然朗道對物理學的貢獻遠不僅於此。在他五十歲壽辰的時候,世界各地的物理學家紛紛送來了賀禮,但他的同事們送來的禮品最是合他的心意。

   那是兩塊青石板,上面刻寫的是朗道在物理學中作出來的十項重要貢獻:量子力學的密度矩陣和統計物理,自由電子的抗磁性量子理論,二極相變,鐵磁鐵的磁疇理論,原子核物理的概率問題,液氦的超流,基本粒子的電荷約束,費米液體的量子理論,弱相互作用中的複合反演理論。

   這就是著名的"朗道十誡",模式是仿照聖經中摩西代天主說出的十條戒律。摩西是遠古時代的以色列人傑出的領袖,他曾率眾歷盡千辛走出埃及,在蘇聯物理學家的心目中,只怕唯有朗道才有摩西那般天賦的氣魄和才幹。

   朗道對物理學的貢獻還遠不止這些,譬如重要的元激發概念就未能入選,但僅這十條就可見朗道涉足的領域遍布凝聚態物理,粒子物理,核物理這些物理學的重要分支,就這一點來說整個二十世紀也就只有楊振寧和費曼能相媲美。

   朗道也深深影響了蘇聯物理學界的一代學風。他自己的數學功底極為紮實,卻較少在成果中顯現,因他走的是玻爾的路子,更喜用簡單但深刻的物理模型來說明問題。

   但他對學生數學的要求竟是極嚴,凡他門下的弟子,每人都要準備上一大摞厚厚的本子,象小學生一般工工整整地作上幾千道繁難的數學題。臨畢業之前,還須經過他親自出題考核。這些考題涉及到理論物理學的方方面面,其中的數學已經困難到誇張的地步,偏偏還不許查書,題量又是極大,很多人一看到卷子就被嚇得面無人色。

   在朗道幾十年的執教生涯,總共也只有四十餘人闖過此關,這四十餘人後來都是蘇聯物理學界的中堅力量。所有學物理的人莫不視朗道的考試為畏途,一個新名詞"朗道位壘"應運而生,這是借用物理學的一個術語,只有那些能量極高的粒子才能穿過"位壘"到達一個新的區域。

   朗道對他的弟子教導極是悉心,但許多人還是很難掌握他那種跨度極大的推理方法。對於一種複雜的物理現象,朗道看一眼就能"蒙"出公式,旁人卻大多如墜雲里霧中。

   後來朗道在黑板上方懸掛了一幅油畫,上面畫的是藍天白雲之下,一牧人悠閒地吹着風笛,羊群則低着頭恬靜地吃草。大家怎麼也不懂這是什麼意思,直到畢業聚會上,一個學生才怯怯地向朗道提出這個問題,朗道莞爾一笑:"那吹風笛的牧人麼,是我,那羊群麼,自然就是你們,我上課講的東西反正你們也理解不了,不就象這羊群一般麼?"學生赧然退下。

   不管朗道如何狂狷倨傲,目中無人,每一個學生卻都是對他極為尊敬。朗道自己親自撰寫過一整套理論物理學,雖然帶有俄國人特有的繁瑣,但若能潛下心讀完,物理學的功底也會打得極牢。這套教材已經成為理論物理的標準教材,朗道的學生在此上都是受益匪淺。

   朗道分外地強調數學,這初看上去似乎過於羅嗦,甚至會模糊了物理的本質,但這正是朗道高明的地方,直覺和悟性只怕當真是神人天授,教是萬萬教不出的,倒不如老老實實扎好根基,他日逢遇機緣,大有作為也是情理之中。

   蘇聯的理論物理學家大多師承朗道,風格和美國,西歐的大是不同,西方的那些研究人員大可以在咖啡館裡面暢所欲言,捕捉片刻的靈感,而蘇聯的同行們往往拘於一室,皓首窮經,但幾十年下來,倒是蘇聯方面的成果勝上一籌,只不過當時美蘇對峙,蘇聯方面很多重要的論文只是在國內發表一下了事,從不拿到國際上和西方的物理學家交流,是以很多理論都被掛上了歐美人的頭銜,但蘇聯人的在物理學上的實力都是有口皆碑的。

   朗道雖然事業輝煌,一生卻是磨難重重,小時侯幾次重病都差點讓他見了上帝,年輕時遊歷歐洲回來後又莫名其妙地背上間諜的罪名,險些被終身流放在西伯利亞,在好友的全力幫助之下總算洗脫罪名,結果回到內地後又與當時的學界權威因脾性不合而屢遭排擠,及至名望日升的時候,卻遭遇車禍,使他再也不能從事理論物理的工作。

   1962年臥病在床的朗道得知自己被授予諾貝爾物理獎,倒是大出他意料之外,諾貝爾獎一向為西方所把持,一個蘇聯人要想折桂那是難上加難,何況他生性高傲,國外的那些大家和他大多交情泛泛,言語之中只怕還得罪過不少人,但他沒有想到,也正是這些人沒有計較民族和個人的偏見,仗理直言,將他送上了諾貝爾獎的領獎台。

   作為一個普通人朗道的生命又延續了幾年,無疑最後的日子對朗道來說是極為痛苦的,生理上的病痛倒還在其次,不能繼續在心愛的物理學中跋涉才是最讓他不能忍受的,但他在外人面前顯得很是輕鬆瀟灑,逝世之前面對眾多神色憂戚的學生和朋友最後說的一句話是:"老天待我真是不薄,我這一生總是萬事順利。"

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