霍金有感于以泽尔多维奇署名的广义相对论天体物理学著作之多,曾猜测泽尔多维奇是一伙莫斯科理论物理学家的共同署名,故于1973年专门访问莫斯科会见泽尔多维奇,在与泽尔多维奇讨论了有关黑洞辐射问题后,方相信泽尔多维奇的著作确为他个人所撰。会面后曾致信泽尔多维奇,称“现在我知道了你是一个真实的个人,而不是像布尔巴基那样的一伙科学家”。
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谈书说人之七:朗道学派的那些大将和他们的著作 | 中国物理学会期刊网
这篇文章想简要地介绍朗道学派的主要代表人物,特别谈论一下他们给后世留下的重要理论物理书籍,以飨爱书的读者。
1.朗道学派都有谁?
关于朗道学派主要包括了哪些人物这个问题,基本上有两种说法。第一种说法是圈外的说法:1967年10月为庆祝十月革命50周年,苏联的《物理学成就》杂志发表过该刊主编史鲍尔斯基的长篇总结性论文“苏联物理学50年”[1],其中曾分别列出过塔姆学派、朗道学派和博戈留波夫学派的代表人物姓名,这篇文章列举的朗道学派主要人物为:朗道(L. D. Landau),阿布里科索夫(А. А. Аbrikosov),阿希泽尔(А. I. Аkhiezer),别列斯捷茨基(V. B. Berestetskii),戈尔科夫(L. P. Gor'kov),加洛辛斯基(I. Е. Dzyaloshinskii),列维奇(V. G. Levich),栗夫席兹兄弟(Е. М. Lifshits和I. М. Lifshits),米格达尔(А. B. Migdal),皮塔耶夫斯基(L. P. Pitaevskii),波梅兰丘克(I. Ya. Pomeranchuk),哈拉特尼科夫(I. М. Khalatnikov)和斯莫洛金斯基(Ya. А. Smorodinskii)等人,至于更年轻的代表人物,文中仅提到阿兹别尔(М. Ya. Аzbel')和卡岗诺夫(М. I. Kaganov)两位,一共16位理论物理学家。这16人主要是那些通过朗道最低标准考试或受过朗道直接指导的人。另一种说法是圈内的说法,也就是“谈书说人之六”提到的朗道50岁寿辰时收到的“理论物理学扑克牌”的说法(谈书说人之六:“朗道势垒”究竟有多高? | 中国物理学会期刊网),那副扑克牌中给出了22位理论物理学家。与前一种说法相比,少了列维奇和别列斯捷茨基,增加了鲁梅尔(Yu. B. Rumer),泽尔多维奇(Ya. B. Zel'dovich),金兹堡(V. L. Ginzburg),康帕涅兹(А. S. Kompaneets),别卡尔(S. I. Pekar),特尔-马蒂罗相(K. А. Ter-Martirosyan),苏达可夫(V. V. Sudakov)和阿尔希波夫(R. G. Arkhipov)。这里我们不妨借助于这套扑克牌,一睹圈内流传的朗道学派诸君的尊容1)。
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图1 列夫·朗道
学派首领朗道在这副扑克牌中的角色是俗称小鬼的百搭(图1),只见他头戴小丑尖帽,左右手各执法器,在台上舞蹈挪移,显示他的无所不知、无所不能。
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4个爱司分别是红心爱司鲁梅尔(图2)、黑心爱司泽尔多维奇(图3)、方片爱司米格达尔(图4)和草花爱司波梅兰丘克(图5)。选取这4位为爱司也各有说道。庆祝朗道50寿辰之时德高望重的鲁梅尔刚从流放地苦寒的叶尼赛斯克回到新西伯利亚大学恢复科研教学不久,1938年他与朗道同日被捕,之后在“狱中设计院”同飞机设计师图波列夫、火箭专家科罗廖夫等一起服刑10余年,刑满后发配西伯利亚流放,在斯大林去世后,经多人营救,才将他从极寒的流放地安置到新西伯利亚大学恢复科研教学工作,故而扑克牌中他的形象被描绘为一位挣脱镣铐重获自由的囚犯,颇为传神。其他三人则是学派中当时已成为苏联科学院通信院士的仅有的三位。泽尔多维奇这个只有中等技术学校文凭的天才物理学家,因在苏联核武器研究中的特殊贡献而三获“社会主义劳动英雄”金星勋章,四次得到斯大林奖金,由于当时他仍在担任属于绝密系统的苏联核武器研究中心的理论部主任,故在扑克牌上他被画作从挂满勋章的屏幕之后探出头来的隐身人。米格达尔不仅因在核理论和凝聚态理论方面有突出成就扬名学界,从而取得在朗道的讨论班上享有迟到的“特权”,而且因大力提倡水下运动而担任全苏蹼泳协会主席,因此在扑克牌上出现的是他身高力大的裸体形象。被称作“朗道最聪明的门徒”、唯一敢在讨论会上反驳朗道的波梅兰丘克,在扑克牌中只见他头顶的海盗帽微微后倾,右手指缝中烟卷的清气袅袅上升,左手持量子力学十字架,颇有几分仙风道骨。
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扑克牌中的4个老K分别是金兹堡(图6)、康帕涅兹(图7)、伊利亚·栗夫席兹(图8)和叶夫根尼·栗夫席兹弟兄(图9)。一张张写着“稿酬”的金色纸币飞入红心K金兹堡的怀抱,显示他是学派中的高产作家。黑心K康帕涅兹则头戴桂冠,手持竖琴。作为朗道的第一个研究生,他不仅学术精湛,而且善于写诗作赋,堪称学派中的“桂冠诗人”。方片K伊利亚·栗夫席兹的背景是一张盖着哈尔科夫邮局邮戳的1卢布邮票,原来这位知名的理论物理学家也是赫赫有名的集邮家,草花K叶夫根尼·栗夫席兹手握方向盘,隐喻着这位忠心不二的助手正为朗道尽心尽力地服务。
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扑克牌中的4个Q全部留给了朗道夫人科拉·德罗班采娃-朗道,因她并非物理学家,这里也就不露其芳容。其后的4个J绘了5个理论物理学家:红心J阿希泽尔(图10)手捧一本大书,头戴缩写字母УФТИ的海军帽,表明他一直固守着朗道学派的发祥地——乌克兰物理技术研究所;黑心J则是两个“强盗”——手持斧钺的哈拉特尼科夫和眼着墨镜、手持匕首的阿布里科索夫(图11)。至于为何将他们绘作“强盗”,一言难尽,特加注释略述其事2);方片J画的是位头顶留着一缕长发、身着乌克兰绣花上衣的哥萨克,他是因为给出了完整的极化子理论而受到朗道高度赞扬的皮卡尔(图12);草花J上绘出的是朗道学派中嗜书如命的藏书家斯莫洛金斯基(图13)。
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扑克牌中的10(图14—图17)和9(图18—图21)分别被当时学派中研究成绩突出的8位后起之秀占满,除卡岗诺夫和阿兹别尔是伊利亚·栗夫席兹的直接门生外3),其他6人都是朗道的嫡传弟子,其中皮塔耶夫斯基、戈尔科夫和加洛辛斯基作为物理问题研究所理论部的研究人员,长期在朗道身边工作。
综合圈内圈外两种说法,可将朗道学派的主要人物分作两类,一类为通过朗道最低标准考试并经其严格训练的嫡传弟子,一类是虽没有通过最低标准考试,但却在学术风格和物理理念上与朗道高度一致的理论物理学家。后一类中主要包括的是以下五人:
(1)尤里·鲍里索维奇·鲁梅尔(1901—1985)。鲁梅尔比朗道大7岁,1929—1932年期间曾在哥廷根大学担任马克斯·玻恩的助手,期间与海特勒合作,在量子化学方面有重要发现,朗道在欧洲进行学术访问期间与鲁梅尔相识。1932年鲁梅尔回国后经薛定谔和曼德施塔姆推荐担任莫斯科大学理论物理教研室讲师、教授。他多次前往哈尔科夫物理技术研究所与朗道合作4)。1937年朗道到达莫斯科后先住在他的宿舍,他也帮助安排了随朗道前来莫斯科的学生波梅兰丘克和栗夫席兹在莫斯科的工作,1938年与朗道同日被捕,历经艰辛,于1955年重回科研教学岗位。
(2)维塔利·拉扎列维奇·金兹堡(1916—2009)。金兹堡于1938年从莫斯科大学毕业,先随实验物理学家兰斯伯格做光学研究,一无所成。后随伊戈尔·塔姆从事理论研究,大有斩获,1942年获数理博士学位。按照史鲍尔斯基在“苏联物理学50年”一文中的说法,他本应属于塔姆学派,实际上他也一直在塔姆领导的苏联科学院物理研究所理论部工作,并在塔姆去世后接替塔姆担任了该所理论部的领导。不过,圈内人更愿意将他归入朗道学派,原因是1941年苏联科学院疏散到喀山之后,金兹堡即开始与朗道有密切的学术合作,终于在1950年提出了基于朗道二级相变理论的宏观超导理论——金兹堡—朗道理论而蛰声国际。而且,金兹堡在为人处世方面更像朗道,而不似塔姆那样待人宽厚5)。金兹堡曾在一篇回忆中谈到,他其实应姓朗道,只是因为他的一位远祖后来入赘到一家姓金兹堡的富人家作了上门女婿,才改姓金兹堡的[4]。
(3)阿尔卡吉·本涅迪克托维奇·米格达尔(1911—1990)。米格达尔只比朗道小三岁,是朗道学派中的一位传奇人物,经历丰富,既坐过牢,也接受过“斯大林博士奖学金”的资助6)。1936年在列宁格勒大学毕业后,曾于1936—1937年短期跟随朗道的好友马特维·布隆斯坦作研究生,布隆斯坦被捕后,他留在列宁格勒物理技术研究所工作,取得副博士学位。1943年经朗道和卡皮察的争取,到物理问题研究所在朗道指导下作博士研究生,1945年获数理博士学位,此后一直在库尔恰托夫领导的研究所内从事理论物理研究。米格达尔没有参加朗道的最低标准考试,因为朗道认为“他从列宁格勒来的时候,已经是一位成熟的物理学家了”。他在朗道的讨论班上总是最后一个到场,并且敢于以出人意料的方式捉弄朗道7)。
(4)雅科夫·鲍里索维奇·泽尔多维奇(1914—1987)。泽尔多维奇17岁时被刚从列宁格勒物理技术研究所分离出来的苏联科学院化学物理所看中,愣是用一台抽水泵将这位学徒工从矿物加工研究所换过来参加炸药的燃烧、爆炸研究。他善于向该所同事求教,自学成才,22岁就通过副博士论文答辩,28岁获数理博士学位。他的研究领域遍及化学动力学、燃烧爆炸、空气动力学、核物理、相对论天体物理和宇宙学,是苏联理论物理学界最有名的多面手。从1941年苏联科学院疏散到喀山开始,他与朗道接触密切,认为朗道是自己的理论物理学导师,而朗道则称他“无疑是苏联最有天才的理论物理学家之一”、“在我认识的物理学家中,雅科夫是最能提出问题的人”。
(5)伊利亚·米哈洛维奇·栗夫席兹(1917—1982)。与哥哥叶夫根尼不同,伊利亚既没有参加过朗道的最低标准考试,也没有参加过朗道在哈尔科夫物理技术研究所举办的讨论班。1937年朗道离开哈尔科夫时,他正在哈尔科夫机械制造学院的物理力学系和哈尔科夫大学的数学系同时学习物理和数学。1937年毕业后,他开始在哈尔科夫物理技术研究所跟随奥布列伊莫夫做研究,他最早的研究工作是利用朗道二级相变理论研究非理想金属,为此受到理论物理学家弗伦克尔的高度赞扬并推荐他成为斯大林博士研究生奖学金的获得者。他在1941年卫国战争爆发前一个月通过博士论文答辩,并于同年年底随研究所疏散到中亚的阿拉木图,1943年担任该所理论部主任。他和朗道早年的学生阿希泽尔一起在哈尔科夫物理技术研究所和哈尔科夫大学坚持理论物理研究,培养出一批优秀理论物理学家,被称为朗道学派“留在乌克兰的两公爵”。朗道在为伊利亚·栗夫席兹写的学术鉴定中对他评价甚高:“我在此想要指出,不仅在苏联而且在世界范围的理论物理学家中,I. M. 栗夫席兹因具有广阔的数学视野而与众不同”[6]。无怪乎独具慧眼的卡皮察,在朗道逝世后选择了伊利亚作为物理问题研究所的第二任理论部主任。
1958年朗道50岁生日收到扑克牌时,除朗道一人在1946年被直接选为苏联科学院院士外,学派中只有3人被选为苏联科学院通讯院士8)。然而,到1991年苏联解体时,朗道学派中已出现了14位苏联科学院院士9),4位苏联科学院通讯院士10)和3位加盟共和国科学院院士11),其中朗道、金兹堡和阿布里科索夫3人分别于1962年和2003年获诺贝尔物理学奖12),这充分显示出这个学派在苏联理论物理学发展中所处的重要地位。1991年苏联解体后,俄罗斯科学院接管了当年苏联科学院的全部职能,朗道的嫡传弟子中又有几位被选入俄罗斯科学院13)。由于这些院士中颇有几位没有被绘入扑克牌,特在此补上他们的照片(图22—图29)。
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应当指出,朗道学派的这些代表人物曾经在二战期间和战后为解决苏联在国防和经济建设中的关键问题做出了杰出的贡献,他们中间的朗道、泽尔多维奇、金兹堡、康帕涅兹、波梅兰丘克、哈拉特尼科夫、栗夫席兹、阿希泽尔、米格达尔、斯莫洛金斯基等多人直接参加了苏联核武器研制、反应堆设计和核燃料的同位素分离,立下不朽功绩。意义更为深远的是,朗道学派在理论物理学的各个方向上做出了大量独创性工作,留下了一大批的重要科学著作惠泽后人。下一节将专门介绍这些著作。
2.朗道学派代表人物的重要著作
朗道学派的主要代表人物在理论物理学方面留下的科学著作所涉及的方面很广,影响也很大。一篇文章自然无法对它们作全面透彻的介绍,这里仅根据笔者本人的喜好,举例简介如下。
(1)影响深远的“理论物理学百科全书”——朗道—栗夫席兹的《理论物理学教程》
发布于 北京
