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列夫·朗道全能天才与傲骄狂人

2015-05-21加五

科学家 2015年4期
关键词:玻尔物理学苏联

加五

有人说成就非凡的人性格上总会有那么点“奇怪”,这话用在列夫·朗道的身上再合适不过。他自称同时也被人们称为世界上最后一个全能的物理学家,他自叹同时也被人们慨叹生不逢时、命途多舛。他性格倔强傲骄,得罪的人数不胜数。人们在承认他科学成就的同时,也对他的性格多有诟病。前半生,他是口无遮拦、目中无人的狂人,后半生,他是三缄其口、自黑自嘲的“懦夫”。辉煌的时光里,他有着聪明的头脑和杰出的成就,生命的最后岁月,上帝却夺走了他的过人智力和狂傲性格。列夫·朗道留给这个世界的,除了能让后人受益匪浅的科学成就外,或许更多的还是人们对他一生遭遇的唏嘘和慨叹。

半生狂人

朗道从小性格就很傲骄,但从另一个方面来看,其实也可以说他是最有资本“狂”的一个人。朗道很早就开始上学,但他从来不听课,也从不把老师放在眼里,因为他从小就会英语、法语和德语三门语言,8岁就会做因式分解,12岁就熟练掌握了微积分,老师的水平根本不可能教得了他。他自然也不把同学放在眼里,更不愿意和他们交流,因为那对他来说简直就是“对牛弹琴”。他生性傲慢,一旦有同学冒犯,他就会立刻拳脚相向,只可惜天生身材矮小,大多数时候都是他被揍得鼻青脸肿。他13岁时就要上大学,但因为年龄实在太小,父母只好让他暂时去上巴库经济技术学院,但他对经济学毫无兴趣,经过再三努力,一年后他转到了巴库大学,同时攻读物理和化学两个学位。16岁他到苏联当时最好的学校之一——列宁格勒大学读研究生,在这里,他虽然总算遇到了几个智商足够可以跟他沟通的志同道合的朋友,但傲慢的性格还是让他在得罪人的道路上“一往无前”。大概给他写传记会是一件很简单的事情,他的人生基本可以分为两章,一章讲述他惊为天人的科学成就,另一章记录他同样惊为天人的“得罪人轶事”。

朗道的狂傲在业界是出了名的,少年得志的他自视甚高,专挑地位非凡、有权有势的大人物得罪。比如公开攻击苏联科学院院士约飞,不仅嘲讽他“理论物理学是门复杂的学问,不是人人都可以学的。”甚至还写了打油诗专门挖苦约飞。对于苏联党政部门,朗道也是毫不畏惧,故意把学生证贴在裤子上,让检查证件的卫兵弯下腰来看他的屁股。即使面对大名鼎鼎的爱因斯坦,他也毫不收敛自己的狂傲本性,操着一口目中无人的腔调说着“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……”从这个方面来说,朗道可以算是谢尔顿的升级加强版。不过朗道也不至于孤独求败,因为那个富有“上帝鞭子”美誉、纵横科学界许多年的泡利这回总算是遇到了对手,这两个嘴一样损的家伙只要一争辩起来,基本可以大战300回合。

设想一下,这样一个连大家和师长都不放在眼里的人如果做了教师会是一种什么情形。对于学生们而言,朗道这位老师绝对可以用“讨人厌”来形容。朗道对学生严苛到近乎偏执,想要报考他的研究生,必须经过一系列严格的考试,这就是著名的“朗道位垒”。“位垒”是物理学术语,只有能量极高的粒子才能通过“位垒”到达新区。“朗道位垒”的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 人冲破了这个“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”,也成为了苏联青年物理学家们既向往而又望而生畏的目标。

不过,做他的学生虽然在学术上能收获颇多,但同时也得饱受“精神上的折磨”。被他训斥基本是家常便饭,学生们还得忍受他的轻视和非常有“科学含量”的嘲讽。朗道常常根据恩格斯的语录“劳动使猿变成人 ”说,人如果不劳动,就会重新长出尾巴爬上树去。于是那些被认为偷懒的研究生会被他骂为“长出尾巴来了”。曾经流传甚广的“对驴讲经图”描写的是朗道讲课时的情景,只见背上生着天使翅膀的朗道在上面滔滔不绝,而学生们全被画成头上竖着长耳朵的蠢驴在下面昏昏欲睡。对于朗道来说,他的学生们基本都是愚蠢的驴子。曾经有人在朗道的办公室门口贴了一张告示:“小心!他会咬人!”

朗道十诫

虽然有着严重的性格缺陷,但他的成就也不得不让人佩服。或许朗道在把别人气得牙痒痒的同时,心里正在嘀咕着——“我就喜欢你看不惯我,又干不掉我的样子”。

早在列宁格勒的时候,朗道在物理方面的杰出才华就已经显现出来。18岁时他发表了平生第一篇论文,发明了量子力学的一个重要概念:密度矩阵,奠定了量子统计力学的基础;19岁时他发表了另一篇论文,发明了现在称之为海特勒·伦敦(Heitler-London)方法的计算分子的量子力学理论,同时他发明了现在软凝聚态物理中非常著名的朗道胶体理论,另一方面,他又对固体的缺陷理论作出了重要贡献。在数学领域,朗道也作出了重要贡献,那个微积分学里常用的表示高阶无穷小的小o记号,就是朗道发明的,同时他还证明了几条重要的复变函数定理等等。这些工作,都是他在20岁之前完成的。

由于才能出众,朗道被公派出国,到欧洲游历。在尼尔斯·玻尔研究所,他遇到了自己终身景仰的人——玻尔。狂傲的朗道从不在外人面前提起自己的老师,却每每自称是玻尔的弟子,虽然他仅在玻尔研究所工作了4个月。在访问剑桥大学卡文迪许实验室期间,朗道结识了另一位苏联物理学家卡皮查。结识玻尔和卡皮查,对朗道后来的人生产生了很大的影响。

朗道是物理学界公认的天才,他发表的文章涉及到很多出人意料的专题,例如低温物理学、磁性的不同类型、等离子区中粒子的运动、冲击波、湍流、炸药的爆炸、频谱线的分析以及量子场理论等等。朗道对物理学的贡献几乎遍及各个领域,诸如核物理、固体物理、等离子体物理、宇宙线物理、高能物理等等。在这些领域里,有许多术语都冠以他的姓氏,像朗道阻尼、朗道能级、朗道去磁等等。

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,可以说是从朗道的工作开始的。他本人对超流性的工作特别满意,当有人问他“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”。

他最为人熟知的一项重大成就是建立了低温下液态氦的超流动性理论,也正是这项工作为他赢得了1962年的诺贝尔物理学奖。不过,使他对物理学产生深远影响的,还有一项更重要工作,这就是他同他的学生栗弗席兹合著的九大卷理论物理学教程。这部成书于20世纪四五十年代的巨著,不仅培育了整整一个富有成果的苏联物理学派,也教导了全世界一代又一代的物理学生,以至今天哈佛大学图书馆里以朗道为作者的书目,依然四倍于美国人引以为傲的物理学大师费曼的著作。有人评价称“这套教程够我们物理学界用很长一个历史时期了”。

在朗道50岁寿辰时,苏联原子能研究所送给他一块大理石板,上面刻着朗道平生工作中的10项最重要的科学成果,并借用“摩西十诫”之名,命名为“朗道十诫”:

最后的传奇

很少有物理学家能入朗道的“法眼”,但费米是他认可的一位。朗道评价费米为“一位不可多得的全能物理学家”,在他逝世后,朗道非常惋惜地慨叹道:“现在我就是最后一位全能物理学家了。”

曾有史学家慨叹朗道的生不逢时,认为如果他早生个一二十年,赶上20世纪初物理学革命时代的话,以他的才情学识,对人类知识的贡献,应当可以跻身于爱因斯坦、玻尔这样的世纪级大师之列。而他自己也酸溜溜地说过:“漂亮姑娘都和别人结婚了,现在只能追求一些不太漂亮的姑娘了。”这里的漂亮姑娘指的是让海森堡、薛定谔等人名声大噪的量子力学。

不过,让人们感叹唏嘘的,不仅是他的生不逢时,还有他一生中的种种遭遇。而他的遭遇,也多多少少与他的性格有些关系。朗道在24岁时就已经成为了哈尔科夫的乌克兰技术物理研究所的理论部主任,后来又加入卡皮查领导的物理问题研究所,担任该所的理论部主任。这段时间是朗道成果丰厚的时期,他甚至曾经有过每6个星期发表一篇论文的惊人速度,他也成功带出了一批年轻人,成为世界物理学研究前沿的一支突起的异军。他本可以在物理学领域继续乘风破浪,但情况却在朗道30岁时发生了转变。1938年4月28日,朗道被苏联安全部门逮捕,以“德国间谍”的罪名被判处10年徒刑。而逮捕他的原因,是因为他与同事一起在五一劳动节公开散发反动传单。在传单中,他公然指责和反对以斯大林为首的苏维埃政府:

“全世界劳动者,联合起来!同志们!十月革命的伟大事业已经遭到可耻的背叛,全国淹没在血流和污秽之中。几百万无辜的人被投入监狱,人们不知道哪一天会轮到自己。同志们,你们难道没有看出来,斯大林集团已经完成了一次法西斯政变!社会主义成了空洞的词句,报纸充斥了谎言。斯大林对于真正社会主义的刻骨仇恨,同希特勒和墨索里尼没有两样。为了保住手中的权力,他摧毁我们的祖国,使她沦为德国法西斯野兽的猎物。我国工人阶级和全体劳动人民的唯一出路就是,为了社会主义,同斯大林和希特勒法西斯作斗争。同志们,组织起来,不要害怕内务部的屠夫们!他们只会杀害手无寸铁的囚犯、抓捕无辜的民众、掠夺国家财产以及凭空制造冤案……”

在当时正处于大清洗运动后期的苏联,这份传单中的任何一个词句,都是可以将作者置于死地的铁证。朗道入狱后,玻尔和卡皮查开始为营救他而积极奔走。玻尔专门给斯大林写信恳求赦免,但这位诺贝尔物理学奖得主在科学界的威望在领袖面前并不奏效。一年后,当事情稍有缓和之时,卡皮查又继续上书,他押上自己的全部身家性命,保证朗道不再从事任何反革命活动,同时还声称自己正在研究的低温领域亟需朗道的帮助,最后,在朗道以为自己时日不多之际,卡皮查将他救出了铁窗。而这之后,朗道的身边总是有密探的监视和跟随,在谈到敏感的政治话题之时,他总是用马戏团小丑的强调:“我是胆小鬼!我是个懦夫!”虽然朗道依然改不了自己一向尖锐泼辣的做事风格,对自己置身其中的社会制度也一直没有停止过思考,但他在政治问题上还是变得比之前慎重许多。

出狱后的朗道在科研领域取得了更为丰硕的成果,而就在他的事业和声望如日中天的时候,1962年的一场车祸却让他的学术生涯不得不提早结束。在这场车祸中,除了朗道外,其他人都只是轻伤。而朗道却撞裂了头盖骨,头脑和内脏严重受伤,医生甚至几度宣布他临床死亡。已经成为苏联物理界宗师的朗道重伤的消息震动了全球,全世界最好的药物和医生都被紧急调到莫斯科,抢救了两个月后,朗道终于脱离了生命危险,但智力和健康却再也无法恢复。

这场车祸让诺贝尔奖委员会紧急为朗道颁发了物理学奖,以表彰他在二十多年前提出的液态氦超流动性理论以及成为物理学经典著作的理论物理学教程。由于朗道的健康不允许他远行,颁奖仪式专门为他破例在莫斯科举行,由瑞典驻苏联大使代表国王授奖。

在勉强维持了6年生命之后,朗道与世长辞,终年60岁。至此,这位贡献巨大却争议颇多的“最后一位全能物理学家”结束了他传奇的一生。

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