[閒聊] 最是朗道不同群(六)朗道學派

看板Physics作者 (做一個有質感的好人)時間8年前 (2015/09/08 07:19), 編輯推噓1(101)
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最是朗道不同群(六)朗道學派 日月星 朗道數十年的學術生涯中培養了一批具有自己治學特色的學生和助手,形成了蘇聯 物理學界的朗道學派(Шkοлe ЛaHдay)。 上世紀30年代初朗道在哈爾科夫物理技術學院(YΦTИ)工作時期就開始籌劃撰 寫一套適合理論物理學的教材,這就是朗道和他的學生歐根.栗弗席茲合著的《理論物理 學教程》(Л.Д. ЛaHдay и Ε.Μ. Лифшиц. ΚpaTkий kypc TeοpeTичeckοй физиkи)。按照朗道的看法,出版十本存在缺陷的 書好過孤注一擲地出版一本完美的書。 這套教程撰寫歷時40余年,一共有10卷,內容豐富、立論明確、論證嚴謹、物理圖像 清晰,涵蓋了理論物理學從微觀到宏觀的各個領域,計有: (1)《力學》 、(2)《場論》 、(3)《量子力學:非相對論部分》 、 (4)《量子電動力學》 、(5)《統計物理學:第一部分》 、(6)《流體力學》 、 (7)《彈性理論》 、(8)《連續介質電動力學》 、(9)《統計物理學:第二部分》 和(10)《物理動理學》。 其中第一卷《力學》1940年的版本是朗道和皮亞季戈爾斯基合著(Л.Д. Лa Hдay,Л.Μ.ΠяTиΓοpckий);第四卷《量子電動力學》是貝勒斯德茨 基、栗弗席茲和皮達耶夫斯基合著(B.Б. БepecTeцkий, Ε.Μ. Лиф шиц, Л.Π. ΠиTaeвckий);第九卷《統計物理學:第二部分》和第十卷 《物理動力學》是栗弗席茲和皮達耶夫斯基合著(Ε.Μ. Лифшиц, Л.Π. ΠиT aeвckий)。各卷都附有豐富的習題及解答,是學習理論物理學的必備參考書。 俄文版總量超過4600頁。自從1940年起,先後翻譯成19種文字,在世界多國出版。 包括: 1.英文、2.德文、3.法文、4.意大利文、5.西班牙文、6.葡萄牙文、7.羅馬尼亞文、 8.匈牙利文、9.波蘭文、10.保加利亞文、11.塞爾維亞文、12.克羅地亞文、13.斯洛伐克 文、14.希腊文、15.格魯吉亞文、16.日文、17.中文、18.越南文19.印地文等。 成為名副其實的一套最完善的理論物理學大百科全書。 筆者的專業是材料科學,對於這一套理論物理教程自然無緣置喙。然而材料的力學 性能卻是工作的一個重要內容,因此相應的一些力學知識,例如彈性力學、塑性力學和 粘彈性力學等自然也是必修的基本功。以彈性力學為例,通常這一類書籍都是以應用為 主,內容不外:宏觀的變形連續規律、應力-應變關系和平衡規律,以及使用數學中的 幾何方程和位移邊界條件等方面的知識求解一個具體的彈性力學問題,譬如杆的扭轉和 板的彎曲等。卻根本不涉及材料的微觀結構因素。然而朗道的那本《彈性理論》就列有 兩章分別討論存在位錯時的彈性形變和液晶材料的彈性。盡管限於寫作年代,一些最新的 進展和理論無法涵蓋進去,但是基本的框架已經搭好,倘若想繼續深入進去,確實是一 塊非常耐用的敲門磚。 也是在哈爾科夫期間,朗道為他的研究生們制定了一套“理論物理最低標准” (TeοpMиHиMyM)的考試程序,因為極其困難,後來又被人稱為朗道“勢壘” (ЛaHдay бapьep)。 “最低標准”由2門數學和7門理論物理的考試組成。 考試注重解決具體問題的能力,而不光是拘泥於抽像的理論知識。第三位通過“理論物理 最低標准”考試的阿克西扎爾(烏克蘭科學院院士)曾經介紹過,“困難在於當時沒有任 何書籍可以用來通過這些考試。他不喜歡現成的書籍,事實上從書本上很難找出需要的 內容。因此必須要研究很多原始資料中的東西。這其實也有很多好處,因為訓練了閱讀 原始資料,這些文獻往往是德文英文甚至有時是意大利文。……自然也有一些關於理論 物理的書籍,但是它們並不符合朗道的要求。例如有一本福克的很著名的量子力學原理, 但是它沒有介紹δ函數,卻代之以正態化的斯蒂爾傑斯積分(Stieltjes integral)。” 從1934初年到1961年底,整整27年中總共只有43名學生通過了“理論物理最低標准” 的考試(平均一年只有1.6個學生通過)。據不完全統計,這43人中至少有17 人後來成 為蘇聯科學院或各加盟共和國科學院的院士或通訊院士,其中還包括1名諾貝爾物理學獎 獲得者。43人中絕大部分是猶太裔學生,只有1名外國學生,沒有1名女學生。當然也有 少數人歷盡千難萬險躍過“勢壘”之後,終於精疲力盡,心力交瘁,竟然從物理學界銷 聲匿跡的,真所謂“風攪長空浪攪風,魚龍混雜一川中”。 國內一些介紹朗道的文章中提及至少有兩名中國留學生曾經通過朗道的“理論物理 最低標准”考試。現將通過朗道理論最低標准考試的完整表格(Cπиcοk cдaв шиx ποлHый TeοpMиHиMyM ЛaHдay)列於下面,讀者諸君 可以看看其中有沒有中國同胞的大名? 1.康潘尼耶茨( A.C. ΚοMπaHeeц,1914-1974) 教授、 2.歐根.栗弗席茲( Ε.Μ. Лифшиц,1915-1985,蘇聯科學院院士)、 3. 阿克西扎爾( A.И. Axиeзep,1911-2000 ,烏克蘭科學院院士)、 4.潘美冉丘克( И.Я.ΠοMepaHчyk,1913-1966,蘇聯科學院院士)、 5.蒂薩( Tиcca Лacлο, 1907-2009,美國麻省理工學院教授)、 6.萊維契, (B.Γ.Лeвич, 1917-?,蘇聯科學院通訊院士)、 7.貝勒斯德茨基(B.Б.БepecTeцkий,1913-1977,教授)、 8.斯莫羅定斯基(ЯЛ.CMοpοдиHckий,191? -1992,教授)、 9.哈拉特尼克夫(И.Μ.XaлaTHиkοв,1919出生,蘇聯科學院院士)、 10.胡夫斯維利(Γ.Ρ.Xyцишвили, 1910- 1979?,蘇聯科學院通訊院士)、 11.馬契爾斯辛( Tep-ΜapTиpοcяH Κ.A p1922出生,蘇聯科學院通訊院士)、 12.阿布裡科索夫(A.A. Aбpиkοcοв,1928出生,蘇聯科學院院士諾貝爾物理 學獎2003年獲得者)、 13.越費 (Б.Л. Иοффe,1926出生,蘇聯科學院通訊院士)、 14.扎爾可夫(Γ.Φ. Жapkοв,教授)、 15.拉比度斯(Л.И.Лaπидyc,博士)、 16.蘇達可夫( B.B. Cyдakοв,1925-1995,教授)、 17.卡岡(Ю.Μ.ΚaΓaH,1928出生,蘇聯科學院院士)、 18.捷爾斯坦(C.C.ΓepшTeйH,1929出生,蘇聯科學院院士)、 19.戈爾珂伊(Л.Π. Γοpьkοe,1929出生,蘇聯科學院院士)、 20.基阿羅辛斯基(И.Ε.ДзялοшиHckий,1931出生,蘇聯科學院通訊院士)、 21.阿爾及波夫(Ρ.Γ. Apxиποв,1929出生,博士)、 22.巴拉索沃夫(B.B.Бaлaшοв,1931出生,教授)、 23.魏登諾夫( A,A. BeдeHοв,1933出生,蘇聯科學院通訊院士)、 24.馬克西莫夫(Л.A.ΜakcиMοв,教授)、 25.皮達耶夫斯基(Л.Π.ΠиTaeвckий,1933出生,蘇聯科學院院士)、 26.薩格迪也夫(Ρ.З.CaΓдeeв, 1932出生,蘇聯科學院院士)、 27.貝克拉維奇(И.Л.Бekapeвич ) 、 28.桑契克( ШaHчиk ) 、 29.布契柯夫(Ю.A.Бычkοв ) 、 30.沙波瓦爾(Ε.A.Шaποвaл) 、 31.法爾科夫斯基 (Л.A. Φaльkοвckий,1936出生,博士)、 32.阿德列也夫 (A.Φ.AHдpeeв,1939出生,蘇聯科學院院士)、 33.孔特拉登柯(Π.C. ΚοHдpaTeHkο,博士)、 34.魯辛諾夫(A.И.ΡycиHοв,博士)、 35.馬林諾(Μ.C. ΜapиHοв,1939-2000,教授)、 36.布爾科斯(A.B.Бepkοв,教授)、 37.巴爾庫達羅夫(T.Κ. Μeлиk-Бapxyдapοв) 、 38.莫斯卡林珂(A.M.ΜοckaлeHkο, 1937-1998,博士)、 39.伊格納托維奇(B.Κ.ИΓHaTοвич) 、 40.布達克( Бyдьkο) 、 41.曼科(B.И. ΜaHьkο,1940出生,教授)、 42.馬爾金(И.A. ΜaлkиH ,1940-198?,博士)、 43.柯裡巴索夫(B.Μ.Κοлыбacοв)。 上述名單是按通過考試的年代順序排列的。必須指出的是第5個通過考試的其實是列 昂尼德. 皮亞季戈爾斯基(參見本系列之第四篇),因為與朗道關系不和被逐出教門,所以 他的姓名被劃去,代之以蒂薩。拉斯洛.蒂薩( Laszlo Tisza,1907 - 2009) 是43名朗道 勢壘通過者中唯一的外國人,他1907年出生於匈牙利,1932年畢業於布達佩斯大學,因為 同情共產黨被捕坐了14個月監獄,釋放後去了蘇聯哈爾科夫,跟隨朗道做研究生。1941年 移民到美國,在麻省理工學院任教,從事熱力學、量子力學和統計物理研究。直到1973年 退休,是麻省理工學院的榮譽教授。 蒂薩2009年去世享年101歲( 他出生日期是1907年7月7日,去世日期是2009年4月15 日),真所謂期頤之壽,於願足矣。蒂薩教授從來沒有失去對生活的熱情,他喜愛美食和 美酒,一直堅持徒步旅行和登山。雖然他在美國生活了幾十年,他的妻子說,“蒂薩感到 自豪的是說一口流利的匈牙利話,並且頻繁地前往布達佩斯旅游。” 此外,萊斯大學( Rise Univ.) 的物理學和天文系教授Douglas Natelson的博客上 有一條留帖,言之鑿鑿地說唯一通過朗道“理論物理最低標准”考試的女學生的姓名是 柳德米拉.安德列也芙娜.普洛卓羅娃( Only one woman passed the Landau theoretical minimum her name is Lyudmila Andreevna Prozorova ... )。 從國立莫斯科大學的網頁(Bce ο ΜοckοвckοM YHивepcиTe Te) 上可以查得她的真實姓名是ЛюдMилa AHдpeeвHa. Πpοзοp οвa,1928年出生,1952年畢業於莫斯科大學物理系,1955年獲得博士學位。她長期 任職莫斯科物理問題研究所,曾在朗道的研究小組工作過,是該組唯一的實驗物理學家, 職務是教授級工程師,發表論文90多篇。顯然柳德米拉未曾參加過“理論物理最低標准” 考試。事實上確實沒有一位女性穿越過朗道勢壘。 對於上述現像,朗道的及門弟子哈拉特尼克夫的回答是: “為什麼參加考試的學生中,有許多猶太人? 因為,首先他們確切地知道什麼樣的考官才會是公平的。其次如果考試成功,有權 威的朗道將置他們於他的保護之下,有利於找到條件優越的工作。當時麼,還存在明確的 歧視,反對猶太人入讀名牌大學,進入研究學術機構。唔,是的,我就是一個地道的猶太 學生。還是在第聶伯羅彼得羅夫斯克大學念書期間,我剛通過最低(標准)後就得到了 斯大林獎學金,母親非常自豪,一下子變得富有了,能請女朋友吃巧克力。……借用數學 語言來表示的話,聯合概率是通過了最低(標准)考試的話,條件概率則是參加考試人員 種族(猶太人,俄羅斯人)相對固定的頻率發生的日期,但自身概率呢,自然是最重要的 因素。…… 至於學生的性別麼: 100%的男學生。朗道專門挑男學生嗎?他限制女學生?當然不是。 我甚至認為他期待著第一個通過考試的女學生。但我不知道女學生為什麼不來? 也許這些考試的難度是非常高的障礙,她們就害怕了。但是那就是另一個問題了。” 作為蘇聯最大的理論物理學派宗師朗道一生在物理學上的建樹和業績可以用他50大 壽時同事贈送的那對大理石匾上雋刻的《十誡》來概括,這兒就不再贅述了。那麼朗道 在學術上是否犯過錯誤呢?答案是顯然的,朗道並非聖賢,孰能無過?生活中的朗道口 無遮攔,率性而為,有時候他對於一些並不了解的新理論或者科學上的新發現,往往會 簡單地拒絕。 例如他曾說過:“不可逆過程熱力學是不可逆的垃圾。” 然而1968年美國的昂薩格( Lars Onsager, 1903-1976) 卻因為研究不可逆過程熱 力學而獲得諾貝爾獎。 當等離子態的概念提出來時,朗道說過:“世界上的物質只有三種狀態,固態、液態 和氣態,沒有第四種狀態存在或者能夠存在。”朗道通常是受制於既定的經典和量子物理 學的觀念,他並不真的相信大自然的某些方面確實可以偏離它所產生的定律。只有當他 自己打破了已知和未知之間的牆時,他才進入了思想自由的境界,於是他能創造奇跡。 然而朗道一生也確實犯過兩次錯誤,那可是兩樁關乎諾貝爾獎得失的大事,分別是 對於他的兩個學生阿布裡科索夫和沙皮羅研究成果的處置。 阿布裡科索夫(Aлekceй Aлekceeвич Aбpиkοcοв)可以 說是朗道門下最有成就的弟子,他1928年出生於莫斯科。他的曾祖父是俄羅斯最古老的 糖果企業“阿布裡科索夫父子合伙公司” (TοвapищecTвο A. И. Aбp иkοcοвa и CыHοвeй現名Бaбaeвckий)的創始人,老先生白手 起家將一個家庭糕點作坊發展成年產量為四千萬噸的糖果、甜食、巧克力和餅干的龐大 企業。他的父親阿列克謝(Aлekceй ИвaHοвич Aбpиkοcοв, 1875 -1955)和母親琺妮雅(ΦaHя ДaвидοвHa Byльф,1895-1965) 都是傑出的病理學家。阿列克謝是莫斯科國立大學醫學系教授,也是莫斯科病理學家學 會自1938年以來的組織者和名譽主席。琺妮雅是克裡姆林宮醫院的首席病理解剖專家。 1952年蒙古的喬巴山元帥在莫斯科去世,其死亡醫學證明書上就有阿布裡科索夫父母 親的簽名,他母親還獲准參加喬巴山屍體的病理解剖研究小組。然而他的父母親在不久 的一場運動中就被作為“害蟲”(вpeдиTeлeй)雙雙清除出醫生隊伍。阿布 裡科索夫1948年從莫斯科國立大學畢業後就進入列夫.朗道領導的物理問題研究所進修, 1951年因等離子體裡的熱擴散研究通過博士資格考試,1955年以高溫下的量子電動力學 研究獲得物理和數學博士學位。 1951年阿布裡科索夫在分析玻璃底板上所鍍金屬薄膜的實驗數據時,援用金茲堡-朗 道方程(Teοpия ΓиHзбypΓa -ЛaHдay)做理論上的解釋。金茲堡 和朗道在朗道二級相變理論基礎上認為在臨界相變點附近,超導體的自由能 F 可以按復 數序參量( kοMπлekcHый πapaMeTp ποpядka)ψ展開,讓F 取極小值,可得到2個相應的關系式,稱為“金茲堡-朗道方程”。 第一方程與薛定諤(Schrödinger)方程相似,由此可以算出ψ。第二方程能確定超導 電流j 的分布,所得結果與量子力學描述的非常相似。當超導體表面的磁場強度達到某 個臨界磁場強度Hc時,超導態即轉變為正常態;若磁場降低到Hc以下時又進入超導態, 彼時磁通量被完全排斥,因而這類超導體又稱為完全抗磁體。阿布裡科索夫用迭代近似 方法求解非線性的金茲堡-朗道方程,他發現有一個參數是穿透深度(ΓлyбиHa π pοHиkHοвeHия)和相干長度( длиHa kοΓepeHTHοcTи) 的比κ , 現在稱為“金茲堡-朗道參數”(πapaMeTpοM ΓиHзбypΓa -ЛaHдay)。 當這個值 0 < κ <1>1/√2 時,是第二類超導體。對應的物理現像是對於第一類超導 體,當外磁場低於臨界磁場強度Hc1時,呈超導態。對於第二類超導體,當外磁場高於臨界 磁場強度Hc1時,出現超導和正常共存的混合態(也稱渦旋態),當外磁場高於臨界磁場 強度Hc2時才回復到正常態。他還研究了混合態中渦旋點陣(格子)分布結構和渦旋線結 構,又稱為阿布裡科索夫渦旋點陣(Bиxpи Aбpиkοcοвa),並給出了明 顯形式,為拓寬和進深研究奠定了基礎,並在應用上提供了理論依據。 超導體中的磁力線在渦流中以集束形式分布,不像想像的分布那麼均勻,這些磁通 束排成點陣,而且是量子化的。由於包括納米在內的新技術的發展,阿布裡科索夫的渦 旋點陣近10年來在科技界引起更大的關注。今天幾乎所有產生強大磁場的超導磁鐵都是 由第二類超導體制造的。而沒有強大的磁場,就沒有磁共振成像技術。第二類超導體可 以成為完善和檢驗固體物理所有基本概念的試驗場。 此外,制造特殊超導體已成為可能,這種材料在高溫和磁場的情況下可以保持自己的 特性。 這種材料如今可以用來制造醫療器械,如磁共振設備,還可以廣泛用於物理研究 中的粒子加速器。 可是1951年阿布裡科索夫研究的結果剛出來時朗道不相信,於是他暫時放在了一邊 沒有發表,並暫轉向了其它研究領域。後來由於受到費曼(R. Feynnman,1918-1988,美國 物理學家,1968年諾貝爾物理學獎得主)的液氦理論中“無渦旋”概念的啟發,他又重新 與朗道討論第二類超導體的問題。這次,朗道沒有再表示反對意見。他發現了在20世紀30 年代另外幾位蘇聯物理學家的有關實驗結果正好構成了對他的理論的支持,這樣,直到 1957年才發表他關於第二類超導體的理論。這一理論成了人們認識更加實用的第二類超 導體的基礎,並被認為是低溫物理學中最傑出的成就之一。 1991年阿布裡科索夫移民美國,在阿爾貢國家實驗室(ANL)的材料科學研究部任職。 他與金茨堡以及擁有英美雙重國籍的物理學家萊格特(Anthony James Leggett,1938出 生)共同獲得了2003年諾貝爾物理學獎,以表彰他們在超導體和超流體理論上作出的開創 性貢獻。 《真理報》記者采訪獲得諾獎的阿布裡科索夫時,就朗道推遲他的論文發表一事直言 相問:“(論文)被推遲發表實際上是什麼意思?誰拿去發表的,你自己嗎?因為他們 沒有找到如何應對朗道的任何異議?或者朗道的一條簡單的行政禁令,就像說‘不要試圖 打印這些沒有意思的東西!’有其它選擇嗎?把關的(原文xиpypΓ是外科醫生的意 思)是歐根.栗弗席茲嗎?” 阿布裡科索夫的回答是:“這是一個棘手的問題。事過那麼多年,具體的細節我已經 記不太清楚了,行政處置的運作嚒,我始終不了解。 事實上我們學生信任朗道超過我們自己的判斷,甚至從來沒有嘗試發表任何他不同意 的東西。在我能夠找出一個簡單的論據說服他以前,我把稿紙擱在桌子裡面,一直等到一 個更合宜的時機。此外,當時我忙於從事其它一些被認為更重要的問題。” 阿布裡科索夫不僅是一個偉大的理論物理學家,而且也是一個性格色彩非常強烈的 人物。上世紀60年代中,法國物理學家努西埃爾(Philippe Pierre Gaston François Nozieres)攜帶妻子安妮去蘇聯參加一次低溫物理學研討會。安妮是位絕色女子,父親 是法國人母親是越南人,她既有西方人的身材,又有東方人的秀美。盡管與努西埃爾育 有兩個孩子,安妮依然儀態萬方。人到中年的阿布裡科索夫可是徹底驚艷了,他不顧一 切地開始進攻這位混血美女。機會終於來了,會議組織大家去巴庫裡阿尼(Бakypи aHи,位於格魯吉亞的旅游勝地)登山。 據說努西埃爾的腿被當地的狗咬傷了,於是他的嬌妻就由自告奮勇的阿布裡科索夫代 為照拂了。幽谷深壑,山地露宿,篝火干柴,結果是作成了男女之間的那段好事。如果 僅僅是在風光旖旎的高加索營地偷一兩次情,倒也算了。問題是郎有情來妾也有意,這對 萍水相逢的風流冤家不光想曾經擁有,還想要天長地久。於是阿布裡科索夫借出差之機 長期滯留法國,安妮也不顧丈夫孩子,公然與阿布裡科索夫雙宿雙棲。法國社會輿論為之 嘩然,《巴黎競賽周刊》(Paris Match )刊出了一組阿布裡科索夫與安妮在普羅旺斯 艷陽下親昵的照片,說安妮是“身材頎長,眉眼如畫的天生尤物”, 稱阿布裡科索夫是“莫斯科來的唐璜”。 鑒於國際臉面蘇聯政府也不得不出面譴責阿布裡科索夫的所作所為有違蘇維埃公民 的道德。對於官方的道德說教阿布裡科索夫自然不屑作答,因為他深諳政府官員的操守。 當大使館指責阿布裡科索夫逾期不歸有負黨的關懷和國家的培養時,阿布裡科索夫據理力 爭,細細敘說他這幾十年來教書研究做出的回報,既培育了人才,也為國家爭光。阿布裡 科索夫在法國的日子過得滋潤逍遙,他才不想回蘇聯呢。盡管他曾祖父開創的巧克力王國 早在1918年就被收歸國有,但老太爺和老太太特別能生育,膝下一共有10位公子和12位 小姐,大部分移居法國,其中17位都活到耄耋之年,法國朝野各界都有他們的子女兒孫。 如此豐厚的人脈,再加阿布裡科索夫的傑出才能,找一份優越的工作簡直是唾手可得。 士在外,君命有所不受,大使館對他也無計可施。莫斯科不相信眼淚,但已懂得珍 惜人才,最後只得與阿布裡科索夫談妥要他與安妮正式結婚。結果是阿布裡科索夫昂然 抱得美人歸,圈內的朋友把盞慶賀他掠艷成功時,都笑著說要為高加索山上的那條狗的 健康干上一杯。可憐的努西埃爾守著年幼的兒女,還翹首期盼嬌妻歸來。 阿布裡科索夫和安妮這段情緣持續了整整13年,安妮才返回法國,與努西埃爾和孩子 重新生活。安妮歸巢後,阿布裡科索夫又娶了比他小49歲的斯維特蘭娜(CвeTлaH a ЮpьeвHa БyHьkοвa,1977出生)。 其實努西埃爾絕非平庸之輩,他是巴黎大學教授,在固體物理和粒子物理學方面的貢 獻很大,榮獲1984年度的沃爾夫物理學獎(Wolf Prize in Physics ),任勞厄-郎之萬 研究所(l'Institut Laue-Langevin)的榮譽教授,被美國國家科學院(NAS)和美國科 學與藝術院(AAAS)選為雙重院士。如今阿布裡科索夫也已高齡85歲了,可是他老當益 壯,頭腦清楚,精力過人,率領一支基本上由俄羅斯人組成的團隊,不斷發表新的研究 成果。 2008年還領銜寫了一篇充滿溫馨的文章慶賀當年在朗道麾下共事的普洛卓羅娃的80大 壽。信馬由韁地兜了一大圈,就此打住,下面再說說沙皮羅的那檔子事。 沙皮羅(Иοcиф CοлοMοHοвич Шaπиpο,1918-1999)1918年 出生在基輔的一個猶太平民家庭,1941年畢業於國立莫斯科大學物理系,1950年後跟隨 朗道做研究,1979年被選為蘇聯科學院通訊院士。1956年初沙皮羅計劃研究所謂的τ-Θ 之謎,並深入討論了一些β衰變的效應。 先簡單介紹一下何謂τ-Θ之謎。早在1924年美籍德裔物理學家拉普特( Otto Laporte, 1902-1971 ) 在研究鐵原子的譜線時發現原子的態可以分成兩類,稱為受折的 ( gestrichene ) 和未受折的( ungestrichene ),只有當原子從上述的一種態轉變成 另一種態時才有輻射。 1927年美籍匈牙利裔物理學家維格納( Eugene Wigner,1902-1995,狄拉克的大舅子, 1963年諾貝爾物理學獎獲得者 ) 認為拉普特的兩種態實際上是正宇稱態和負正宇稱態, 只有在原子的宇稱從正變負時才發射光子,或者反之。換句話說就是系統的總宇稱是守恆 的。這一概念很快成為物理學界確定的定律。但是基本粒子的實驗現像表明,兩種帶電荷 的奇異介子Θ和τ的衰變模式得到的終態具有不同的宇稱。根據宇稱是守恆,這兩種初態 應該是不同種類的粒子,亦即Θ介子和τ介子是兩種有區別的粒子。但是在愈來愈准確 的測量下,都沒有發現兩者之間的質量與壽命有什麼差別,由此顯示它們是同一種粒子, 也就意味著宇稱不守恆了,這就是所謂的τ-Θ之謎 (τ-Θ puzzle )。上面的這段話十 分粗糙,要詳細解釋清楚,必須借助於圖和表示自旋宇稱的標識符號,那樣的話非得抄 上好幾段書。我寫的是閑散文字,就不費這個勁了。 擺脫這種困境的一種解釋是宇稱不嚴格守恆,Θ介子和τ介子是同一粒子的兩種不同 的衰變模式,這樣它們的質量與壽命就可以相同。因此沙皮羅懷疑可以用粒子在弱相互 作用下不守恆來合乎邏輯地解釋τ-Θ問題,但是38歲的沙皮羅心中無數,畢竟宇稱是守 恆是物理學界的金科玉律,被約當 ( Ernst Pascual Jordan, 1902-1980 ,德國物理學家) 稱為神聖的牛,即不可侵犯或批評的事物。於是他向朗道請教自己的設想是否合理。朗道 的觀念裡始終認為存在著角動量的宇稱守恆,於是他一口否定沙皮羅的想法,並且舉了一 個例子,無論雜技演員怎麼翻滾,他的心髒還是留在左面。旋轉的行列式 = +1,鏡像的 行列式 = -1。 因此旋轉對稱不會產生鏡像對稱。總之當時朗道並沒有對宇稱不守恆這個概念引起 關注。他含糊地說了一句“原則上這或許是可能的,但是我非常不喜歡這種畸形的世界 (ckοcοбοчeHHοΓο Mиpa, 俄語ckοcοбοчeHHый有畸形 或漸行漸遠的意思),我寧可不去思考它。”事實上朗道此後一直致力於研究CP守恆 (Charge Parity conservation)的問題,自然他在這方面也取得了十分卓越的成就。 沙皮羅卻只得把手稿扔在抽屜裡,用他自己的話來說:“我的工作留在那兒始終沒 有發表,因為我不明白一個物理學上的左右不對稱如何可以出現在歐幾裡得空間。當然 我想到了光學中的活性介質,伴隨著左旋體,永遠存在著一個右旋體。但是關於基本粒 子並沒有類似的情況為人所知。所有這一切反復的疑問和痛苦的折騰,迫使我未曾把自 己的手稿送去發表。” 數月後李政道和楊振寧就發表了 “弱相互作用中的宇稱守恆質疑”一文,參見 T.D.Lee and C.N.Yang, Phys, Rev. 104 (1956), 254。不久得到吳健雄的實驗驗證,於 是他們在1957年獲得諾貝爾物理學獎。 時隔數十年,沙皮羅解釋說:“如果朗道喜歡這 個主意,我可能會發表這篇文章,而不管一些特殊規定的疑慮。我的工作沒有發表,是 因為有人阻止,同時因為我自己也並不完全相信它的物理合法性。我強調這一點,是為 了避免引起不必要的誤解。”從沙皮羅這段話中不難看出前蘇聯的一些陳規陋習束縛了 學者的思想,至於朗道自負的個性和家長式的作風更使他完全聽不得與自己直覺相背的意 見,甚至“寧可不去思考它”。對於沙皮羅而言,可就直接斷送了他獲得諾貝爾獎的寶 貴機會了。朗道已經去世多年,沙皮羅還想申報院士,審批的意見均出於朗道門下的弟 子。 “為了避免引起不必要的誤解”所以沙皮羅要強調 “自己也並不完全相信它的物理合法性”這番話裡面的苦衷須由讀者去細細體會了。 朗道對學生的要求由嚴格而近於苛刻。每逢星期四上午舉行的討論班上,學生做學術 報告時,朗道和助手們不停地提問,問題涉及各個方面,務必使報告臻於完美。朗道認為 應該答出的問題學生答不出,或者報告的內容含糊,講述的邏輯混亂,就會當場被朗道 趕下來,嚴加訓斥。所以朗道的學生都對他敬畏有加,甚至偷偷地在他辦公室的門上貼 了一張告示:“當心,咬人!” (ΟcTοpοжHο, kycaeTcя!),暗示裡 邊關著一條惡犬。還有一幅描寫朗道講課的漫畫,講台後面的靠背椅子上坐著朗道,背上 長著一對天使翅膀,他專注地盯著自己豎起的右手食指,口中滔滔不絕地吐出一圈代表 波函數的ψ,學生們全是頭上豎著長耳朵的驢子,戰戰兢兢地坐在下面。這幅漫畫傳神 地反映出了曾受過他貶斥的學生心目中的師生關系。 1961年玻爾訪問蘇聯科學研究院物理研究所,應邀發表演講。當下面有人問波爾如 何經營才創建出一個第一流的物理學派時,他回答說:“顯然,因為我從來不羞於對自 己的弟子說‘我是一個傻瓜…… ’ ”(Apparently, because I was never ashamed to admit to my disciples, I'm a fool ...)。作翻譯的栗弗席茲把這段話脫口說成: “顯然,因為我從來不羞於對自己的弟子說,‘你們是傻瓜…… ’ ”(Πο-видиMοMy, ποTοMy, чTο я HиkοΓдa He cTec Hялcя зaявиTь cвοиM yчeHиkaM, чTο οHи дypa kи... )。 在一片哄笑聲中栗弗席茲才意識到自己的失誤,趕緊為自己的口誤向波爾道歉。然而 坐在大廳裡的卡皮查卻若有所思地說了句:“他沒有失言,這實際上反映了玻爾學派和栗 弗席茲所屬的朗道學派屬的根本區別。”如果沙皮羅有幸投到波爾門下,那麼1957年的 諾貝爾物理學獎很可能就是沙皮羅和李楊分享了。 在結束本篇之前,想再提一下朗道是否遇見過愛因斯坦的事。 關於朗道曾遇見過愛因斯坦的說法流傳著很多版本。珂拉的外甥女瑪婭撰寫的朗道 傳記中就記有此事:“學生去那裡問朗道:‘列夫多維奇,你與愛因斯坦見過面,這是 真的嗎?’‘這是真的。’朗道認真地點了點頭。‘你跟他爭論了嗎?’……”。 瑪婭是個作家,擅長使用文學語言代替歷史事實,她的文字可信度不是很高。 然而也還有不少信譽良好的來源,例如金茲堡寫過:“朗道說了好多次,尤其是對 我提到,他一生中曾有一次與愛因斯坦交談過,我記得是在柏林,在1930年代。朗道, 用他的話來說,在一次研討會上試圖對愛因斯坦‘解釋’量子力學,但未能如願。” 另一位朗道的弟子也記敘過,1960年在莫斯科國立大學主樓11樓的“Б ”宿舍區的 大廳裡面,朗道和大約150名大學生座談。他用真誠的悲傷談到愛因斯坦,談到愛因斯坦 對開創統一場論可能性的根深蒂固的錯覺,談到愛因斯坦在他生命最後三十年中徒勞無 益的努力。朗道試圖對愛因斯坦解釋,為什麼這樣的理論在原則上是不可能的,但愛因 斯坦無法理解。很顯然,朗道的話表明他曾經見過愛因斯坦並且與他爭論過統一場論。 魯默爾的信件表明1929年12月朗道和他經艾倫菲斯特(Paul Ehrenfest,1880-1933, 奧地利數學家和物理學家)介紹在柏林會面。他們參加過一個討論會並坐在一起。但是 魯默爾回憶金茲堡說的這事並沒有發生,他說“我比別人更加了解。我絕對知道那次討 論會愛因斯坦未曾出席!與傳說的相反,他朗道從來沒有見過愛因斯坦。” 那次會見的唯一“目擊者”魯默爾否認朗道與愛因斯坦見過面。 看來,朗道非常希望在他青年時代能有機會與他一生最欽佩的愛因斯坦就統一場論 的問題爭辨。他不停地設想著與愛因斯坦討論的場面,他不斷地修正自己的觀念,他從 各個角度改進自己的陳述方式……。漸漸地朗道在潛意識中認為自己確實曾經與愛因斯 坦有過一番具有歷史意義的討論,最終也說服自己接受了這種設想。實際上這是朗道一 次又一次地用自己的觀念和愛因斯坦的觀念進行交鋒的思想實驗,是基於固定的信念和 持續的想像派生出來的一種與己無礙也不為害他人的幻思幻念而已。 (第六篇完) -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 1.160.211.173 ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Physics/M.1441667978.A.F21.html

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最是朗道不同群(五)就很怪,電腦很慢ORZ
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