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1、南京师范大学物理科学与技术学院电动力学研究性教学活动 主题:认识一个电磁伟人 电磁伟人: 朗道( Lev Davidovich Landau )( 1908-1968 ) 制作:07080109陈晓云 完成时间:2010年9月10号,天才的舞者朗道(landau)(1908-1968),Lev Davidovich Landau,The Nobel Prize in Physics 1962 was awarded to Lev Landau “for his pioneering theories for condensed matter, especially liquid helium“
2、.,Photos: Copyright The Nobel Foundation,他是简单化作风和民主作风,无限偏执和过分自信的奇妙混合体,朗道的生平,朗道的贡献,朗道的逸闻趣事,著名人眼中的朗道,朗道的性格,我眼中的朗道,朗道的著作,朗道的讨论班,朗道与理论物理,朗道与凝聚态物理,生活中的朗道,1931,朗道回国。,1932,到哈尔科夫从事研究和教学工作。,1937,他到莫斯科担任苏联科学院物理问题研究所的理论部负责人,并在莫斯科大学任教。,1946,被选为苏联科学院院士。,1962,研究凝聚态物质的理论特别是液态的研究而获诺贝尔物理学奖,1968,在莫斯科逝世。,1929,朗道来到玻尔研究
3、所,跟从著名物理学家玻尔等人研究量子力学,1938年4月28日,朗道和他的两位友人因“煽动反革命罪”被捕入狱。,1938,朗道的生平,朗道“十诫”(kikion制作,1958年),十一、朗递的故事 朗道50岁生日那天,一个人送他的一块大理石板,上面刻有“朗道 的十个诫律”:十个公式。它们反映了朗道在物理学上作出的十个 最重要的贡献。,朗道十诫,1)量子力学中的密度矩阵和统计物理学(1927年); 2)自由电子抗磁性的理论(1930年); 3)二级相变的研究(1936-1937年); 4)铁磁性的磁畴理论和反铁磁性的理论解释(1935年); 5)超导体的混合态理论(1934年);,6)原子核的几
4、率理论(1937年); 7)氦超流性的量子理论(1940-1941年); 8)基本粒子的电荷约束理论(1954年); 9)费米液体的量子理论(1956年); 10)弱相互作用的CP不变性(1957年)。,而其中最突出的是朗遭关于液氦超梳的研究,它开辟了物理的一个新领域即液体的量子物理。说来奇怪这是宏观客体的量子物理,以前以为只有微观系统加基本粒子和核等才受量子论支配,而宏观客体遵从经典力学规律。朗道的研究发现液氦的特殊性是个例外所以他因创造“有关凝聚态特别是液态的先驱理论”而获诺贝尔奖。,Mechanics(力学) Statistical Physics(统计物理) Quanten elekt
5、rodynamics (量子电动力学) Quantenmechanics (量子力学) Klassische Feldtheorie (经典场论) Hydrodynamics (流体动力学),朗道的著作,7.Elektrodynamik Der Kontinua (电动力学的连续统) 8.Physikalische Kinetik (物理动力学) 9.Quantum Mechanics: Non-Relativistic Theory非相对论理论 10.The Classical Theory of Fields该领域的经典理论 11.Introduction to Unconventiona
6、l Superconductivity引进非常规超导体 12.Communicating Ideologies沟通思想,朗道工作的姿势,要进朗道的讨论班,必须首先通过他的著名考试:“理论物理学最低要求”。 考试内容包括: 数学:解常微分方程(任选一题),用初等函数表示不定积分(任选一题); 物理:力学,场论(电动力学和广义相对论),非相对论量子力学,统计物理,相对论量子力学,连续介质力学,连续介质电动力学,非平衡统计物理。 这个考试的难度难到了夸张的地步,有些人即使通过了考试也永远离开了物理学,可见它极为痛苦。正是在这样严厉的选拔下,真正的高手被选拔了出来。苏联科学院研究所的工作时间从未受到政
7、治运动冲击. 朗道每星期四上午11点的讨 论班,从1930年代到1968年,没有改过日期。,朗道的讨论班,理论物理学教程是历史上最伟大的教科书之一,共十卷,1:力学;2:经典场论;3:非相对论量子力学;4统计物理学;5量子电动力学;6流体力学;7弹性理论;8连续介质电动力学;9统计物理2;10物理动理学。其中1,2,3,4,6,7,8是朗道在世时写的,后来栗弗席兹增订了一些东西,其他两卷是栗弗席兹和Pitaevskii所写。这部书论述严谨清晰,取材广泛而全面,对问题的处理带有朗道个人的特点。是无与伦比的巨著。,朗道与理论物理,理论物理研究所 成员合影,众所周知,复杂的物质形态可以分为三类:气
8、态,液态,固态。凝聚态就是指后面两者,与粒子物理和核物理不同,它深刻地影响着我们生活的方方面面,从各种常见的金属 ,合金到新型的半导体,超导材料,从玻璃,陶瓷到各种聚合物和复合材料,从光学晶体到各种各种液晶材料都是属于这一范畴。凝聚态物理本身也成为近几十年来发展最为迅速,门类最为繁复的物理学的重要分支。而朗道就被称为凝聚态物理学的奠基人。,朗道与凝聚态物理,莫斯科物理问题研究所所长卡皮查,朗道在整个理论物理学领域中都做了工作,所有这些工作都可以用一个词来描述卓越。他是简单化作风和民主作风无限偏执和过分自信的奇妙混合体。,数学思维是他的本能,名人对其评价,朗道和卡皮查在卡文迪许实验室不期而遇,一
9、见如故,他们的终生友谊自此开始。在苏黎世,朗道公布了他的一项研究自由电子运动状态的量子力学描述,即通常被称为金属中的“电子气体”的研究,它的落款是“剑桥卡文迪许实验室”。朗道在结束语中写道:“我由衷地感谢卡皮查对实验结果的讨论,提供的尚未发表的确切数据。”这是朗道和卡皮查的第一次合作。在后来的数十年里,他们在低温物理这样一个重要的领域平行地工作,有着许多相似的思想和见解。他们一个是理论型的,一个是实验型的。在几十年的合作研究中,朗道和卡皮查互相取长补短,共同前进,成为现代物理学史上理论物理学家和实验物理学家密切配合的典范。,往年的友谊,1937 年初,卡皮查邀请朗道担任物理问题研究所理论分部的
10、主任,朗道非常愉快地接受了邀请。在研究所正式运作前两个月,朗道由哈尔科夫来到莫斯科,两人在这里开始了全面的合作。 卡皮查对朗道的工作颇为欣赏,他在写给苏联部长会议主席的信中说:“这个月,L1D1 朗道同志和我一道工作。他有物理学博士学位,是苏联最有天赋的理论物理学家。他将在所有和这个研究所的实验研究有关的理论课题上开展工作。经验表明,实验工作者和理论家的合作是从实验中产生领先理论的最好方式,而同时,实验结果应用于适合的理论分析,科学组织的所有成员都会因此获得广泛的科学兴趣。卡皮查和朗道是前苏联少有的几个获得诺贝尔物理学奖的物理学家,并且,他俩都是因为在低温物理方面的研究成果而被授予诺贝尔物理学
11、奖的。,共同的追求,朗道与卡皮查不仅在科学研究上趣味相投,在政治生活中也有类似的遭遇。他俩都曾不同程度地受到当时苏联政府的不公正待遇,甚至可以说是在一定程度上受到了迫害。他们的遭遇同样是因为他们各自的直率性格和对当时苏联政治气氛表现出的反感,类似的遭遇,朗道被捕的当天,卡皮查直接上书斯大林和莫托洛夫,说:“没有朗道,他的工作就无法进行下去,要么无罪释放朗道,要么他就辞职离开物理问题研究所。” 卡皮查在写给斯大林的信中说:“朗道是全苏联最重要的理论物理学家.我恳求您明察他的特殊才能,下令慎重审理他的案子。由于他的特殊才能,我常宽容他的行为。而且,我也不大相信朗道会有不忠诚的行为,尽管他有性格上的
12、缺点.” 1939 年4 月,他给当时苏联的第二号人物莫洛托夫写信。信中说:“最近我在对接近绝对零度时液氦的研究中发现了一些新的现象,将可能澄清这个现代物理学中最具奥秘的领域的某些问题。我准备在今后几个月内将部分工作予以发表。不过,我需要理论家的帮助。在苏联,只有朗道一个人从事我所要求的这方面理论研究,可惜,过去一年,他一直在监狱里。”,同时,他给贝利亚出具了担保信:“我提出释放物理学教授朗道的请求。我个人向内务部保证朗道在我的研究所内不会从事反对苏维埃政府的反革命活动,我还以最大努力保证他不会参与研究所以外的反革命活动。”在那个年代,卡皮查为了朗道这么做,无异于押上了自己的身家性命。朗道还是
13、被无罪释放,在这当中卡皮查的作用是关键性的。 多年后,在卡皮查70 寿辰时,朗道曾这样说:“今天看来,这样的控告似乎十分可笑,但那个时候,这可是性命攸关的事情。我在狱中度过了一年,显然无法再支持下去了。用不着说什么,在那些年月,卡皮查的举动需要大勇、大德和水晶般纯洁的个人品格。”,朗道和卡皮查在亲切交谈,生活中的朗道,喜欢诗歌,喜欢旅游,关心学生,喜欢做分类,喜欢看电影,不喜欢音乐,生活中的朗道,朗道特别喜欢看电影,并且在看电影的过程中不停的评论,有一次化学家夫人Martinova跟朗道去看电影,朗道觉得那个电影纯属垃圾,在电影院里大声评论,言辞极为激烈,弄得Martinova及其尴尬,后来朗
14、道发现自己是有点过分了,就安慰她说:“没事,我不说了,不过怪就怪那个导演,谁让他拍这么烂的片子!”,朗道有个习惯,喜欢诗,而且喜欢背诗。他能够用三种语言背诵普希金和莱蒙托夫的诗,有段时间苏联科学院物理问题研究所的每个星期二晚上,是朗道组织的诗会,由朗道出面邀请当时著名的文学家和诗人来朗诵诗歌,像叶甫图申柯,巴乌托夫斯基等等都来朗诵过。朗道听得非常认真。叶甫图申柯有一次被邀请来朗诵,由于朗道和他的学生听得极为入神,叶甫图申科朗诵完后竟没人鼓掌,诗人当时非常尴尬,突然,朗道站起来,手里拿着帽子,说:“We should show our hats to Yuevtushenko!”(我们应向叶甫图
15、申科脱帽致礼),这时爆发出雷鸣般的掌声。,朗道喜欢对物理学家、科学文章、乃至女性的美丽按对数尺度打分. 朗道用数学符号对理论物理学家分类:拉普拉斯算子代表头脑尖又坐得住者,如爱因斯坦;达兰贝尔算子代表头脑笨但坐得住者,如莫斯科大学的某些教授;他本人由描头脑虽尖但坐不住. 最后, 代表头脑笨又坐不住的人,例如伊万年科. 。,朗道非常喜欢郊游,每到周末,由Lifshitz驾车,去山里面或者别的地方郊游,Lifshitz的夫人回忆说,朗道极为陶醉于自然之美,热爱大自然。而且在郊游途中,朗道会不停的背诗,或者Lifshitz争论社会问题,政治问题。,朗道非常关心青年学生和小孩子,经常看到一群小伙子里三
16、层外三层围着朗道,朗道在向他们讲述。而且是不厌其烦的讲解。 朗道对学生不仅学术上关心,而且以他独特的方式关心他们的生活。朗道经常说:“what is happiness?”告诉学生,保持心情愉快最为重要。,朗道不喜欢音乐,有一次小提琴音乐会,他坐在底下烦得不得了,不停地说:“It is good that some guy can chop that box!”(如果有个家伙能上去把那个盒子(小提琴)砸了就好了!),有一次,爱因斯坦演讲,当主持人请听众对演讲者提问时,一位年轻人从座位上站起来说道:“爱因斯坦教授告诉我们的东西并不是那么愚蠢,但是第二个方程不能从第一个方程严格推出。它需要一个未经
17、证明的假设,而且它也不是按照应有的方式为不变的”。与会者都惊讶地回过头来注视这位似乎不知天高地厚的年轻人。爱因斯坦用心地听着,对着黑板思索片刻后对大家说:“后面那位年轻人说得完全正确诸位可以把我今 天讲的完全忘掉。”这位敢于提出爱因斯坦错误的年轻人,就是被人们誉为“科学怪杰”的前苏联物理学家朗道。,逸闻趣事,朗道的天才和才华成就使他过于自负对自己的智慧和直觉产生了太大的自信,使他目空四海,在他眼里世界上没有几个物理学家。他当了苏联科学院物理学部的主任后,科学研究中更加固执、武断,缺乏民主精神.在学术上朗道还多少有些“学阀”作风,有些被朗道枪毙掉的论文,后来被证明是极重要的,朗道留下了太多的遗憾,让后人为他惋惜。,从中我们能学到什么呢?,朗道的性格,虽生不逢时,虽历经风霜,虽经受怀疑,虽命运不济 但聪明的头脑、执着追求的精神、无可比拟的自信铸就了苏联史上的一个奇葩 然而过分的自信导致的无限的偏执却成为他迈向新一个台阶的一个绊脚石 但人无完人 朗道在物理学史上的地位却不是我们这些后辈可以多加评论和指点的 他的贡献及其背后的精神将永远存在于我们心中 使之成为我们前进的动力和支柱,我眼中的朗道,The end Thank you!,
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