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列夫·達維多維奇·朗道

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列夫·達維多維奇·朗道(俄文:Лев Дави́дович Ланда́у,英文:Lev Davidovich Landau,1908年1月22日—1968年4月1日),出生於俄羅斯帝國巴庫,物理學家,蘇聯科學院院士,諾貝爾物理學獎獲得者,生前是前蘇聯科學院物理問題研究所理論部負責人 [2] 
列夫·達維多維奇·朗道於1924年從巴庫國立大學畢業;1927年從列寧格勒大學畢業,成為前蘇聯科學院列寧格勒技術物理研究所研究生;1929年至1931年先後在德國瑞士荷蘭英國比利時丹麥進修訪問;1931年回到前蘇聯;1932年在哈爾科夫的烏克蘭科學院物理技術研究所工作,並擔任理論物理部主任;1934年獲得列寧格勒技術物理研究所物理與數學科學博士學位;1937年擔任前蘇聯科學院物理問題研究所理論部負責人,並在莫斯科羅蒙諾索夫國立大學任教;1938年冬被捕入獄;1940年在彼得·卡皮查的擔保下獲釋;1946年當選為前蘇聯科學院院士;1962年去杜布納聯合原子核研究所途中遭遇車禍,同年獲得諾貝爾物理學獎 [6]  ,由於身體原因,頒獎儀式專門為他破例在莫斯科舉行;1968年4月1日在莫斯科逝世,享年60歲 [2] 
列夫·達維多維奇·朗道的研究工作涵蓋了從流體力學量子場論的各個理論物理學分支 [6] 
中文名
列夫·達維多維奇·朗道
外文名
(俄文)Лев Давидович Ландау
(英文)Lev Davidovich Landau
國    籍
俄羅斯
民    族
猶太人
出生地
俄羅斯帝國巴庫
出生日期
1908年1月22日
逝世日期
1968年4月1日
畢業院校
列寧格勒技術物理研究所
職    業
教育科研工作者
主要成就
1946年當選為前蘇聯科學院院士
1962年獲諾貝爾物理學獎
性    別
學    位
博士

列夫·達維多維奇·朗道人物生平

1931年朗道和父母在一起 1931年朗道和父母在一起
1908年1月22日,列夫·達維多維奇·朗道出生於俄羅斯帝國巴庫(現阿塞拜疆)的一個知識分子家庭。
1912年,4歲能閲讀書籍,7歲學完中學數學課程,12歲學會微分,13歲學會積分,13歲中學畢業後遵從父親的意願,選了一個“實用”專業,同他姐姐一起到巴庫經濟技術學校學習財經。
朗道在學習中 朗道在學習中
1922年,14歲轉入巴庫國立大學(Baku State University)學習數學、物理學和化學,但他最終沒有修完化學專業。
1924年,從巴庫國立大學畢業後來到了聖彼得堡,此時正值列寧去世,聖彼得堡被易名為列寧格勒,於是列夫·達維多維奇·朗道進入了同時易名的列寧格勒國立大學(Leningrad State University)物理系學習。
中年的朗道 中年的朗道
1927年,19歲生日前兩天從列寧格勒大學畢業,成為蘇聯科學院列寧格勒技術物理研究所(Leningrad Physico-Technical Institute)的研究生。
1929年10月,在前蘇聯政府人民教育委員部(Soviet government-People's Commissariat for Education)旅行獎學金(travelling fellowship)以及洛克菲勒基金會獎學金(Rockefeller Foundation fellowship)的資助下出國進修訪問。
1930年4月,經過在德國哥廷根萊比錫短暫停留後,前往丹麥哥本哈根(Copenhagen)的尼爾斯·玻爾理論物理研究所(Niels Bohr's Institute for Theoretical Physics)工作到5月;之後前往英國劍橋保羅·狄拉克(Paul Dirac)一起工作;9月至11月在哥本哈根,12月至1931月1日在瑞士蘇黎世(Zurich)與沃爾夫岡·泡利(Wolfgang Pauli)一起工作。
1931年2月—3月,第三次到哥本哈根,之後回到前蘇聯,初期仍在列寧格勒物理研究所工作。
晚年的朗道 晚年的朗道
1932年,在哈爾科夫的烏克蘭科學院物理技術研究所工作,並擔任理論物理部主任。
1933年,短期訪問哥本哈根。
1934年,在沒有經過論文答辯的情況下,獲得物理與數學科學(Physical and Mathematical Sciences)博士學位;同年,短期訪問哥本哈根。
1935年,擔任哈爾科夫國立大學(Kharkiv National V.N.Karazin University)教授。
1937年,在一次與哈爾科夫國立大學理工學院院長髮生口角後離開學校,應莫斯科物理問題研究所所長彼得·卡皮查(Пётр Леонидович Капица)之邀,到該所主持理論物理方面的工作,彼得·卡皮查把研究所理論部主任的位子給了他,並在那裏一直工作到逝世。
1938年4月,被捕後關押在內務人民委員部盧比揚卡監獄(NKVD's Lubyanka prison)直到1939年4月。
1940年,在彼得·卡皮查的擔保下得以於釋放。
1946年,當選為前蘇聯科學院院士。
1962年1月7日晨,去杜布納聯合原子核研究所途中,乘車時和載重汽車相撞,列夫·達維多維奇·朗道在車禍中朗道斷了11根骨頭並頭骨骨折,經過治療,保住了生命,但是留下了嚴重的後遺症,使他已經失去了做物理學研究的能力。同年年底,獲得諾貝爾物理學獎,但是由於他的健康不允許他遠行,頒獎儀式專門為他破例在莫斯科舉行,由瑞典駐蘇聯大使代表國王授獎 [1] 
1968年4月1日,在莫斯科逝世,享年60歲 [8] 

列夫·達維多維奇·朗道主要成就

列夫·達維多維奇·朗道科研成就

  • 科研綜述
列夫·達維多維奇·朗道於1927年引入量子力學中的重要概念——密度矩陣(density matrix);1930年創立電子抗磁性的量子理論(相關現象被稱為朗道抗磁性,電子的相應能級被稱為朗道能級);1935年創立鐵磁性的磁疇理論和反鐵磁性的理論解釋;1936—1937年創立二級相變的一般理論和超導體的中間態理論(相關理論被稱為朗道相變理論和朗道中間態結構模型);1937年創立原子核的概率理論;1940—1941年創立液氦的超流理論(Theory of superfluidity of liquid 4He,被稱為朗道超流理論)和量子液體理論;1946年創立等離子體振動理論(Theory of Landau damping of electronic plasma oscillations,相關現象被稱為朗道阻尼);1950年與金茲堡一起創立超導理論(Ginzburg-Landau theory of superconductivity,金茲堡—朗道唯象理論);1954年創立基本粒子的電荷約束理論:1956—1958年創立了費米液體的量子理論(被稱為朗道費米液體理論,Landau theory of Fermi liquids),並提出了弱相互作用的CP不變性(CP conservation in weak interactions) [11]  [22] 
  • 學術論著
列夫·達維多維奇·朗道一生期刊論文、學術著作有120餘部 [9]  ,代表著作、論文如下 [10] 
Landau L. The theory of phase transitions[J]. Nature, 1936, 138(3498): 840-841.
Landau L D, Rumer G. The cascade theory of electronic showers[J]. Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences, 1938, 166(925): 213-228.
Landau L D, Lífshíts E M. Electrodynamics of continuous media[M]. Oxford: Pergamon press, 1946.
Landau L D. On the theory of the Fermi liquid[J]. Sov. Phys. JETP, 1959, 8(1): 70.
Landau L D. On analytic properties of vertex parts in quantum field theory[J]. Nucl. Phys, 1960, 13.
Landau L D, Lifshitz E M, Kosevich A M, et al. Theory of elasticity: volume 7[M]. Elsevier, 1986.
Landau L D, Smorodinskiĭ I A A. Lectures on nuclear theory[M]. Courier Corporation, 1993.
Landau L D, Lifshitz E M. Quantum mechanics: non-relativistic theory[M]. Elsevier, 2013.
Landau L D. The classical theory of fields[M]. Elsevier, 2013.

列夫·達維多維奇·朗道人才培養

  • 編著教材
朗道重視教學工作,先後在哈爾科夫國立大學、莫斯科大學等學校教授理論物理,撰寫了很多物理學教材。其中與學生慄弗席茲(Evgeny Lifshitz,也翻譯為:葉夫根尼·利夫希茨)合作完成的多卷本《理論物理學教程(Course of Theoretical Physics)》從1938年開始陸續出版 [12]  ,之後分別在美國、日本、中國、英國、波蘭、南斯拉夫翻譯出版 [39] 
名稱
作者
時間
備註
出版社
標準書號
理論物理學教程(第1卷)(涵蓋拉格朗日和哈密頓形式論中沒有狹義相對論或廣義相對論的經典力學)
朗道,慄弗席茲
1960
力學(第1版)
佩加蒙出版社
B0006AWV88
1969
力學(第2版)
佩加蒙出版社
978-0-201-04146-0
1976
力學(第3版)
巴特沃斯—海涅曼
978-0-7506-2896-9
理論物理學教程(第2卷)(涵蓋粒子相對論力學,以及場的經典場論,特別是狹義相對論和電磁學,廣義相對論和引力)
朗道,慄弗席茲
1951
經典場論(第1版)
艾迪生—韋斯利
B0007G5B42
1959
經典場論(第2版)
佩加蒙出版社

1971
經典場論(第3版)
佩加蒙出版社
978-0-08-016019-1
1975
經典場論(第4版)
巴特沃斯—海涅曼
978-0-7506-2768-9
理論物理學教程(第3卷)(涵蓋沒有狹義相對論的量子力學)
朗道,慄弗席茲
1958
量子力學:非相對論理論(第1版)
佩加蒙出版社

1965
量子力學:非相對論理論(第2版)
佩加蒙出版社

1977
量子力學:非相對論理論(第3版)
佩加蒙出版社
978-0-08-020940-1
理論物理學教程(第4卷)(原始版本包括兩本書,分為第1和第2部分。第一部分涵蓋相對論量子力學和相對論量子場論的一般方面,量子電動力學。第二部分繼續量子電動力學以及當時已知的強相互作用和弱相互作用)
別列斯特斯基、弗拉基米爾·利夫希茨、葉夫根尼·皮塔耶夫斯基、列夫
1971
相對論量子理論(第1版)
佩加蒙出版社
978-0-08-017175-3
1982
量子電動力學(第2版)
巴特沃斯—海涅曼
978-0-7506-3371-0
理論物理學教程(第5卷)(涵蓋一般統計力學和熱力學及其應用,包括化學反應,相變和凝聚態物理)
朗道
1938
統計物理(第1版)
克拉倫登出版社
B00085BKZG
1951
統計物理(第1版)


1968
統計物理(第2版)


朗道,慄弗席茲
1980
統計物理(第3版)
巴特沃斯—海涅曼
978-0-7506-3372-7
理論物理學教程(第6卷)(涵蓋流體力學,從理想流體到粘性流體,包括一章關於相對論流體力學,另一章關於超流體)
朗道,慄弗席茲
1959
流體力學(第1版)
佩加蒙出版社
978-0-08-009104-4
1987
流體力學(第2版)
巴特沃斯—海涅曼
978-0-08-033933-7
理論物理學教程(第7卷)(介紹固體的彈性理論,包括粘性固體,位錯晶體中的振動和波,以及液晶力學的一章)
朗道,慄弗席茲
1959
彈性理論(第1版)
佩加蒙出版社

1970
彈性理論(第2版)
佩加蒙出版社
978-0-08-006465-9
1986
彈性理論(第3版)
巴特沃斯—海涅曼
978-0-7506-2633-0
理論物理學教程(第8卷)(涵蓋材料中的電磁學,包括凝聚態物理學的各種主題,一章關於磁流體動力學,另一章關於非線性光學)
朗道,慄弗席茲
1960
連續介質的電動力學(第1版)
佩加蒙出版社
978-0-08-009105-1
1984
連續介質的電動力學(第2版)
巴特沃斯—海涅曼
978-0-7506-2634-7
理論物理學教程(第9卷)(以原始統計物理學書籍為基礎,在凝聚態理論中有更多的應用)
慄弗席茲,皮塔耶夫斯基
1980
凝聚態理論(第1版)
巴特沃斯—海涅曼
978-0-7506-2636-1
理論物理學教程(第10卷)(介紹動力學理論在凝聚態理論以及金屬、絕緣體和相變方面的各種應用)
利夫希茨、葉夫根尼·皮塔耶夫斯基、列夫
1981
物理動力學(第1版)
佩加蒙出版社
978-0-7506-2635-4
  • 指導學生
列夫·達維多維奇·朗道一生指導的學生很多都成為蘇聯物理學和空間科學領域的帶頭人,其中有十幾位當選為院士,其中包括:
姓名

榮譽表彰
列夫·彼得羅維奇·皮塔耶夫斯基(英語:Lev Pitaevskii,俄語:Лев Петро́вич Пита́евский,1933年1月18日—2022年8月23日) [20] 
博士生
俄羅斯科學院院士
阿列克謝·阿列克謝耶維奇·阿布里科索夫(英語:Alexei Abrikosov,俄語:Алексе́й Алексе́евич Абрико́сов,1928年6月25日—2017年3月29日) [19] 
博士生
前蘇聯科學院院士、美國國家科學院院士、英國皇家學會外籍院士、2003年諾貝爾物理學獎
亞歷山大·伊里奇·阿基澤爾 (英語:Aleksandr Akhiezer,俄語:Алекса́ндр Ильи́ч Ахие́зер,1911年10月18日—2000年5月4日) [18] 
博士生

伊戈爾·耶希耶列維奇·賈拉辛斯基(英語:Igor Dzyaloshinskii,俄語: И́горь Ехие́льевич Дзялоши́нский,1931年2月1日—2021年7月14日) [17] 
博士生
前蘇聯科學院通訊院士、美國藝術與科學院名譽外籍院士
葉夫根尼·米哈伊洛維奇·利夫希茨(英語:Evgeny Lifshitz,俄語:Евге́ний Миха́йлович Ли́фшиц,1915年2月21日—1985年10月29日)
博士生
前蘇聯科學院院士
列夫·彼得羅維奇·戈爾科夫(也譯為維塔利·金茨堡,英語:Vitaly Lazarevich Ginzburg,俄語:Лев Петро́вич Горько́в,1916年10月4日—2009年11月8日) [16] 
博士生
前蘇聯科學院院士、2003年諾貝爾物理學獎
伊薩克·馬爾科維奇·哈拉特尼科夫(英語:Isaak Khalatnikov,俄語:Исаак Маркович Халатников,1919年10月17日—2021年1月9日) [15] 
博士生
前蘇聯科學院院士、英國皇家學會外籍院士
羅奧特·薩格捷耶夫(英語:Roald Sagdeev,俄語:Роальд Зиннурович Сагдеев,1932年12月26日—) [14] 
博士生
俄羅斯科學院院士
伊薩克·雅科夫列維奇·波梅蘭丘克(英語:Isaak Pomeranchuk,俄語:Исаа́к Я́ковлевич Померанчу́к,1913年5月20日—1966年12月14日) [13] 
博士生
前蘇聯科學院院士

列夫·達維多維奇·朗道榮譽表彰

時間
榮譽表彰
授予單位
1946年
前蘇聯科學院院士
前蘇聯科學院(USSR Academy of Sciences)
1946年
斯大林獎(Stalin Prize)
前蘇聯人民委員會
1949年
斯大林獎
前蘇聯人民委員會
1951年
丹麥皇家科學院院士(Member) [43-44] 
丹麥皇家科學院(Danish Royal Academy of Sciences)
1953年
斯大林獎
前蘇聯人民委員會
1954年
社會主義勞動英雄(Hero of Socialist Labour)

1956年
荷蘭皇家科學院院士(Member) [44] 
荷蘭皇家科學院(Netherlands Royal Academy of Sciences)
1959年
倫敦物理學會榮譽會員
倫敦物理學會(London Physical Society)
1960年
美國國家科學院外籍院士(International Member) [45] 
美國國家科學院(National Academy of Sciences)
1960年
美國藝術與科學院外籍院士(International Member)
美國藝術與科學院(American Academy of Arts and Sciences)
1960年
英國皇家學會外籍院士(Overseas Member) [47] 
英國皇家學會(Royal Society)
1960年
馬克斯·普朗克獎章(Max Planck Medal) [40-41] 

1960年
菲列茲·倫敦獎(Fritz London Memorial Prize) [42] 
國際純粹物理和應用物理聯合會(International Union of Pure and Applied Physics)
1962年
法國物理學會榮譽會員
法國物理學會(Physical Society of France )
1962年
列寧科學獎(Lenin Science Prize)

1962年
諾貝爾物理學獎(Nobel Prize in Physics) [1] 

參考資料來源: [4]  [46]  [48] 

列夫·達維多維奇·朗道個人生活

  • 家世背景
1950年的朗道一家 1950年的朗道一家
列夫·達維多維奇·朗道具有猶太血統,信奉猶太教,他的父親大衞·利沃維奇·朗道(David Lvovich Landau)是一名石油工程師,母親柳博芙·維尼亞米諾芙娜·加爾卡維-朗道(Lyubov Veniaminovna Garkavi-Landau)是一名醫生,兩人都從莫吉廖夫來到巴庫,都畢業於莫吉廖夫文理中學(Mogilev gymnasium) [24] 
  • 婚姻家庭
1937年,列夫·達維多維奇·朗道與孔克爾迪亞·德羅班特塞娃(Kora Landau-Drobantseva)結婚,他們的獨生子後來成為實驗物理學家 [21] 

列夫·達維多維奇·朗道人物評價

列夫·達維多維奇·朗道可以説是最偉大,最全能的物理學家之一,他的工作跨越了非常廣泛的範圍,並對包括凝結物理物理,等離子體,高能量和粒子物理學,流體動力學,天體物理學,重力,彈性等的所有物理領域產生了相當大的影響(Lev Davidovich Landau was arguably one of the greatest and most versatile physicists. His work spans a very wide range and has had a considerable impact on all areas of physics including condensed matter physics, plasma, high energy and particle physics, fluid dynamics, astrophysics, gravitation, elasticity, etc. ) [49] (《物理教育(Physics Education)》評)
列夫·達維多維奇·朗道是一位多產的研究者和傑出的教師,對許多不同的物理學領域做出了重要貢獻(He was a prolific researcher and outstanding teacher and made fundamental contributions to a number of different fields of physics) [23] (美國物理學會評)

列夫·達維多維奇·朗道人物爭議

  • 錯失諾獎
列夫·達維多維奇·朗道在學術上有些“學閥”作風,有些被他槍斃掉的論文,後來被證明是極重要的。1956年,蘇聯物理學家約瑟夫·沙皮羅(I. S. Shapiro)在對介子衰變的研究中 [50]  ,發現了介子衰變過程中宇稱不守恆。他向朗道介紹了自己的發現,朗道過於相信自己的直覺,對此不以為然。他認為,宇稱一直是守恆的,無論是在宏觀狀態還在微觀狀態。他相信,凡是與他的物理直覺不合的想法,必定是錯誤的。所以當沙皮羅將自己的研究成果寫成論文請他審閲時,他卻連看也不看,若無其事地將它扔在一邊。幾個月之後,楊振寧李政道提出了約瑟夫·沙皮羅已經發現的弱相互作用下宇稱不守恆的理論,之後由吳健雄用實驗做出了證明,1957年,楊振寧和李政道獲得諾貝爾物理學獎,而約瑟夫·沙皮羅因為列夫·達維多維奇·朗道的隨手一扔,雖然發現在先,最終與諾貝爾獎失之交臂 [5]  [25] 

列夫·達維多維奇·朗道人物影響

  • 朗道位壘
在烏克蘭哈爾科夫,朗道理論物理系(Landau’s theoretical physics department)也被稱為朗道學校(Landau School),學生在入學前必須參加一系列全面考試,稱為理論最低要求(Theoretical Minimum),後來也被稱為“朗道位壘”。參加考試的學生到達朗道公寓(Landau’s apartment)後進入另一個只有一張桌子和一些紙的房間進行考試。從1934年到1961年只有43名學生通過了這項考試,其中許多人後來成為博士、教授和前蘇聯科學院院士 [26] 
  • 朗道學派
列夫·達維多維奇·朗道因他個人的才華,研究範圍,教學計劃,包括教科書和理論最低限度,使得他周圍學生、同事形成了一個獨具特色的“朗道學派”(Landau school),這也是蘇聯與德國物理學長期聯繫(long‐standing ties )的產物,也是他個人與尼爾斯·玻爾等人物互動的智力發展(intellectual development in interaction)的產物 [27] 
  • 物理名詞
中文
英文
備註
DLVO theory
以Boris Derjaguin和Lev Landau,Evert Verwey和Theodoor Overbeek命名,定量解釋了水分散體的聚集和動力學穩定性,並描述了帶電錶面之間通過液體介質相互作用的力 [28] 
費米液體理論(朗道—費米液體理論)
Fermi liquid theory(Landau–Fermi liquid theory)
描述足夠低的温度下大多數金屬的費米子相互作用的一般狀態 [29] 
準粒子
Quasiparticle
一種發生在微觀複雜系統的突現現象 [30] 
伊萬年科—朗道—凱勒方程
Ivanenko–Landau–Kähler equation
狄拉克方程的幾何類比,可以使用拉普拉斯-德拉姆算子在任何偽黎曼流形上定義 [31] 
朗道阻尼
Landau damping
等離子體中由於波和粒子之間的共振導致的波阻尼,是一種無碰撞阻尼 [32] 
朗道分佈
Landau distribution
穩定分佈的一個特例,具有的“長尾”現象,這種分佈的各階矩(如數學期望與方差)都因發散而無法定義 [33] 
朗道規範
Landau gauge
齊次常數場 [34] 
朗道動力學方程
Landau kinetic equation
弱耦合帶電粒子在等離子體中進行庫侖碰撞的輸運方程 [35] 
朗道極點(或莫斯科零點,或朗道幽靈)
Landau pole
量子場論的耦合常數(相互作用強度)變得無限的動量(或能量)尺度 [36] 
朗道抗磁性
Landau susceptibility
描述自由電子氣體中抗磁性的理論 [37] 
朗道自由能
Landau potential
統計力學中使用的一個量,特別是在開放系統的不可逆過程裏使用
朗道量子化
Landau quantization
均勻磁場中帶電粒子的迴旋軌道發生的量子化 [38] 
朗道理論
Landau theory

朗道—斯奎爾噴氣式飛機
Landau–Squire jet

朗道—列維奇問題
Landau–Levich problem

朗道—霍普夫湍流理論
Landau–Hopf theory of turbulence

金茨堡—朗道理論
Ginzburg–Landau theory

達裏厄斯—朗道不穩定性
Darrieus–Landau instability

朗道—利夫希茨氣動聲學方程
Landau–Lifshitz aeroacoustic equation

朗道—雷喬杜裏方程
Landau–Raychaudhuri equation

朗道—齊納公式
Landau–Zener formula

朗道—利夫希茨模型
Landau–Lifshitz model

朗道—利夫希茨偽張量
Landau–Lifshitz pseudotensor

朗道—利夫希茨—吉爾伯特方程
Landau–Lifshitz–Gilbert equation

朗道—波美蘭丘克—米格達爾效應
Landau–Pomeranchuk–Migdal effect

朗道—楊定理
Landau–Yang theorem

朗道原理
Landau principle

斯圖爾特—朗道方程
Stuart–Landau equation

列夫·達維多維奇·朗道後世紀念

  • 朗道理論物理研究所
朗道紀念郵票 朗道紀念郵票
1965年,列夫·達維多維奇·朗道的學生和同事創立了朗道理論物理研究所(Landau Institute for Theoretical Physics),位於莫斯科附近的切爾諾戈洛夫卡鎮,並由伊薩克·哈拉特尼科夫(Isaak Khalatnikov)領導了三十年 [7] 
  • 朗道紀念會議
2008年6月22—26日,在俄羅斯莫斯科州切爾諾戈洛夫卡舉行列夫·達維多維奇·朗道誕辰100週年紀念會議,並回顧現代理論物理的前沿 [3] 
參考資料
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