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Lev Davidovich Landau俄罗斯物理学家

Lev Davidovich Landau俄罗斯物理学家
Lev Davidovich Landau俄罗斯物理学家
Anonim

列维·戴维多维奇· 兰道Lev Davidovich Landau),(1908年1月9日出生,[新样式],1908年,俄罗斯帝国巴库(现阿塞拜疆)— 1968年4月1日去世,俄罗斯莫斯科,苏联),苏联理论物理学家,创始人之一凝聚态量子理论的作者,该领域的开拓性研究获得1962年诺贝尔物理学奖。

兰道(Landau)是一个数学神童,非常恐怖。他的学校教育反映了1917年俄国革命后动荡时期根本性的教育改革的曲折。像许多第一代苏联科学家一样,兰道(Landau)并未正式完成某些教育阶段,例如高中。他也从未写过博士学位论文,因为学位被废除了,直到1934年才恢复。他确实在列宁格勒州立大学完成了物理学的本科课程,并于1924年至1927年在那里学习。1934年,兰道获得了博士学位。一个已经建立的学者。

在还是学生的时候,兰道发表了他的第一篇文章。那时,德国出现了一种新的量子力学理论,当时20岁的他抱怨说他来得太晚了,无法参加伟大的科学革命。到1927年,量子力学已基本完成,物理学家开始致力于相对论的概括,并将其应用于固态和核物理。兰道在列夫格勒物理技术学院的雅科夫一世·弗伦克尔(Yakov I. Frenkel)的研讨会上,然后在1929–31年的国外旅行中,在专业上日趋成熟。在苏联的津贴和洛克菲勒奖学金的支持下,他访问了苏黎世,哥本哈根和剑桥的大学,尤其是向物理学家沃尔夫冈·保利和尼尔斯·玻尔学习。朗道(Landau)在1930年指出了晶体中自由电子的量子化所产生的新效应,即朗道抗磁性,与保利(Pauli)早先提出的自旋顺磁性相反。兰道在与物理学家鲁道夫·皮尔斯(Rudolf Peierls)的联合论文中提出,物理学界又需要进行一场彻底的概念革命,以解决相对论量子理论中日益严峻的难题。

1932年,兰道回到苏联后不久,就搬到了哈尔科夫(现为哈尔科夫)的乌克兰物理技术研究所(UFTI)。UFTI最近由一群年轻的物理学家组织和管理,它闯入了核物理,理论和低温物理学的新领域。兰道与他的第一批学生-埃夫金尼·利夫休斯(Evgeny Lifshits),艾萨克·波美兰楚克(Isaak Pomeranchuk)和亚历山大·阿赫泽泽(Aleksandr Akhiezer),计算了量子电动力学的影响,并与研究所的列夫·舒布尼科夫(Lev Shubnikov)的低温实验实验室紧密合作,研究了金属,铁磁和超导性理论。1937年,Landau发表了他的二阶相变理论,其中系统的热力学参数不断变化,但对称性突然改变。

同年,政治问题导致他突然搬到莫斯科的彼得·卡皮察(Pyotr Kapitsa)的身体问题研究所。UFTI和哈尔科夫大学的制度冲突,以及Landau自己的反传统行为,在斯大林主义清洗的背景下被政治化,产生了危及生命的局面。1937年下半年,几名UFTI科学家被政治警察逮捕,包括舒布尼科夫在内的一些科学家被处决。监视跟随Landau到达莫斯科,在与两名同事讨论反斯大林派传单后,他于1938年4月在莫斯科被捕。一年后,Kapitsa通过写信给俄罗斯总理维亚切斯拉夫·莫洛托夫(Vyacheslav M. Molotov)设法使兰道从监狱中获释,他需要理论家的帮助才能了解液氦中发现的新现象。

Landau于1941年发表了有关Kapitsa在液态氦中超流态发现的量子理论解释。Landau的理论依赖于Frenkel和物理学家Igor Tamm较早提出的集体激发概念。许多原子粒子的集体运动的量化单位,这种激发可以用数学方式描述,就好像它是某种新颖的单个粒子,通常被称为“准粒子”。为了解释超流动性,Landau假定除了声子(声波的量子)外,还存在另一种集体激发,即子振子(涡旋运动的量子)。朗道的超流理论在1950年代赢得了接受,此前的几次实验证实了一些新的影响和基于其的定量预测。

1946年,兰道当选为苏联科学院的正式成员。他在物理问题研究所与Isaak Khalatnikov以及后来的Alexey A. Abrikosov一起组织了一个理论小组。新学生必须通过一系列具有挑战性的考试,称为Landau基本考试,才能加入小组。该小组的每周学术讨论会是莫斯科理论物理的主要讨论中心,尽管许多发言人无法应付其会议上普遍认为的毁灭性批评。多年来,Landau和Lifshits出版了他们的多卷理论物理学课程,这是面向全球几代研究学生的主要学习工具。

朗道小组的集体工作几乎涵盖了理论物理学的每个分支。1946年,他描述了等离子体中电磁波的朗道阻尼现象。朗道(Landau)与维塔利·金斯伯格(Vitaly L.Ginzburg)一起在1950年获得了超导的宏观(现象学)理论的正确方程。在1950年代,他和合作者发现,即使在重新归一化的量子电动力学中,也出现了新的发散困难(莫斯科零或兰道极)。耦合常数在某些能量下变为无穷或消失的现象是现代量子场论的重要特征。除了1941年的超流理论外,Landau在1956-58年还引入了另一种量子液体,其集体激发在统计上表现为费米子(例如电子,中子和质子)而不是玻色子(例如介子)。他的费米液体理论为现代金属中的电子理论提供了基础,也有助于解释He-3(氦的轻同位素)中的超流动性。在朗道和他的学生的著作中,准粒子法成功地应用于各种问题,并发展成为凝聚态理论必不可少的基础。

即使在1939年结婚后,兰道仍然坚持这样的理论,即工会绝不能限制双方的性自由。他不喜欢辩证唯物主义的自然哲学,特别是当应用于物理学时,但他确实坚持了历史唯物主义-马克思主义政治哲学-作为科学真理的一个例子。他恨约瑟夫·斯大林(Joseph Stalin)背叛了1917年革命的理想,并在1930年代后批评苏联政权不再是社会主义者,而是法西斯主义者。兰道意识到对他的较早的政治指控尚未正式撤销,兰多为苏联的原子武器项目进行了一些计算,但是在1953年斯大林去世后,他拒绝了对个人保护不再需要的机密工作。战后的科学崇拜为他晚年获得公众认可和对英雄的崇拜做出了贡献。1962年,兰道在一场车祸中受了重伤。医生设法挽救了他的生命,但他没有康复到足以重返工作的地步,死于随后的并发症。