列夫·达维多维奇·朗道

列夫·达维多维奇·朗道（英文：Lev Davidovich Landau，俄文：Лев Дави́дович Ланда́у，1908年1月22日 -1968年4月1日），苏联著名物理学家，凝聚态物理学奠基人，苏联科学领军人之一。

人物生平

早年经历

1908年1月22日，列夫·朗道出生于俄罗斯帝国巴库地区（今阿塞拜疆共和国的首都巴库）的一个犹太血统家庭，他的家庭特别崇尚科学且信奉犹太教，其父是一位在巴库油田工作的工程师，母亲曾在圣彼得堡接受过医学教育，担任过助产士，也做了很长时间的生理学研究工作，他的姐姐索菲娅后来成为一名化学工程师。朗道自幼聪明过人，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岁就熟练掌握微积分，但朗道从小性格傲慢，他从来不听课并对老师轻慢，经常和冒犯自己的同学斗殴。13岁中学毕业时朗道提出上大学的请求，但其父母因其年龄太小而将其送往巴库经济技术学院，但朗道对经济学毫无兴趣。1922年，他转到了巴库大学，同时攻读物理和化学两个学位。

青年朗道

游学欧洲

1924年，在巴库大学毕业后，16岁的朗道进入列宁格勒大学的物理系就读，列宁格勒大学是苏联20世纪20年代物理学研究的中心，朗道在这里第一次接触到了真正的理论物理学，学习期间朗道把全部的热情倾注于物理研究。1927年，朗道从列宁格勒大学毕业后，进入列宁格勒物理技术研究所读研究生，期间他发布自己的首批科学论文。两年后，苏联人民教育委员会（教育部）同洛克菲勒基金会的联合计划将朗道送到欧洲游学，首先朗道跟随玻尔在丹麦首都哥本哈根工作一年，他和玻尔共同撰文，论述量子电动力学和相对论量子理论中的测不准原理。之后他又到过英国、德国、瑞士、荷兰等国，在访问英国剑桥大学卡文迪许实验室期间，他结识了苏联人彼得·卡皮查，朗道根据卡皮查提出的问题，建立了金属中电子的抗磁性理论。

1931年朗道和父母在一起

回国效力

1931年春朗道从哥本哈根回到苏联，次年他被任命为哈尔科夫的乌克兰技术物理研究所的理论部主任，期间他以平均每六个星期一篇的速度发表论文，他一边从事关于第二类相变的研究，发表了一系列关于铁磁性原理的重要文章，一边在大学里教课并开始编写教科书。朗道是第一个提出把反铁磁性作为磁体特殊相的人，他创立了铁磁磁畴结构理论和铁磁共振理论，他还开始对超导进行理论研究。1934年，朗道未经论文答辩就被授予数理博士学位，次年升为哈尔科夫大学正教授，并在《消息报》上发表文章“资产阶级和当代物理学”，批判资产阶级的宗教迷信和金钱权力。在哈尔科夫除教学以外，朗道继续进行深入的科学研究，他开始对二阶相变的理论进行探索，1937年春，朗道离开哈尔科夫来到莫斯科物理问题研究所，朗道被所长卡皮查任命为研究所的理论部主任，同年他和孔克尔迪亚·德罗班特塞娃结婚。1938年4月28日，受苏联斯大林“大清洗”运动的影响，朗道以“德国间谍”的罪名突然被安全部门逮捕，被判处十年有期徒刑，同时被捕的还有他在哈尔科夫研究所的同事、朋友柯立兹和卢默尔，一年后在彼得·卡皮查等人的营救下获释。

中年的朗道

荣誉傍身

朗道获释之后，苏联当局不准其出国与同行交流，但没有限制他收徒授课，也没有禁止他用真名在国内外出版著作和发表论文，甚至没有为他参加科学院院士的评选设置障碍，于是朗道在1946年被选为苏联科学院院士。1951年，朗道被选为丹麦皇家科学院院士，朗道虽然厌恶研究核武器，但苏联当局仍两次授予其斯大林奖金，并于1954年授予他“社会主义劳动英雄”的称号，同时还获得两枚列宁勋章和三次国家奖。1956年，朗道又被选为荷兰皇家科学院院士。1958年，苏联原子能研究所为庆贺朗道的50寿辰，曾经送给他一块大理石板，板上刻了朗道平生工作中的10项最重要的科学成果，借用摩西十诫之名，把他在物理学上的贡献总结为“朗道十诫”。1959年，国际物理学大会在乌克兰基辅召开，朗道等人因接触过苏联核武器研究机密，而被通知不准出席，朗道获悉后感到不满，于是他表示抗议并宣布将苏联核武器机密捅出去，苏联当局被迫收回成命。1960年，朗道成为英国皇家学会会员，不久他又被选为美国国家科学院和美国文理学院院士，同年他被授予加拿大弗立兹·伦敦奖、联邦德国的马克斯·普朗克奖章。

1950年的朗道一家

晚年与逝世

1962年1月7日，朗道坐车到离莫斯科125公里的杜布纳去看望外甥女，但在途中遭遇车祸，车祸中的其他人都只是轻伤，唯有朗道多根骨头和头盖骨被撞裂，头脑和内脏严重受伤，医生几次宣布他已经临床死亡，昏迷两个月之后在物理学界同仁的救助下苏醒，并逐步恢复知觉和语言能力。不久朗道和栗弗席兹合著的理论物理学教程获得列宁科学奖金。1962年11月1日，诺贝尔奖委员会决定把当年的物理学奖授予朗道，以表彰他在二十多年前提出的液态氦超流动性理论、创作的《理论物理学教程》，但朗道由于身体原因而不能出国领奖，于是颁奖仪式专门为他首次破例在莫斯科举行，由瑞典驻苏联大使代表国王授奖。1965年，朗道的的学生知道其将不久人世，专门成立了以他的名字命名的物理研究所。1968年3月24日，朗道突然旧病复发，施行一次手术后病情稍有好转，3月31日肠道麻痹手术后病情恶化，同年4月3日，朗道在莫斯科与世长辞，享年60岁。

晚年的朗道

主要成就

朗道在理论物理学几乎所有领域都做出重要贡献，被称为“万能的物理学家”，他主要的成就包括引入量子力学中的重要概念——密度矩阵、创立电子抗磁性的量子理论（朗道抗磁性）、创立铁磁性的磁畴理论和反铁磁性的理论解释、创立二级相变的一般理论和超导体的中间态理论（朗道相变理论）、创立原子核的概率理论、创立液氦的超流理论（朗道超流理论）和量子液体理论、创立等离子体振动理论（朗道阻尼）、与金兹堡一起创立超导理论（金兹堡—朗道唯象理论）、创立基本粒子的电荷约束理论、创立费米液体的量子理论并提出弱相互作用的CP不变性。

朗道十诫

苏联原子能研究所在他50岁生日时，列举了他对物理学的十大重要贡献，并借用摩西十诫之名，苏联原子能研究所把他在物理学上的贡献总结为“朗道十诫”。其中包括引入了量子力学中的密度矩阵概念、金属的电子抗磁性的量子理论、二级相变理论、铁磁体的磁畴结构和反铁磁性的解释、超导电性混合态理论、原子核的统计理论、液态氦Ⅱ超流动性的量子理论、真空对电荷的屏蔽效应理论、费米液体的量子理论、弱相互作用的复合反演理论。

密度矩阵概念

朗道利用矩阵力学的思想处理了双原子分子的光谱的颇率、强度问题，1927年他在处理波动力学中的阻尼问题时首次引入了密度矩阵概念，从而完善了量子力学的描述，并构成了量子统计物理学中的一个最基本的物理量，量子统计的基本问题之一就是确定系统的密度算符。

金属的电子抗磁性

金属的电子抗磁性的量子理论的相关现象被称为朗道抗磁性，电子的相应能级被称为朗道能级，具体是均匀磁场中带电粒子的回旋轨道发生量子化，这些带电粒子能量在一系列分立的数值中取值，形成朗道能级，每一能级上电子的电子数量与外加磁场的强度成正比。

二级相变理论

朗道首次引入“序参量"(Order Parameter)的概念，并在此基础之上建立了二级相变理论，即为通常所说的朗道理论，二级相变理论为化学势的二阶偏微分发生突变的一类相变，相变时没有热效应和熵[shāng]变，但热膨胀系数，压缩系数，比热容这三个化学势的二阶偏微分量发生突变。朗道相变理论也是一种平均场理论，在数学形式上简明而物理内容丰富，在粗线条地说明相变行为上取得很大成功.尽管后来的研究表明，其结果在定量上大多与实验不符，但定性上是正确的，特别是提出了表征相变中对称性变化的物理量——序参量，这是朗道理论的最闪光之处。

费米液体理论

费米液体理论是描述足够低的温度下大多数金属的费米子相互作用的一般状态。朗道纠正了过去把费米液体看成是弱的非理想气体的做法，而是利用他在超流理论中发展起来的元激发图景来处理，并规定准粒子满足费米-狄拉克统计法，其基本假设包括费米液体的低激发态可以按照与理想费米气体相同的原则构成，二者有一一对应的关系、准粒子间的相互作用可以用某种平均场来描述、在没有外场并忽略自旋一轨道相互作用情况下，准粒子满足经典的玻尔兹曼分布，朗道的费米液体理论成功地预言了一种新的波动的存在。

超导理论

1937年，朗道发表一篇论文，他利用热力学势取极小值的要求从理论上证明前人的推测，即中间态下超导体由交替出现的超导层和正常层组成，而并不是特殊的状态。次年朗道利用自由能取极小值进一步证明，层的厚度在内部大些，在表面小些，越趋于表面，层的分裂越快，直到靠近表面时，层的厚度与磁场的穿透深度达到同一个数量级。直到四十年代末朗道才重新开始超导研究，并与他的学生金茨堡创立著名的超导电的唯象理论。

其他成就

他的另一些引人注目的贡献是：1937年利用费米气体模型推测恒星坍[tān]缩的质量，1946年在理论上预言等离子体静电振荡中不是由碰撞引起的耗散机制（称为朗道阻尼）的存在等等。过了18年后这一预言才由一些美国物理学家在实验上予以证实。此外朗道在物态相变研究、固体物理、超导领域、粒子物理学、核武器、天体物理学等领域做出贡献，比如提出DLVO理论、准粒子、伊万年科-朗道-卡勒方程、朗道分布、朗道轨距、朗道动力学方程、兰道杆、朗道磁化率、朗道势、朗道-斯奎尔喷气式飞机、朗道-莱维奇问题、朗道-霍普夫湍流理论、达里厄斯-朗道不稳定性、Landau-Lifshitz 气动声学方程、朗道-雷乔杜里方程、朗道-齐纳公式、朗道-利夫席茨模型、Landau-Lifshitz 赝张量、朗道-利夫希茨-吉尔伯特方程、朗道-波美兰丘克-米格达拉效应、朗道-杨定理、朗道原理、斯图尔特-朗道方程、超流动性等课题理论。

1961年玻尔与朗道在莫斯科

人物著作

朗道一生的著作多达120余部，涉及到当时物理学的各个领域。朗道的许多著作分别在美国、日本、中国、英国、波兰、南斯拉夫翻译出版，尤其是在英国还翻译出版了他的全套《理论物理学教程》。

社会职务

人才培养

编著教材

指导学生

朗道从哈尔科夫开始就致力于为苏联科学界培养理论物理学家，他通过标准考试、每星期一次的讨论会和副博士论文的撰写，选择符合朗道标准的理论物理学家，朗道的学生被当时人成为“朗道学派”。据1967年10月苏联《物理学成就》杂志发表的“苏联物理学50年”一文，以及朗道50岁寿辰时收到的“理论物理学扑克牌”，朗道学派的科学家如下：

人物荣誉

人物轶事

半生狂狷

朗道从小性格就很傲骄，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。学术生涯他专挑地位非凡、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；对于爱因斯坦他也以目中无人的语气嘲讽。物理学界费米逝世后，朗道非常惋惜地慨叹自己就是最后一位全能物理学家。

对驴讲经

朗道担任教师期间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即著名的“朗道位垒”，“朗道位垒”除考察数学内容外，理论物理学的重要分支也几乎在考试范围内，朗道逝世前仅有43人冲破“位垒”，其中许多人后来成为博士、教授和苏联科学院的院士。此外朗道经常训斥学生，对于朗道来说，他的学生们基本都是愚蠢的驴子，后来朗道讲课时的情景被传为“对驴讲经图”，图中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。

晚年的朗道

人物评价

苏联莫斯科物理问题研究所所长彼得·卡皮查评价：“他在我们的研究所里也是个不易相处的人，不过加以提醒尚能改正，由于他的特殊天赋，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，尽管他有性格上的缺点。”朗道自己评价：“费米（物理学家）去世后我就是最后一位全能物理学家了。”瑞典籍捷克著名核物理学家弗·杨诺赫评价：“（朗道）他的一生都是非凡的，他在科学上和在生活上一样，喜欢打破陈规旧习，爱好标新立异，从而引起人们的注目。他在科学上创立了不朽的业绩，使他的名字进入本世纪上半叶最著名的十二位物理学家的行列。”德国著名物理学家尼耳斯·玻尔评价：“我不能想象，像朗道教授这样把毕生献给科学事业的人会做无关的事。他那正直的性格，我是给予很高评价的……这位天才的富有成效的科学家，应有机会重新参与对人类进步有着重要意义的科学研究工作。”中国西南师范大学物理教授罗世全评价：“朗道不仅对他的学生有极大的科学影响，而且在整个科学生涯乃至一生中都是如此地民主。”

个人生活

家世背景

列夫·达维多维奇·朗道是一位信奉犹太教的科学家，拥有犹太血统。他的父亲是大卫·利沃维奇·朗道，职业为石油工程师。他的母亲名为柳博芙·维尼亚米诺芙娜·加尔卡维-朗道，她的职业是医生。他的父母都出生于莫吉廖夫地区，并且都曾是莫吉廖夫文理中学（Mogilev gymnasium）的学生，后来，他们迁移到巴库，并在那里继续了他们的生活和事业。

婚姻家庭

在1937年，列夫·达维多维奇·朗道娶了孔克尔迪亚·德罗班特塞娃为妻，他们育有一位独生子，这个孩子后来成长为一名实验物理学家。

人物争议

由于朗道本人出狱时签下严守秘密的保证书，苏联国家安全委员会克格勃对此也保持沉默，因此朗道被关进监狱的原因，一直是科学史家争论不休的问题，目前流传出两种说法：第一，1989年朗道妻子的侄女出版了朗道传记的第四个版本，她在书中声称朗道1938年被捕是因为一个被他辞退的学生心生怨恨，诬告老师充当德国间谍，但此说法遭到当事人的反驳和控告，被告只得登报道歉了事；第二，1991年克格勃人员在《共产党中央委员会通报》的期刊上公开刊登文章“列夫·朗道：狱中一年”，文中提到朗道的审讯记录、他的个人自白以及其他有关文件，其中表明朗道等人确曾有过推翻斯大林和苏维埃政权的企图，而且从事过有纲领、有组织、有预谋的活动，比如他参与起草反法西斯工人党的传单，传单预定在五一劳动节散发，但内务部（克格勃的前身）提前三天动手将该党剿灭，朗道最终以反革命组织头目的罪名被逮捕。

人物关系

后世纪念

1971年，苏联及俄罗斯理论物理学领域的最高奖被命名为“朗道奖”，后来于1992年又改名为“朗道金质奖章”，次年苏联天文学家柳德米拉·雀尼克发现的小行星2142以朗道命名，月球上的朗道环形山也是以之命名。此外在列夫·朗道的故乡阿塞拜疆巴库，有以他命名的朗道中学，这所学校取“列夫”（Лев）一名的俄文含义“雄狮”作为其校徽。2008年6月22—26日，俄国科学院物理学部在莫斯科州切尔诺戈洛夫卡举行朗道诞辰100周年纪念会议，并回顾现代理论物理的前沿。2019年，朗道诞辰111年之际，Google在首页放上了纪念朗道的涂鸦。2020年，俄罗斯导演伊利亚·赫尔扎诺夫斯基（Ilya Khrzhanovsky）历时约10年拍摄好的系列电影《列夫·朗道》（DAU）开始陆续上映，希腊裔指挥家提奥多·库伦奇斯（Teodor Currentzis）在片中饰演朗道，该片获得了第70届柏林电影节最佳艺术贡献奖。

注释

展开[a]“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

参考资料

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