2023年12月5日发(作者：)
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后量子力学时代两个超级聪明的大脑：朗道和费曼
季燕江1（北京科技大学、物理系，100083）
2004/05/22
摘要：朗道和费曼是量子力学建立后，公认最伟大的物理学家，他们对理论物理的贡献是多方面的，并且都是最出色的物理教育家。
关键词：朗道 费曼 量子力学 物理学史
URL：/eprint/abs/
朗道（Lev Landau，1908-1968，出生于前苏联的巴库，1962年诺贝尔物理奖）和费曼（Richard
Feynman，1918-1988，出生于美国纽约，1965年诺贝尔物理奖）都是公认的最有个性的理论物理学家并且各自拥有大量的崇拜者。作为来自冷战时代两大敌对阵营的天才骄子，把朗道和费曼拿到一起对比是很有意思的。有趣的是除朗道是前苏联人，费曼是美国人外，我们发现在他们的身上有很多共同点，简直就像是一对异国孪生兄弟。
左图：朗道（1908-1968）； 右图：费曼（1918-1988）。
在物理学上，朗道的贡献是多方面的，借用摩西十诫之名，人们把朗道在物理学上的贡献总结为“朗道十诫”，这10项成果是：量子力学中的密度矩阵和统计物理学（1927）；自由电子抗磁性的理论（1930）；二级相变的研究（1936～1937）；铁磁性的磁畴理论和反铁磁性的理论解释（1935）；超导体的混合态理论（1934）；原子核的几率理论（1937）；氦4超流性的量子理论（1940～1941）；基本粒子的电荷约束理论（1954）；费米液体的量子理论（1956）；弱相互作用的CP不变性（1957）。
费曼的科学工作也同样涉及到多个领域。其中最重要的是量子力学路径积分理论以及他以路
1 Email: jyj@ 径积分的形式写出的整个量子电动力学（QED），使之具有相对论协变的形式，并且通过重整化的方法避开了发散的困难，解决了电子的自能问题。利用这样的理论，就可以相当精确地计算出兰姆位移和电子的反常磁矩等用旧有的理论无法处理的问题。在此过程中，他还发展了在场论中十分重要的费曼图技术。今天，路径积分、费曼图已经成为理论物理学家通用的语言，恰似微积分对牛顿力学的重要性一样。
朗道和费曼都不约而同的用女人和性来表达自己对物理学的热爱。费曼表示研究物理对他来说就象是性，虽然很少有功利的用途，但又绝对不能缺少。朗道也曾经酸溜溜地表示：“漂亮姑娘都和别人结婚了，现在只能追求一些不太漂亮的姑娘了。”这里漂亮姑娘指的是量子力学，量子力学是现代物理学的基础，于上个世纪30年代由海森堡、薛定谔和狄拉克三位物理学家建立，朗道因为比他们小几岁所以没能赶上这次物理学史上最关键的淘金行动。
从朗道和费曼的科学工作看，我们很难区分出哪一个更“厉害”一些。朗道的工作大多集中在凝聚态物理学，被认为是凝聚态物理学（Condensed Matter Physics）这一现代物理最大分支的创建者2。不过朗道对自己“生不逢时”，没能赶上量子力学的创建，一直耿耿于怀。而费曼的工作则主要集中在量子场论，他的量子力学路径积分理论被认为是量子力学的第三种等价理论形式3。这个工作是足够让朗道羡慕的，可以说朗道想把自己的名字与量子力学创建者联系起来的愿望部分地被费曼实现了。
朗道和费曼同时又都是优秀的教育者，如果我们走进任何一个大学的图书馆，我们会发现以朗道或费曼为作者的物理教材和讲义是最多的并且是最受欢迎的。这其中朗道的《理论物理学教程》和《费曼物理学讲义》是最被大家津津乐道的。除此之外，朗道还有一套《大众物理学》专门写给高中生和大学低年级水平读者的；而费曼也有《统计力学讲义》、《量子电动力学讲义》等研究生水平的教材。看来两个人都有使用自己风格叙述“全部”物理学的嗜好。但有趣的是，朗道和费曼几乎从未动笔去“写”过这些书，他们更像是布道者在讲坛上或研究小组内去讲自己的物理。就像圣经是上帝的门徒根据其言行编纂出的经典一样，朗道书的执笔者主要是其学生及合作者；费曼书则是后人根据讲课录音及学生笔记整理出来的，费曼上课一般就是拿张纸神侃。
朗道作为前苏联理论物理学的象征，是著名朗道学派的领导者，在这个科研组里学生必须先读完朗道的《理论物理学教程》才可以进入研究。据说朗道本人是从不读文献的，他的学生会把自己读过的文献拿来与他讨论，而朗道学派培养出的大师级人物也特别多，如2003年诺贝尔奖得主阿布里科索夫和栗弗席兹等。相比之下，费曼作为一名导师，却没有培养出在物理方面特别成功的弟子。但费曼很热心物理学在公众中的传播，经常给世界各地的大学本科生上课、给公众做科学演讲。
聪明伶俐、活泼好动的费曼生活在传媒发达的美国显然吸引了更多物理学以外大众的注意力，在公众眼里费曼就是生活在物理世界中的传奇浪子。而朗道的声名则主要限制在学术圈内，在学术上朗道还多少有点“霸道”和“直言不讳”，他曾以：“理论物理学是一门复杂的科学，不是任何人都能理解的。”不客气地回敬老一辈的物理学家约飞，也曾无情地枪毙掉一些后来被证明是极其重要的科学论文。
2 朗道的成就与前苏联在实验物理学方面的积累有直接关系，卡皮查于1978年因发现He4超流获诺贝尔奖、奥谢罗夫于1996年因发现He3超流获诺贝尔奖。
3 除费曼的路径积分外还有海森堡的矩阵力学、薛定谔的波动力学；狄拉克的贡献是建立了表象理论从而证明了矩阵力学和波动力学的等价性。 1938年，朗道因被怀疑是德国间谍而入狱，关押一年后，被包括玻尔在内的国内外物理学家所营救，但那段日子一定是他刻骨难忘的，他写道：
I spent a year in prison and it was clear that I would be unable to live for even another half year.（在狱中我呆了一年，显然再有半年我就会死掉。）
1962年朗道又遭遇严重车祸，在车祸中朗道断了11跟骨头并头骨骨折，在经历数次临床死亡判决之后，医生又把朗道从死神手里救了回来，但他已经失去了做物理学研究的能力，6年后朗道过早的离开了我们，时年仅60岁。朗道可以说是一个悲剧人物，他虽然在科学上取得了空前的成功，但也留下了太多的遗憾，让后人为他惋惜。
费曼则显然是个喜剧人物，他的才华在各方面得到了充分发展和展示，费曼玩鼓、研究古埃及的象形文字、到舞会上找女大学生玩、俨然一副天才顽童形象。当然费曼的最爱还是理论物理，在他去世前，在他办公室的小黑板上画的正是贝特4方法（Bethe Ansatz）这一超级难题。但费曼的好出风头也不是每个人都喜欢的，夸克之父盖尔曼就毫不掩饰他对费曼的敌视，通常，费曼如果讲点什么，盖尔曼会立即讽刺性地抨击费曼，费曼又会立马反击。对这种激烈得近乎“残忍”的交锋，费曼通常觉得有些荒唐而一笑了之，但盖尔曼却会事后越想越生气而暴躁起来。盖尔曼想避免生气，后来就尽力避开费曼，如果盖尔曼在做讲座时看到费曼就会开始用单调的语气读起笔记，只有当费曼离开后，他才会重新生动地讲起来。
令人惊讶的是，费曼和朗道一样都是犹太人，并且都是来自前苏联地区的犹太人。费曼虽然出生在美国的纽约，但他的父亲麦尔维尔是白俄罗斯的明斯克人。费曼的父亲爱好物理，并是小费曼的启蒙，朗道的父亲则是一位工程师，俄罗斯民族及犹太人的学术及数理传统无疑是催生两个物理天才的真正父亲。朗道和费曼对物理学的影响永远不会成为过去。
参考资料：
[1]J J O'Connor and E F Robertson, Lev Davidovich Landau,
/~history/Mathematicians/Landau_
[2]J J O'Connor and E F Robertson, Richard Phillips Feynman,
/~history/Mathematicians/
[3]华新民，聊聊朗道
/phpBBC/?t=386
[4]费曼，教授的尊严
/news/reading/2004/05/22/
[5]杨建邺，加州理工学院的"物理风格"
/news/reading/2003/11/16/
4 贝特也是费曼的老师，贝特方法是求解低维海森堡模型的一种解析方法，该方法以难度大著称。
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