苏联物理的奇迹
苏联物理的奇迹
苏联物理在20世纪获得了辉煌的成就,可以说是人类历史上的一个奇迹。从朗道到Polyakov,苏联不仅涌现出了众多理论物理大师,还在物理学的诸多分支领域做出了开创性贡献。本文将探讨苏联物理学教育的特色及其成功的关键因素。
朗道(Lev D. Landau,1908年1月22日-1968年4月1日)是苏联理论物理学的重要代表人物。图源:维基百科
已故的量子场论大师、哈佛大学物理系教授Sidney Coleman曾经对普林斯顿大学物理系教授Alexander Polyakov说过一个笑话,他说“你们俄国人像飞机”。这听起来是个很奇怪的比喻,Coleman解释说:以前当你们俄国人来的时候,人们会说俄国人来了,邀约一起去见识。飞机被发明的时候,人们都觉得这是人类历史上的奇迹,一起邀约去看这么大的东西居然能飞起来。然而现在到处都是飞机,到处都是飞机制造的噪音,人们无处可逃,现在到处都是俄国人,到处都是你们俄国人制造的噪音,人们无处可逃,所以你们俄国人像飞机。
这是一个很有趣的笑话,这里面有两层意思。一方面Coleman说出了俄国物理学家的风格,即俄国物理学家普遍喜好争辩,非常具有攻击性,有些俄国物理学家常会在别人的学术报告中打断报告人而发表自己的长篇论述,在一定程度上可以说俄国物理学家制造了很多“噪音”。另一方面,Coleman也说出了一个可以说是公认的看法,即俄国物理在20世纪获得了辉煌的成就,可以说是人类历史上的一个奇迹。
20世纪的俄国物理(准确说是苏联物理),特别是俄国的理论物理取得了辉煌的成功。这种成功表现在,苏联不仅出现了朗道(Lev D. Landau)、博戈留波夫(Nikolai N. Bogoliubov)这样的在理论物理诸多分支都做出过重要贡献的全能理论物理大师,而且出现了一大批杰出的理论物理学家,例如Igor E. Tamm、Vladmir A. Fock、Anatoly Vlasov、Vitalii L. Ginzburg、Isaak Pomeranchuk、V. G. Levich、Aleksei Abrikosov、Arkady B. Migdal、Ilya M. Lifshits、Yakov B. Zeldovich、Efim S. Fradkin、Vladimir E. Zakharov、Alexander Polyakov、Alexei Yu. Smirnov等等。这些苏联理论物理学家工作在理论物理的诸多分支领域,在其中做出了许多原创贡献,以至于理论物理学界有一句夸张的戏语对此加以形容:所有问题都被俄国人想过了。
上述名单中有多人获得过诺贝尔物理学奖,有多人获得过理论物理领域的最高奖狄拉克奖章,此外还有Ludwig Faddeev和Yakov G. Sinai两位苏联数学家因为在数学物理上的贡献获得过狄拉克奖章,苏联在理论物理领域的贡献由此可见一斑。在苏联物理的巅峰时期,美国物理学会专门组织人员全文翻译俄文的物理学术期刊,并且大量翻译俄文的物理学专著。美国物理学会有组织的翻译行动生动反映了苏联物理学在当时的创造力和地位。
笔者曾在位于意大利的国际理论物理中心(ICTP)工作三年,与Alexei Yu. Smirnov有较长时间的交往,并有一些合作。在此期间,我还遇到许多短期造访ICTP的杰出俄国理论物理学家,与这些俄国物理学家的交流令人印象深刻。这些交往使我意识到,很多在中国的物理学教育和中国物理学界的学术氛围中没有的内容或没有得到足够重视的内容,这也使我对俄国的物理教育产生了极大的兴趣。苏联物理学获得辉煌成功的一个关键因素毫无疑问是有一批批的杰出传人,这必定与苏联物理学的传承教育方式有很大关系。苏联物理学教育的特色是什么,苏联物理获得成功的关键是什么,这是非常值得思考的问题。文章将根据获取的物理学家的一些回忆[1—4]来探讨苏联物理学教育,特别是朗道学派的物理学教育获得成功的关键,抛砖引玉,希望这些探讨能够对后人有所帮助。
精到全面的理论物理训练
人们一般认为苏联的大学物理教育有较高的难度和深度,朗道的理论物理教程以及理论物理考试是这一特色的极端体现。如果仅仅是学得很深、考得很难,那么加强应试教育也可以做到这一点,但是应试教育虽然可以做一些基础教育和思维训练,却很难培养出人的创造力。苏联物理教育的学得深、考得难的特色只是其表现出的形式,实际上有更丰富和更深刻的东西隐藏于其中。仔细考察关于朗道理论物理最低标准考试的一些信息,我们可以发现朗道主持的考试恰好反映出了这些方面。
图1 朗道(1908—1968)
朗道的理论物理最低标准考试(theoretical minimum)应该说确实具有很高的难度,但是这种难度并不像奥林匹克竞赛那样每年专门出难题为难人。实际上根据Aleksei Abrikosov等人的回忆,朗道的理论物理考题是有限的,通过之前的考试,考生基本上知道有哪些考题,也就是说这个考试到后来实际上是接近于开卷的。Abrikosov回忆自己主持考试时试图更改试题,避免考题泄漏,但是遭到朗道的斥责,要他改回固定的试题范围,他回忆说[1]:
文章来源:《物理》杂志