金兹堡的学生时期

【维塔利·拉扎列维奇·金兹堡(Vitaly Lazarevich Ginzburg,1916年10月4日—2009年11月8日)是俄罗斯著名理论物理学家和天体物理学家,因对超导体和超流体理论的先驱性贡献荣获2003年诺贝尔物理学奖。以下内容翻译自诺贝尔奖官网(节选),借助了谷歌翻译。十年前,谷歌翻译的英语和德语等西欧语音之间互译,准确和自然程度可达90%以上;但英语和汉语互译基本还在人工智障水平,而如今也进化到90%水准了。】

我1916年10月4日出生在莫斯科,那是远在沙皇俄国时期(当时连日历都不一样,所以那时我的出生日期是9月21日)。我是家里唯一的孩子。

众所周知,第一次世界大战期间,特别是军事共产主义时期,以及后来的苏联,俄罗斯的生活艰难,在许多情况下可以说是非常艰难。 尽管如此,真正在我脑海中挥之不去的并不是这些或多或少普遍的困难,而是我的孤独。我11岁时才被送去上学(1927年我进入四年级),这让情况更加恶化。我的父母一定担心苏联时期的学校变得很糟糕,送孩子上学不是强制性的。

我不熟悉二十世纪二十年代苏联教育的总体状况。但我进入的索科尔尼基区教育局的57号学校对我来说似乎还不错。那是一所前法语文法学校,许多优秀的老教师仍然在那里工作。真的,就我所记得的,实际上没有教历史课,而是被斯大林同志的一些报告的内容以及似乎其他类似的材料所取代。

真正糟糕的事情是后来发生的。1931年,就在我完成第七年级的时候,又发生了一次学校改革,完整的高中(我不记得是有九年级还是十年级)被废除了。

七年级毕业后,学生将进入职业学校(FZU),该学校的目的是培养熟练的工厂工人。原则上,在上完FZU后,可以通过“rabfaks”(即工人预备部门)直接进入包括大学在内的高等教育机构 (VUZes)。我说得有点含糊,因为我根本不愿意进FZU,所以没有走这条路。因此,有一段时间,作为一个15岁的男孩,我仍然感到相当迷茫和不快乐。

我的姨妈在一家负责购买外国科学文献的组织工作。他们的客户之一是Evgeni Bakhmet’ev,一位技术类VUZ教授。他是一个非常引人注目的人物 —— 前潜艇水手、布尔什维克,后来成为X射线结构分析领域的专家。他的命运,就像许多其他此类人的命运一样,是悲惨的 —— 后来他的生命被斯大林的恐怖巨石给粉碎了。但在1931年,他帮助我在他任教的技术VUZ的X射线实验室找到了一份实验室助理的工作。

实验室的关键人物是Veniamin (Venya) Tsukerman,他是一个非常年轻的人(只比我大三岁),具有真正不寻常的创造力和主动性。我们与他和他的学校朋友兼同事Lev Al’tshuler一起交流和工作了大约两年。Tsukerman和Al’tshuler都成为了物理学家。从1946年开始,他们与他们的导师Y. B. Khariton(尤里·哈里顿)关系很密切。Khariton领导了制造原子弹和氢弹的主要中心(现在叫做萨罗夫镇,因为这个地方早在沙皇时代就叫这个名字;在那里创建了核中心后,一些人用某种代号名称来称呼它,名字我已经忘记了,后来它的名字是Arzamas-16)。Tsukerman和Al’tshuler获得了很多奖项,最重要的是,他们的许多工作已经解密并广为人知。他们俩都是有着有趣命运的人。Tsukerman于1993年去世;2003年11月9日我们庆祝了Al’tshuler的90岁生日。

我在实验室获得的与其说是一些具体的知识,不如说是对工作、对物理、对创造力的品味。我还记得饶有兴趣地读过O. D. Khvol’son的书《当今的物理学》—— 一部关于物理学成就的通俗著作,在当时是一本罕见的书。

不管怎样,我决定成为一名物理学家,特别是因为我没有任何才华,但对于物理来说至少我还感兴趣。所以我决定进入莫斯科国立大学(MGU)的物理系。就在那时,从1933年开始,通过公开竞争进入MGU成为可能(此前几年,入学程序有所不同,例如通过rabfaks或其他方式,但肯定不是通过竞争)。

但要进入大学,必须完成完整的高中课程,而我只完成了7门。因此,我必须在三个月内(部分是在导师的指导下)学习高级课程中必须学习的内容。我之所以要详细讨论这些细节,是因为我一生都希望自己能接受正常的学校教育。

我想警告那些认为学校智慧不值得花费多年时间的人。事实上,尽管我确信我的能力只是一般,但我还是在三个月内完成了三个学年的课程。但代价是什么?首先,代价是基础数学和甚至俄语的拼写完全缺乏自动性。具体来说,在学校我会做,例如,100道代数、三角函数等题目,而只靠自己我会做大约10道。如果没有要求,为什么要做更多题目呢?这样的事情导致了在进一步学习数学时缺乏技巧。拼写也是。不过,当时正在打击“人民”文盲,据我所知,这方面取得了一些良好的成果。但在更高的层面上,情况要糟糕得多。在大学第二年,我们就用俄语进行了检查(听写),可以说当年的一半学生(!),包括我在内,都得到了不令人满意的分数。此后,为未通过考试的学生开设了俄语必修课程。我怀疑它是否能带来任何明显的好处 —— 弥补童年时期错过的东西是非常困难的。我也不懂外语,虽然后来我必须掌握英语,但仅限于我做物理所需的限度。

1933年,我在莫斯科国立大学的入学考试中没有不及格,但总的来说,我的表现并不出色。结果我没有被录取,虽然录取的是一些分数稍低但个人情况比较有利的人(我既不是共青团员,也不是工人,我的父母也不是无产阶级,等等),但这一结果仍然不是歧视或战后盛行的反犹太主义的标志。我的一些没被录取的同志也决定再等一年,而我已经没在工作了,不知怎么的就热衷于学习。这就是我进入外部院系(external department)的原因,事实证明这是可行的。在这里,我再次痛苦地感受到了我的痛处。1934年,我设法转到了内部院系(internal department),到了大二,我就赶上了同学,开始和大家一样学习。但我了解到他们的生活是多么的丰富和光明,有各种各样的选修课程等等。更不用说,奇怪的是,我从来不熟悉天文学和化学课程,这些课程我在外部院系不需要修,不知何故转到内部院系时也没有强制学。

我想通过众多经历中的一个来结束我人生第一阶段的故事,这些经历表明人的命运只是一连串的运气,就像大海中的一艘可怜的小船,随时可能倾覆。

我的意思如下。在莫斯科国立大学的第二年,所有学生都被分为军事和民事两种类型的团体。只有男性会被编入军事团体,在那里接受训练并获得军官资格。所以,当我调到内部院系时,我被送到了一家军队医院,以决定我应该被安置在哪里。

我不太擅长运动(身高180厘米,体重约60公斤)。一位在我看来像个老人的军医用手指戳着我的脖子,给出了“甲状腺肿”的诊断结果,然后把我送到了一个民事团体。甲状腺肿是甲状腺的一些肿胀,直到现在为止我都还没有发现自己得过。

我讲这些是因为,几乎所有参加军事团体的同学后来都在战争中丧生了。

为了结束这个令人不愉快的话题,我要指出的是还有另外三个类似的经历。

我不能说我迫不及待地冲向前线,但我并没有丝毫回避的意思。讲述所有的事件就太长了,所以我只讲一件。1941年,战争开始后(对于苏联而言,战争于1941年6月22日开始),我当时在苏联科学院列别捷夫物理研究所 (FIAN) 工作(我直到现在都在该研究所工作)。列别捷夫物理研究所与科学院的大部分研究所一起被疏散到喀山。

在战争时期,至少在苏联,研究所的工作人员被用于不同的工作,这是很自然的。有一次,我们被派去伏尔加河上的驳船上卸木柴。顺便说一句,每个人都参加了,例如,I. E. Tamm(因理论解释切伦科夫辐射获1958年诺贝尔物理奖),在我的诺贝尔演讲中也提到过。我的任务是将原木从驳船上运到银行。我穿着所谓的“koza”(意思是“山羊”)—— 就像一个背包,后面有一个梯子。这种“kozas”曾经在俄罗斯被广泛用于承载重物,而且确实很有效。两名男子将一根木头放在“koza”上,穿“koza”的人将木头搬到银行。我仍然很惊讶能以这种方式搬运如此重的原木。但我一定还是劳累过度了,第二天我喉咙就流血了,虽然不是很多。肯定有一些小血管破裂了。我被送往医院,在我的肺部发现了一些石化斑点。后来出血停止了,并且像甲状腺肿一样,这事再也没出现过。

与此同时,一些空降部队宣布招募自愿入伍人员,当时作为青年团成员的我也入伍了。但我没有被录取,虽然我没有提到任何疾病,如果我没记错的话,甚至不知道我曾出现在医学书本上。顺便说一句,我可以说,我并没有被正式免除兵役 —— 至少在战争的头几年是这样。但有一项命令,不得动员某些专业的未经培训的毕业生或一般专家。

我从未被征召入伍,但是,我一直期待着被征召入伍,所以我试图尽快写出我的论文。在和平时期我不会匆忙去做这件事。尽管这看起来有点傻,但当时我希望能够在征兵之前完成已经开始的事情。所以我在1942年春天答辩了这篇论文(俄式学制的全博士学位D.Sc.),而副博士学位(相当于西方的PhD学位)论文答辩我已于1940年完成了。

喀山的生活很艰苦,我们四个人(我的父亲、我的姑妈、我的妻子和我,因为我的女儿和她的祖母已经疏散到另一个地方)住在一个房间里。我们感到很冷而且很饿。但我和我所有的同事一样工作很多。我正在探索无线电波在大气中的传播以及其他似乎对国防有用的东西。 随着科学生活的继续,我还解决了其他一些问题。

不过,让我回到学生时代。从大二开始,我的学习成绩就很好,可以说,我很享受学习。我喜欢理论物理,但我过去认为,现在仍然认为,我的数学能力顶多是一般;此外,我在解决问题和进行计算方面遇到了困难 —— 尽管人们认为理论物理学家应该擅长数学,这是相当公正的。总之,正因为如此,在大三年底或者大四年初(现在不记得是什么时候了)我要选择专业的时候,我就不敢去学理论物理了,而是选择了光学。

这个选择并非偶然。当时莫斯科国立大学物理系有不少非常优秀的专家,但也有一些反派。他们互相斗争,这种斗争带有政治色彩。那时我只是一个初学者,远离他们的争论。我只记得当代物理学的支持者和所谓的“机械论者”之间的一场公开辩论,他们批评了相对论以及别的。它发生在1935年,或者可能是1936年上半年。我不记得日期,也没有试图找出答案,因为我知道B. Gessen的命运,所以不大可能在这方面说些什么 —— 他是这场争论的参与者,一位物理学家,一位哲学家,曾任物理系主任,他也是一位老布尔什维克(他们这样称呼那些在1917年10月之前或之后不久入党的人),并与他的大多数同志有着共同的命运 —— 于1936年8月21日被捕,并于1936年12月20日被判处枪决,在最高法院军事委员会的非公开会议上。该判决于当天执行。当然,鉴于他完全“没有犯罪事实”,他死后获得了平反 —— 这对今天辩护的“进步左派知识分子”代表来说是一个安慰,因为他们经常谈论“政治正确”,独裁者,恐怖分子和流氓。

言归正传,我可以说,尽管完全没有任何人脉和熟人,但我从一开始就明白了,用俄罗斯一首流行童诗的话来说,“什么是好,什么是坏”。 简而言之,我决定专攻光学,是因为光学教研室由G. S. Landsberg领导,他是杰出人物和物理学家Leonid Mandel’shtam周围的人之一。幸运的是,该教研室的副教授索尔·莱维(Saul Levi)被任命为我的导师。我记得他有一种温暖的感觉。我在《一位业余天体物理学家的笔记》一文中写到了他以及我与他的关系。

我仍然会讲述我如何离开光学和实验并成为一名理论物理学家。1938年9月,当我等待入伍时(事实上,我已经入伍了,正在等待被传唤带着我的东西去区军事委员会,幸运的是我再次避开了,这是莫斯科国立大学研究生最后一次获得延期征兵资格),我不想坐在没有窗户、墙壁漆成黑色的房间里,试图测量阳极射线的辐射光谱。因此,我尝试去解释我们正在寻找的效应,特别是上述阳极射线辐射的一些不对称性。值得注意的是,我认为移动电荷的电磁场可能会引起感应辐射。这种假设是错误的,因为电荷场不等于自由(光)场。但我并没有立刻理解它,而是带着相应的问题转向了当时担任莫斯科国立大学理论物理系主任并为我们讲课的I. Tamm。幸运的是,I. Tamm也没有立刻意识到我的想法是错误的,他非常友好地听我说,建议查证一下,总体上支持我。后者对我来说非常重要,因为我患有自卑感,并且完全不确定自己是否有能力获得任何理论结果。我在第一本书《科学自传 —— 一次尝试》一文中对此进行了更详细的描述。

简而言之,事实证明,我在没有任何复杂数学的情况下,成功地解决了量子电动力学的一些问题。具体来说,像V. Fock这样无疑知识渊博、具有数学头脑的理论物理学家,在进行量子计算时得出了均匀运动的电子辐射电磁波的结论。这个结论令人惊讶,因为我们在经典理论中习惯于认为均匀移动的电荷(电子)不会辐射。但实际只是以不同的方式表述问题:在经典情况下,它通常是一个稳态问题,而量子计算是在某个时刻t=0时包含量子相互作用的情况下完成的。后者相当于当t=0时它获得速度v并开始与场相互作用。物理上这相当于假设t=0时刻的电子瞬间加速到速度v。很明显,这个过程伴随着辐射。

总的来说,利用所谓的哈密顿方法,我成功地阐明了一些问题并解决了真空中和介质中电荷运动的许多电动力学问题,例如电荷通过晶体的瓦维洛夫-切伦科夫辐射问题。在这里我不需要使用任何复杂的数学。当然,我发现了早已为人所知的事情 —— 无论物理学和数学多么接近,它们的联系可能是非常不同的,特别是,使用非常简单的数学工具(例如,不超过大学物理系所教授内容的程度)在理论物理中取得进展是可能的。相比之下,在某些情况下,理论物理学家既使用最复杂的现代数学,又对其进行发展。

所以我意识到我可以工作、取得成果、思考新的可能性。这种觉知会带来极大的喜悦,是很幸福的。我开展了大量工作,几乎用一年的时间就写了一篇论文(苏联的副博士学位论文,按照西方的标准是PhD),并于1940年进行了答辩。就这样,我在莫斯科国立大学物理系完成了研究生课程。之后他们想把我留在莫斯科国立大学物理研究所,但那里的气氛很糟糕。最幸运的是,1940年9月1日,我被带到苏联科学院列别捷夫物理研究所攻读全博士学位(必须已经取得副博士学位,并在三年内准备授予全博士学位的第二篇学位论文)。我一直在G. Landsberg的指导下进行研究生学习,因为我本来应该学习光学。但他非常高尚地没有阻止我做一些完全不同的事情。而I. Tamm,作为我全博士学位的导师,也没有妨碍我做我想做的事。总的来说,这就是苏联和俄罗斯理论物理学家的风格特征,至少在许多地方都是这样,而列别捷夫物理研究所毫无疑问是这样的。

因此,我自1938年以来一直从事理论物理研究,并在不同的物理和天体物理主题上完成了数十项研究工作。至于文章,我已经写了几百篇了,因为对我来说写作是很容易的,写文章是我工作中不可或缺的一部分。有些同事谴责并且可能仍在谴责我写了这么多文章。事实上,有些人写文章是为了增加他们工作的引用数量。但相信我,我从来没有受过这样的考虑的指导,此外,我的引用数已经很多了。例如,我最近在某本书上看到,1985年以后,我的文章被引用了8962次,尽管我们和朗道一起写的、1950年发表的文章只有俄文版,几乎总是在没有将它们放在文献列表中的情况下被提及;同一消息来源还透露,1945年之后,我的文章被引用了19,519次。我从 1939年开始发表文章。顺便说一句,尽管不是特别认真地,朗道用首次发表文章的时间来计算物理学家年龄。比如他说我比他小13岁,因为他的第一篇文章发表于1926年;而他出生于1908年,因此按实际年龄计算,我只比他小8岁。我认为不值得过分重视引用的数量,有时引用数是相当具有欺骗性的,特别是如果人们引用一些耸人听闻的断言,而这些断言可能被证明是错误的。在这方面,发表文章的数量可能稍微可靠一些,但它表征了工作风格而不是其质量 —— 因为很明显,一篇包含重要结果的文章比大量的结果不太重要的文章更有价值。这里我不想叙述我的工作内容,读者可以参考《科学自传 —— 一种尝试》一文。这些工作的好坏,就让别人来评判吧。

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