本文由 1
2 里昂,年3月最后一周 8
3 里昂,年4月2日 12
4 圣-米歇尔·德·夏优,年,4月15日 20
5 京都,年8月2日 27
6 里昂,年秋 33
7 布尔昆-雅里厄,年12月4日 42
8 年12月25日,德龙省的一个小村中 46
9 普林斯顿,年1月1日 52
10 普林斯顿,年1月12日 59
11 普林斯顿,年1月15日 62
12 普林斯顿,年1月17日 65
13 普林斯顿,年1月21日 71
14 普林斯顿,年1月28日 74
15 新布朗斯维克,年1月29日 76
16 普林斯顿,年2月25日 84
17 普林斯顿,年2月25日下午 89
18 普林斯顿,年2月27日下午 95
19 普林斯顿,年3月1日 98
20 普林斯顿,年3月11日
21 普林斯顿,年3月13日
22 普林斯顿,年3月15日至16日凌晨
23 普林斯顿,年3月22日
24 普林斯顿,年3月24日
25 普林斯顿,年4月1日
26 普林斯顿,年3月8日至9日夜
27 普林斯顿,年4月9日清晨
28 普林斯顿,年4月14日
29 普林斯顿,年4月20日
30 普林斯顿,年5月4日
31 普林斯顿,年5月一个美丽的夜晚
32 普林斯顿,年6月26日
33 里昂,年6月28日
34 布拉格,年8月4日
35 纽约,年10月23日
36 安娜堡,年10月27日
37 夏洛特机场,年11月1日
38 圣-雷米-莱谢夫勒斯,年11月29日
39 圣-雷米-莱谢夫勒斯,年1月7日
40 巴黎,年2月16日
41 巴黎大区快铁B线,年5月6日
42 圣-路易教堂,年6月8日
43 海得拉巴,年8月19日
44 圣-雷米-莱谢夫勒斯,年11月17日
尾声
译后记
人名对照表
2 里昂,年3月最后一周
朗道阻尼!
会面结束后,我的脑海里萦绕着令人迷茫的回忆:对话的片段、未完成的讨论……等离子体领域的物理学家都很熟悉朗道阻尼,但对于数学家来说,这是一个迷一般的现象。
年12月,我曾造访位于德国奥博沃尔法赫的那座带有传奇色彩的研究所。这座世外桃源般的数学研究所隐藏在黑森林的深处。来来往往的数学家们可以在此随心所欲地讨论各个数学领域的问题。这里的大门永远敞开,往木质小钱箱里投钱后,就能随便喝饮料、吃蛋糕了。访客们根据随机摆放的姓名标签,坐在相应的桌边位置上。
在奥博沃尔法赫那天,我有幸抽到与罗伯特·格拉西和埃里克·卡伦同桌的位置。这两位美国数学家是气体理论方面的专家。前一天晚上,我刚在学术会议开场时骄傲地介绍了新的学术成果;第二天一早,埃里克紧接着作了一场热情洋溢的报告,其中包含了很多奇思妙想。我们享用热气腾腾的汤羹时,还在不停地讨论这些想法。然而,这一切对于罗伯特来说渐渐有些吃不消了。作为老一辈数学家,他面对“长江后浪推前浪”的现状有点不知所措。罗伯特叹了口气,说道:“是该退休了……”
埃里克嚷着,为什么要退休?对气体理论来说,当今可是前所未有、最令人振奋的时代!我也喊道,为什么要退休?我们迫切需要罗伯特从业35年以来积累的宝贵经验!
“罗伯特,跟我说说神秘莫测的朗道阻尼吧。能不能解释一下,你认为这是真的吗?”
Weired、Strange是罗伯特用来回答我的词汇。的确,马斯洛夫研究过相关问题;是的,这里有一个佯谬,可逆性与朗道阻尼似乎是不相容的;不,这一问题现在还没搞清楚。埃里克提出,朗道阻尼只是物理学家凭借天马行空的想象力孕育而生的产物,脱离了实际,没有希望给出数学描述。我从中攫取着信息,将对话内容存储在脑海中的一个角落里。
现在是年,我对朗道阻尼的认识并不比年丰富多少。而克莱蒙曾与郭岩也就此有过详细的讨论。郭岩是罗伯特的“师弟”,他们在同一位导师的指导下完成博士论文。郭岩说,难点在于,朗道根本没有研究原始模型,而是研究了一个简化的、线性化的模型。没人知道,这些结果对于“真实”的非线性模型是否还成立。郭岩对这一问题非常着迷,而他不是唯一的一位痴迷者。
我和克莱蒙能着手研究这个问题吗?为什么不?但是,解答问题的第一步是搞清楚问题到底是什么!在数学研究中,明确问题乃是最关键也是棘手的第一步。
不论研究什么问题,我们唯一确定的就是弗拉索夫方程:
这也是我们研究的出发点。这个方程以极高的精确度刻画了等离子体的统计物理学性质。亚瑟王传说中可怜的“夏萝女”不能直接视物,只能通过她的镜子看世界。数学家也和她一样,只能通过数学来观察万物。所以,我们只能在全凭逻辑统治的数学世界里研究朗道阻尼。
我和克莱蒙都从没研究过这个方程。但是,这个方程属于全世界。我们要撸起袖管大干一场了。
世界上最后一个全能物理学家:朗道
列夫·达维多维奇·朗道(—)
列夫·达维多维奇·朗道是位俄罗斯犹太裔物理学家。他生于年,年获得诺贝尔奖。他是20世纪最伟大的物理学家之一。朗道曾被苏联当局迫害,幸而被忠诚的同伴们营救出狱。他是那个时代理论物理学界的沙皇,与叶夫根尼·利夫希茨一起编写了一套权威教材,直到今天依然被视作经典。在等离子体物理学的文献中,随处可见他的贡献:首先是“朗道方程”,这是玻尔兹曼方程的一朵姐妹花,我曾在读博士期间研究过几年;然后是著名的“朗道阻尼”,表征着等离子体的自发稳定性,即一个自发回到平衡态而没有熵增的过程,这与玻尔兹曼方程刻画的过程恰好相反。
气体物理学,即玻尔兹曼物理学:熵增加,信息减少,时间单向流逝,初始状态的信息会被遗忘;统计分布将逐渐靠近熵极大的状态,这也是最无序的状态。
等离子体物理学,即弗拉索夫物理学:熵不变,信息守恒,时间没有单向性,初始状态的信息被保留下来;系统没有变得更无序,也不会倾向于靠近一个特殊的状态。
但是,朗道重新审视了弗拉索夫的研究。事实上,朗道瞧不起弗拉索夫,更毫不犹豫地否定了后者的研究成果。他认为电场力会随时间自发衰减,在此过程中,既没有熵增,也没有出现任何一种摩擦。这是个异端邪说吗?
朗道通过复杂而巧妙的数学计算说服了科学界,人们用朗道的名字命名了这一现象。当然,也有人对此持有异议。
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