利奧·P·卡達(dá)諾夫（1937-2015）

方陵生/編譯

利奧·P·卡達(dá)諾夫（1937-2015）

方陵生/編譯

利奧·菲利普·卡達(dá)諾夫

●2015年10月26日，芝加哥大學(xué)物理學(xué)和數(shù)學(xué)榮譽(yù)教授、杰出的理論物理學(xué)家利奧·菲利普·卡達(dá)諾夫（Leo Philip Kadanoff）因手術(shù)并發(fā)癥不幸去世。

卡達(dá)諾夫是過(guò)去半個(gè)世紀(jì)以來(lái)最杰出的理論物理學(xué)家之一，他的理論徹底改變了物理學(xué)家對(duì)集體現(xiàn)象（collective phenomena）和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。他關(guān)于物質(zhì)的標(biāo)度概念、將物質(zhì)劃分為“卡達(dá)諾夫分塊”的概念，以及與這種標(biāo)度變換相關(guān)的數(shù)學(xué)框架，對(duì)于從凝聚物質(zhì)到基本粒子的各種應(yīng)用都產(chǎn)生了巨大影響。除了眾多的研究成果之外，他還是一位受很多學(xué)生、博士后和同事愛戴的導(dǎo)師，并為興趣驅(qū)動(dòng)、合作和跨學(xué)科研究樹立了一個(gè)很好的榜樣。

卡達(dá)諾夫于1937年1月14日出生在紐約，與羅伊·格勞伯（Roy Glauber），他未來(lái)的論文導(dǎo)師在204號(hào)街的同一幢公寓長(zhǎng)大，與戈登·貝姆（Gordon Baym），他未來(lái)的合作者住的地方也只相隔半條街。卡達(dá)諾夫在哈佛大學(xué)讀了大學(xué)和研究生，1960年以兩篇學(xué)位論文獲得物理學(xué)博士學(xué)位，一篇是和格勞伯合寫的，另一篇是與保羅·馬?。≒aul Martin）合寫的。之后在哥本哈根的尼爾斯·玻爾研究所以博士后的身份從事研究工作，并在那里和貝姆合作完成了教材《量子統(tǒng)計(jì)力學(xué)》的編寫，教材介紹了非平衡態(tài)相互作用量子系統(tǒng)的技術(shù)處理問題。這本教材至今仍然被用于半導(dǎo)體器件、等離子體和基本粒子的基礎(chǔ)研究教材。

1962年，卡達(dá)諾夫加入了伊利諾伊大學(xué)香檳分校物理系，主要研究凝聚態(tài)的特性和臨界現(xiàn)象，并形成了他關(guān)于重整化和標(biāo)度的理論基礎(chǔ)。在卡達(dá)諾夫介紹的許多概念中，其中兩個(gè)在量子場(chǎng)理論中非常關(guān)鍵：算符乘積展開和異常標(biāo)度尺寸。他還發(fā)起了對(duì)動(dòng)態(tài)臨界現(xiàn)象的調(diào)查研究，他所發(fā)明的流體力學(xué)晶格表達(dá)法一直沿用至今。

1969年，卡達(dá)諾夫調(diào)到布朗大學(xué)物理系，在那里他利用電腦模擬來(lái)解決城市規(guī)劃中的一些問題。1978年，他調(diào)到芝加哥大學(xué)，在那里一直工作到2003年退休。1981年到 1984年，以及 1994年到1997年，卡達(dá)諾夫任芝加哥大學(xué)材料研究中心主任，2007年任美國(guó)物理學(xué)會(huì)主席。

卡達(dá)諾夫致力于研究復(fù)雜性、流體流動(dòng)和物理計(jì)算的計(jì)算機(jī)應(yīng)用。這方面的興趣導(dǎo)致他開始研究系統(tǒng)在接近臨界點(diǎn)（改變物質(zhì)特性的關(guān)鍵點(diǎn)）時(shí)的行為。例如，他會(huì)觀察簡(jiǎn)單系統(tǒng)出現(xiàn)混亂的可能途徑，觀察液體出現(xiàn)湍流的可能途徑等。他引入了多重分形概念，以描述不穩(wěn)定狀態(tài)下的模式形成的類型，他還促成了對(duì)液體奇點(diǎn)的一系列研究，如柱狀液體如何分解形成液滴，以及非線性偏微分方程的數(shù)學(xué)分解法等。

卡達(dá)諾夫在物理學(xué)研究上取得的巨大成就舉世公認(rèn)?？ㄟ_(dá)諾夫于1999年獲得美國(guó)國(guó)家科學(xué)獎(jiǎng)?wù)?，其他榮譽(yù)包括1980的沃爾夫物理學(xué)獎(jiǎng)、1989年國(guó)際純粹與應(yīng)用物理聯(lián)合會(huì)頒發(fā)的玻耳茲曼獎(jiǎng)、美國(guó)物理學(xué)會(huì)的 1977年的奧利弗·E·巴克利獎(jiǎng)和1998的昂薩格獎(jiǎng)、2011年物理學(xué)研究所頒發(fā)的艾薩克·牛頓獎(jiǎng)?wù)潞?990年獲得的芝加哥大學(xué)卓越教學(xué)獎(jiǎng)。

在整整一代理論物理學(xué)家中，卡達(dá)諾夫被視為一個(gè)領(lǐng)袖人物。他的遺產(chǎn)不僅包括他所創(chuàng)建的物理學(xué)理論，還包括受過(guò)他教誨的同事和學(xué)生。湯姆·威滕（Tom Witten）是他在芝加哥時(shí)共事長(zhǎng)久的同事，他說(shuō)：“就我所知，利奧對(duì)于人才培養(yǎng)一直都很關(guān)注?！彼麑?duì)他身邊各個(gè)年齡層次的物理學(xué)家的影響都是極為深遠(yuǎn)的。他對(duì)自己的理論和觀點(diǎn)很有信心，對(duì)于人們的熱情和贊譽(yù)，只要受之無(wú)愧，他都會(huì)坦然受之。這些性格特點(diǎn)幫助他在他的周圍創(chuàng)造一種有利于科研事業(yè)發(fā)展的氛圍，任何獨(dú)到的創(chuàng)意和判斷都是彌足珍貴的，值得珍視的。經(jīng)他指導(dǎo)過(guò)的很多學(xué)生和博士后，在他們各自的事業(yè)中都有杰出的表現(xiàn)，很多人的成功都可以追溯到他們從利奧那里受到的教益。

作為一個(gè)杰出的數(shù)學(xué)物理學(xué)家，利奧并沒有忽略他的計(jì)算方法背后的核心理論，他會(huì)以非常專業(yè)的物理學(xué)術(shù)語(yǔ)來(lái)解釋其意義，他樂此不疲地應(yīng)用在一個(gè)科學(xué)領(lǐng)域的造詣來(lái)開發(fā)另一個(gè)新的領(lǐng)域，他努力促成不同學(xué)科的科學(xué)家和工程師之間的合作，鼓勵(lì)研究人員具有多方面的興趣，包括技術(shù)理論、實(shí)驗(yàn)、科學(xué)傳播等。

事實(shí)上，正如他自己在一次訪談中所說(shuō)的那樣，利奧的溝通能力是他的想法被廣泛接受、得到廣泛應(yīng)用的重要原因之一。他認(rèn)為，只有眾人的齊心協(xié)力，科學(xué)才能進(jìn)步，他的榜樣激勵(lì)了更多跨學(xué)科之間的合作。不僅在他主要的研究領(lǐng)域統(tǒng)計(jì)物理學(xué)內(nèi)，在流體力學(xué)、凝聚態(tài)物理、化學(xué)和工程學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)，哪些問題是人們會(huì)感興趣的，哪些成果會(huì)產(chǎn)生重要影響等，他都有很強(qiáng)的判斷力。他會(huì)強(qiáng)調(diào)一些令人興奮的問題，他會(huì)將數(shù)學(xué)家、計(jì)算機(jī)科學(xué)家、理論物理學(xué)家和實(shí)驗(yàn)人員匯集在一起，來(lái)攻克某個(gè)問題。

和利奧在一起永遠(yuǎn)不會(huì)感到乏味。他常常妙語(yǔ)連珠，但在他幽默的俏皮話中常會(huì)包含某個(gè)嚴(yán)肅而艱澀的科學(xué)事實(shí)。他永遠(yuǎn)是那么的幽默風(fēng)趣，他也一直關(guān)注著其他實(shí)驗(yàn)室的進(jìn)展，并經(jīng)常訪問那些實(shí)驗(yàn)室。我們還記得他一次特別有趣的來(lái)訪，我們當(dāng)時(shí)和利奧的同事海因里?！ひ瘢℉einrich Jaeger）一起，正在用一些顆粒物進(jìn)行崩塌實(shí)驗(yàn)。當(dāng)他了解到我們所用材料中還包括有芥末種子，利奧把他的手伸進(jìn)去嘗了一嘗。盡管在實(shí)驗(yàn)結(jié)果出來(lái)之前，很難用試吃這種方式來(lái)證明一個(gè)理論是對(duì)還是錯(cuò)，但無(wú)疑他以這個(gè)小小的動(dòng)作表達(dá)了對(duì)我們實(shí)驗(yàn)的鼓勵(lì)和支持。

[資料來(lái)源：Physics Today][責(zé)任編輯：岳 峰]