維塔利?拉扎列維奇?金茲堡(俄語:Виталий Лазаревич Гинзбург,英語:Vitaly Lazarevich Ginzburg,1916年10月4日-2009年11月8日) 是蘇聯著名理論物理學家、天體物理學家及俄羅斯科學院院士。2003年10月7日,金茨堡、俄羅斯物理學家阿列克謝·阿布里科索夫(Alexei Abrikosov)及英國物理學家安東尼·萊格特(Anthony Leggett)因在超導體和超流體理論上做出開創性貢獻而獲得諾貝爾物理學獎。其中,金茨堡是俄羅斯第11位諾貝爾物理學獎得主。
1931年,金茨堡在莫斯科技術大學X射線實驗室擔任實驗助理。1933年,金茨堡進入莫斯科國立大學學習物理學,后在蘭茲伯格(Grigory Landsberg)的指導下從事光學工作。1938年,金茨堡順利從莫斯科國立大學物理系畢業;從1940年起,金茨堡一直就職于俄羅斯科學院列別捷夫理論物理研究所,他先任研究所理論室主任,后任俄羅斯科學院顧問。1942 年,金茨堡獲得莫斯科大學物理學博士學位;1943年,金茨堡在喀山研究超導現象;1950年,金茨堡與蘇聯物理學家列夫·達維多維奇·朗道(俄文:Лев Дави?дович Ланда?у,英文:Lev Davidovich Landau)共同提出金茨堡-朗道方程。20世紀50年代,金茨堡提出鋰化合物燃料;1953年,金茨堡任蘇聯科學院通信院士,并被授予蘇聯國家獎。1966年,金茨堡當選蘇聯科學院院士,并榮獲蘇聯最高獎章-列寧勛章。1971 年,金茨堡接替領導伊戈爾·塔姆(Igor Tamm)擔任列別捷夫物理研究所(俄語:Физи?ческий институ?т имени П.Н.Ле?бедева Российской академии наук (ФИАН))理論物理系主任。1989年,金茨堡任蘇聯人民代表大會代表。2009年11月8日晚,金茨堡因心臟病在莫斯科逝世,享年93歲。
在一些領域,金茨堡做出過原創性工作。比如,在超導領域,金茨堡研究了超導現象,提出了超導微觀理論,從而得出金茨堡-列夫·達維多維奇·朗道方程;在穿越輻射領域,金茨堡研究了高速帶電粒子穿越的兩種介質現象,因此成為穿越輻射領域的先驅;在同步輻射領域,金茨堡認為高能天體物理現象中的同步輻射在非熱輻射中占據支配地位。對于同步輻射在射電天文學領域的應用,金茨堡曾提出建議:央斯基和雷伯觀測到的銀河系射電輻射屬于極端相對論性電子在星際磁場中做回旋運動時發出的同步輻射。俄羅斯科學家阿爾費羅夫(俄:Жореса Алферова,2000年諾貝爾物理學獎得主)認為,“維塔利·金茨堡是世界級的科學家,是俄羅斯杰出的理論物理學家之一。”
人物生平
早年經歷
1916年10月4日,維塔利·金茨堡出生在莫斯科一個猶太家庭。金茨堡的父親拉扎爾·埃菲莫維奇·金茨堡(Lazar' Efimovich Ginzburg)于1863年出生,他畢業于里加工業大學(拉脫維亞語:Rīgas Tehniskā Universitāte,縮寫里加工業大學),是一名水凈化工程師,擁有多項專利,后于1942年去世;金茨堡的母親阿夫古斯塔·維尼亞米諾夫娜·維爾道爾-金茨堡(Avgusta Veniaminovna Vil’dauer-Ginzburg)是一名醫生,她于1886年出生在米塔瓦(拉脫維亞),1920年死于傷寒。
1931 年,金茨堡在莫斯科技術大學的 X 射線實驗室任實驗助理。經過兩年的實踐,金茨堡加深了對物理學的興趣。1933年,金茨堡進入莫斯科國立大學學習物理學,他被理論物理吸引,后在蘭茲伯格(Grigory Landsberg)的指導下從事光學工作;1937年,金茨堡與他的研究生兼同事奧爾加·扎姆莎(Olga Zamsha)結婚,后于1946年離婚。1938年,金茨堡從莫斯科國立大學物理系畢業。
工作經歷
金茨堡在一年內撰寫完成一篇博士學位候選論文,然后在 1940 年對該論文進行辯護。最終,金茨堡完成了莫斯科國立大學(MGU)物理系的研究生課程;1940年9月1日,金茨堡被蘇聯科學院 (FIAN) 列別杰夫物理研究所作為攻讀博士學位的人。從1940年起,金茨堡一直就職于俄羅斯科學院列別捷夫理論物理研究所,他先任研究所理論室主任,后任俄羅斯科學院顧問。
1941年,蘇聯參加第二次世界大戰,金茨堡跟隨蘇聯科學院來到喀山,一直工作至1943年。1942年,金茨堡加入了蘇聯共產黨。同年,金茨堡獲得莫斯科國立大學物理學博士學位。另外,他還參與了核能的項目工作,并與蘇聯原子物理學家安德烈·德米特里耶維奇·薩哈羅夫(俄:Андре?й Дми?триевич Са?харов)參與研制前蘇聯第一枚以鋰化合物為燃料的氫彈。1942至1943年,金茨堡開始研究超導理論,并持續到1986年,但他的主要工作于1950年完成。1943年,當蘇德戰爭處于轉折時期時,金茨堡在喀山研究超導現象。
1945年,金茨堡成為高爾基大學新建無線電物理系訪問教授,后又成為一個研究小組負責人,主要研究電磁波的傳播與輻射。同年底,金茨堡遇見了尼娜·金茲堡(Nina Ermakova,其娘家姓為耶爾馬科娃);1946年夏天,金茨堡與尼娜結婚。尼娜曾于1944年因捏造密謀刺殺蘇聯領導人約瑟夫·斯大林的罪名而被監禁一年多。1945年,尼娜被釋放,但她無法在莫斯科和其他一些城市定居。于是,金茨堡每年向克格勃提交一次申請,請求允許尼娜返回莫斯科,但金茨堡一直被拒絕。1947 年,金茨堡的領導伊戈爾·塔姆(Igor Evgenievich Tamm,1958年諾貝爾物理學獎得主)安排金茨堡參加蘇聯核武器計劃。在研制氫彈的過程中,金茨堡提出了使用6?Li作為氫彈的燃料,為蘇聯氫彈的成功爆炸做出了重要貢獻。
從1946年至1953年,金茨堡主要住在莫斯科,他偶爾會去高爾基大學開展閱讀講座。后來,國家發生了反猶太主義和對世界主義者的各種迫害,導致出現針對現代科學的攻勢。在物理學領域,對唯心主義和其他罪惡的指責逐漸顯現,金茨堡也成為被攻擊的目標;后來,金茨堡在庫爾恰托夫 (Igor Kurchatov) 的領導下研制氫彈。金茨堡和伊戈爾·塔姆均提出使制造氫彈成為可能的想法。1950年,炸彈項目轉移到“現場” (Arzamas-16),以更加保密的方式繼續進行,而金茨堡不被允許跟隨。于是,金茨堡留在了莫斯科,成為一小群“支持小組”的負責人。金茨堡由于他的背景和過去受到監視。
1950年,金茨堡與列夫·達維多維奇·朗道在朗道二級相變理論的基礎上共同提出描述超導現象的模型——金茨堡-朗道方程。同年,金茨堡與一些科學家率先提出有關Ⅱ型超導體的理論。1953年,金茨堡被選為蘇聯科學院通信院士,并被授予蘇聯國家獎。同年,金茨堡的妻子尼娜搬回了莫斯科。
晚年經歷
1966年,金茨堡當選為前蘇聯科學院院士,并獲得蘇聯最高獎章-列寧勛章;從1968年開始,金茨堡一直擔任莫斯科物理技術研究所創立的物理和天體物理學問題主席。后來,金茨堡從該職位退下,幫助新任主席解決一些問題。1971年,金茨堡擔任蘇聯科學院理論物理部負責人;1989年,金茨堡擔任蘇聯人民代表大會代表。1991年8月政變之前,金茨堡辭去了蘇共職務,他支持鮑里斯·葉利欽反對共產黨人競選俄羅斯總統的第二個任期、俄羅斯自由主義反對派和人權運動。從1998年開始,金茨堡擔任科學雜志《Uspekhi Fizicheskikh Nauk》的主編。同年,金茨堡一直在媒體上為無神論辯護。2003年,金茨堡成為諾貝爾物理學獎得主及俄羅斯科學院院士。
2009年11月8日晚,俄羅斯科學院列別杰夫物理研究所發布消息,“諾貝爾物理學獎得主、俄羅斯科學院院士維塔利·金茨堡于8日晚間因心臟病在莫斯科逝世,享年93歲。”2009年11月11日,金茨堡被安葬在莫斯科新圣女公墓,這里是許多著名政治家、作家和科學家的安息之地。
主要成果
金茨堡的成就包括1950年與列夫·達維多維奇·朗道(Lev Landau)共同發展的部分現象學超導理論,即金茲堡-朗道理論、 電磁波在等離子體(例如電離層)中傳播的理論、宇宙射線的形成理論、量子電動力學、基本粒子理論、凝聚態的輻射理論與光學、凝聚態理論、等離子體物理、切倫科夫輻射和穿越輻射(transition 放射線)、射電天文和同步輻射、Y射線天體物理、晶體中的光散射及鐵電等理論。
研究超導現象
1943年,金茨堡開始研究超導現象。自此,金茨堡對超導體和超流體現象產生了濃厚興趣,并在超導體和超流體領域撰寫了超百篇的相關研究論文;1950年,金茨堡與列夫·達維多維奇·朗道共同提出敘述超導現象的理論公式;1957年,金茨堡的同事阿列克謝·阿布里科索夫在金茨堡的理論基礎上解釋了關于Ⅱ型超導體特性的理論。金茨堡認為,當他研究超導現象時,從未想到超導現象能在核磁共振成像和粒子加速器等領域獲得廣泛運用。
提出超導微觀理論
由于已存在的超導理論令人不滿,朗道便認為該理論不僅無法讓人們明確正常相和超導相之間邊界的表面張力,也不能很好地描述磁場或電流對于超導電性的破壞。因此,朗道和金茨堡通過物理直覺,共同提出新的超導理論——超導微觀理論(屬于唯象理論)。該理論以列夫·達維多維奇·朗道提出的二級相變理論為基礎,以描述超導電子的有效波函數為有序度參量,從而得出金茨堡-朗道方程。
在金茨堡-朗道方程里,金茨堡和朗道計算出了超導體的諸多特性。比如,外磁場的存在與超導體薄膜形狀特性的關系。在外磁場中,當薄膜的厚度小于某一臨界值時,從超導態向正常態的相變屬于二級;當薄膜的厚度大于該臨界值時,從超導態向正常態的相變則屬于一級。另外,金茨堡和朗道還引入了一個重要參量,暗含超導體具有負的界面能的可能。
隨著超導微觀理論的不斷發展,該理論逐漸顯現出一些物理量的意義,它比后來的微觀理論更實用,成為了描述強磁場中超導體、超導薄膜及超導合金等有效理論,甚至超出了超導領域的影響及意義。
其他成果
除以上成果,金茨堡還有其他成果,比如電磁波在等離子體中的傳播理論、宇宙射線的形成理論、量子電動力學、基本粒子理論、凝聚態的輻射理論與光學、凝聚態理論、等離子體物理、切倫科夫輻射和穿越輻射(transition 放射線)、射電天文和同步輻射、Y射線天體物理、晶體中的光散射及鐵電理論等。
在一些領域,金茨堡做出過原創性工作。比如,在穿越輻射領域,由于金茨堡具有牢固的電動力學功底,所以他綜合研究了高速帶電粒子穿越兩種介質(兩者具有不同的介電常數)的現象,并成為穿越輻射領域的先驅。
在同步輻射領域,金茨堡認為在高能天體物理現象中,同步輻射在非熱輻射中占據支配地位。對于同步輻射在射電天文學領域的應用,金茨堡和卡爾-奧托·基彭霍伊爾(Karl-OttoKiepenheuer)曾提出建議:央斯基和雷伯觀測到的銀河系射電輻射屬于極端相對論性電子在星際磁場中做回旋運動時發出的同步輻射。
社會職務
榮譽
人物關系
影響
金茨堡、阿列克謝·阿布里科索夫和安東尼·萊格特在各自的研究中對超導性和超流態領域做出了貢獻,他們在超導性的研究方面具有革命性應用價值的潛力。比如,他們不僅為兩位2003年度諾貝爾生理學或醫學獎得主開發核磁共振( NM R) 掃描儀提供了理論基礎,也為核磁共振成像技術鋪平了道路。他們的理論工作不僅使核磁共振成像技術取得了突破,也使人體內部器官的高清晰度圖像成為可能。
人物評價
英國劍橋大學物理教授:“安東尼·萊格特是一個具有機敏物理直覺的思想家,阿列克謝·阿布里科索夫是高超的正統數學物理學家,而金茨堡兼具上述兩方面的特質。”
俄羅斯科學家阿爾費羅夫(俄:Жореса Алферова,2000年諾貝爾物理學獎得主):“維塔利·金茨堡是世界級的科學家,是俄羅斯杰出的理論物理學家之一。”
瑞典皇家科學院:“超導和超流是存在于量子物理中的兩種現象,三位科學家(金茨堡、阿布里科索夫和萊格特)的研究成果對此做出了決定性的貢獻。超導體可用于核磁共振成像儀和物理實驗中的微粒加速等,而對超流體的認識可加深我們對物質運動狀態的研究。”
俄羅斯科學院院士根納基·梅西亞茨(Gennaki Messiac):“金茨堡的逝世是俄羅斯物理界以及世界物理界的重大損失,他的研究領域涉及物理學眾多分支學科。”
參考資料 >
Vitaly L. Ginzburg(維塔利·金茨堡-事實).The Nobel Prize.2024-06-01
諾貝爾物理學獎得主維塔利·金茨堡逝世.搜狐新聞.2024-05-24
Vitaly L. Ginzburg(維塔利·金茨堡).THE NOBEL PRIZE.2024-05-24
Vitaly L. Ginzburg.科學網新聞.2024-05-25
諾貝爾物理學獎獲得者Vitaly Ginzburg誕辰100周年紀念日.軍事評論.2024-05-26
諾貝爾物理學獎得主維塔利金茨堡逝世.鳳凰網.2024-05-14