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)諾夫是過去半個世紀(jì)以來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)家對集體現(xiàn)象（collective phenomena）和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。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、合作和跨學(xué)科研究樹立了一個很好的榜樣。

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），他未來的論文導(dǎo)師在204號街的同一幢公寓長大，與戈登·貝姆（Gordon Baym），他未來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·馬丁（Paul 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，其中兩個在量子場理論中非常關(guān)鍵：算符乘積展開和異常標(biāo)度尺寸。他還發(fā)起了對動態(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年任美國物理學(xué)會主席。

卡達(dá)諾夫致力于研究復(fù)雜性、流體流動和物理計(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)）時的行為。例如，他會觀察簡單系統(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年獲得美國國家科學(xué)獎?wù)拢渌麡s譽(yù)包括1980的沃爾夫物理學(xué)獎、1989年國際純粹與應(yīng)用物理聯(lián)合會頒發(fā)的玻耳茲曼獎、美國物理學(xué)會的 1977年的奧利弗·E·巴克利獎和1998的昂薩格獎、2011年物理學(xué)研究所頒發(fā)的艾薩克·牛頓獎?wù)潞?990年獲得的芝加哥大學(xué)卓越教學(xué)獎。

在整整一代理論物理學(xué)家中，卡達(dá)諾夫被視為一個領(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，還包括受過他教誨的同事和學(xué)生。湯姆·威滕（Tom Witten）是他在芝加哥時共事長久的同事，他說：“就我所知，利奧對于人才培養(yǎng)一直都很關(guān)注?！彼麑λ磉吀鱾€年齡層次的物理學(xué)家的影響都是極為深遠(yuǎn)的。他對自己的理論和觀點(diǎn)很有信心，對于人們的熱情和贊譽(yù)，只要受之無愧，他都會坦然受之。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，他會以非常專業(yè)的物理學(xué)術(shù)語來解釋其意義，他樂此不疲地應(yīng)用在一個科學(xué)領(lǐng)域的造詣來開發(fā)另一個新的領(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)，哪些問題是人們會感興趣的，哪些成果會產(chǎn)生重要影響等，他都有很強(qiáng)的判斷力。他會強(qiáng)調(diào)一些令人興奮的問題，他會將數(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，來攻克某個問題。

和利奧在一起永遠(yuǎn)不會感到乏味。他常常妙語連珠，但在他幽默的俏皮話中常會包含某個嚴(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訪，我們當(dāng)時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)果出來之前，很難用試吃這種方式來證明一個理論是對還是錯，但無疑他以這個小小的動作表達(dá)了對我們實(shí)驗(yàn)的鼓勵和支持。

[資料來源：Physics Today][責(zé)任編輯：岳 峰]