利奧·P·卡達諾夫（1937-2015）

方陵生/編譯

利奧·P·卡達諾夫（1937-2015）

方陵生/編譯

利奧·菲利普·卡達諾夫

●2015年10月26日，芝加哥大學物理學和數學榮譽教授、杰出的理論物理學家利奧·菲利普·卡達諾夫（Leo Philip Kadanoff）因手術并發癥不幸去世。

卡達諾夫是過去半個世紀以來最杰出的理論物理學家之一，他的理論徹底改變了物理學家對集體現象（collective phenomena）和物質結構的認識。他關于物質的標度概念、將物質劃分為“卡達諾夫分塊”的概念，以及與這種標度變換相關的數學框架，對于從凝聚物質到基本粒子的各種應用都產生了巨大影響。除了眾多的研究成果之外，他還是一位受很多學生、博士后和同事愛戴的導師，并為興趣驅動、合作和跨學科研究樹立了一個很好的榜樣。

卡達諾夫于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。卡達諾夫在哈佛大學讀了大學和研究生，1960年以兩篇學位論文獲得物理學博士學位，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《量子統計力學》的編寫，教材介紹了非平衡態相互作用量子系統的技術處理問題。這本教材至今仍然被用于半導體器件、等離子體和基本粒子的基礎研究教材。

1962年，卡達諾夫加入了伊利諾伊大學香檳分校物理系，主要研究凝聚態的特性和臨界現象，并形成了他關于重整化和標度的理論基礎。在卡達諾夫介紹的許多概念中，其中兩個在量子場理論中非常關鍵：算符乘積展開和異常標度尺寸。他還發起了對動態臨界現象的調查研究，他所發明的流體力學晶格表達法一直沿用至今。

1969年，卡達諾夫調到布朗大學物理系，在那里他利用電腦模擬來解決城市規劃中的一些問題。1978年，他調到芝加哥大學，在那里一直工作到2003年退休。1981年到 1984年，以及 1994年到1997年，卡達諾夫任芝加哥大學材料研究中心主任，2007年任美國物理學會主席。

卡達諾夫致力于研究復雜性、流體流動和物理計算的計算機應用。這方面的興趣導致他開始研究系統在接近臨界點（改變物質特性的關鍵點）時的行為。例如，他會觀察簡單系統出現混亂的可能途徑，觀察液體出現湍流的可能途徑等。他引入了多重分形概念，以描述不穩定狀態下的模式形成的類型，他還促成了對液體奇點的一系列研究，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學分解法等。

卡達諾夫在物理學研究上取得的巨大成就舉世公認。卡達諾夫于1999年獲得美國國家科學獎章，其他榮譽包括1980的沃爾夫物理學獎、1989年國際純粹與應用物理聯合會頒發的玻耳茲曼獎、美國物理學會的 1977年的奧利弗·E·巴克利獎和1998的昂薩格獎、2011年物理學研究所頒發的艾薩克·牛頓獎章和1990年獲得的芝加哥大學卓越教學獎。

在整整一代理論物理學家中，卡達諾夫被視為一個領袖人物。他的遺產不僅包括他所創建的物理學理論，還包括受過他教誨的同事和學生。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，利奧對于人才培養一直都很關注。”他對他身邊各個年齡層次的物理學家的影響都是極為深遠的。他對自己的理論和觀點很有信心，對于人們的熱情和贊譽，只要受之無愧，他都會坦然受之。這些性格特點幫助他在他的周圍創造一種有利于科研事業發展的氛圍，任何獨到的創意和判斷都是彌足珍貴的，值得珍視的。經他指導過的很多學生和博士后，在他們各自的事業中都有杰出的表現，很多人的成功都可以追溯到他們從利奧那里受到的教益。

作為一個杰出的數學物理學家，利奧并沒有忽略他的計算方法背后的核心理論，他會以非常專業的物理學術語來解釋其意義，他樂此不疲地應用在一個科學領域的造詣來開發另一個新的領域，他努力促成不同學科的科學家和工程師之間的合作，鼓勵研究人員具有多方面的興趣，包括技術理論、實驗、科學傳播等。

事實上，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、得到廣泛應用的重要原因之一。他認為，只有眾人的齊心協力，科學才能進步，他的榜樣激勵了更多跨學科之間的合作。不僅在他主要的研究領域統計物理學內，在流體力學、凝聚態物理、化學和工程學等領域內，哪些問題是人們會感興趣的，哪些成果會產生重要影響等，他都有很強的判斷力。他會強調一些令人興奮的問題，他會將數學家、計算機科學家、理論物理學家和實驗人員匯集在一起，來攻克某個問題。

和利奧在一起永遠不會感到乏味。他常常妙語連珠，但在他幽默的俏皮話中常會包含某個嚴肅而艱澀的科學事實。他永遠是那么的幽默風趣，他也一直關注著其他實驗室的進展，并經常訪問那些實驗室。我們還記得他一次特別有趣的來訪，我們當時和利奧的同事海因里希·耶格（Heinrich Jaeger）一起，正在用一些顆粒物進行崩塌實驗。當他了解到我們所用材料中還包括有芥末種子，利奧把他的手伸進去嘗了一嘗。盡管在實驗結果出來之前，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了對我們實驗的鼓勵和支持。

[資料來源：Physics Today][責任編輯：岳 峰]