朗道《普通物理学》评介

Л.Д.朗道(1908—1968)是一位物理学大师,对物理学的贡献以所谓的“朗道十戒”著称.朗道同时也是一位伟大的教育家,其重要表现之一是他与栗弗席兹以及其他朗道学派弟子通力合作,特别是后者持续不断地努力,克服重重困难,历时四十余年撰写完成,享誉学界的十卷本物理学经典名著朗道-栗弗席兹《理论物理学教程》(以下简称《教程》,其最新版中译本已于2020年由高等教育出版社全部出齐).《教程》既体现朗道学派对物理学基础的系统而独特的理解,也体现他们的物理教育理念.《教程》已培育和影响了几代物理学工作者,并会在相当长的一段时间内继续发挥着它的巨大作用.除了主要面向高等物理教育的物理学教程外,朗道与合作者还为一般大众以及学习基础物理学的读者编写了许多教材,其中包括四卷本的《大众物理学》(与А.И.基泰戈罗茨基合作,各册书名分别是《宏观物体》《分子》《电子》《光子和原子核》.前两册1963年俄文初版时是一册,1978年俄文第二版分为两册,后两册由第二作者独立完成,于1979出版俄文初版;中译本正由高等教育出版社陆续出版)、《什么是相对论》(与G.B.Rumer合作,俄文版于1959年出版;英译本,1960年;中译本,科学普及出版社,1963年)、《核理论讲义》(与Ya.Smorodinsky合作,俄文版,1955年;英译本,1958年)、《普通物理学:力学与分子物理学》(与А.И.阿希泽尔和E.M.栗弗席兹合作,俄文版,1965和1969年;英译本,1967年.以下简称《普通物理学》).据查核,朗道的著作除了最后两本外,其余的早期版本已在不同时期分别译成中文出版过.

弯曲应变下六角晶格量子反铁磁体的赝朗道能级

利用线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法研究了弯曲应变下六角晶格量子反铁磁体的赝朗道能级.通过线性自旋波理论,发现磁赝朗道能级出现在磁子能谱的高能端,其能级间距与能级指数的平方根成正比.线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法都显示,尺寸相同时随着应变强度的逐渐增加,局域磁化强度逐渐减弱,应变强度相同的条件下反铁磁序在y方向上连续减弱,因为上边界处的海森伯链解耦为孤立的垂直链,导致上边界附近的磁序被破坏.量子蒙特卡罗方法提供了更精确的反铁磁序演化:在特定应变强度下上边界处垂直关联不变,水平关联增加,从而影响磁化强度,使局域磁化在上边界处呈上翘趋势.研究结果有助于理解弯曲应变对自旋激发的影响,并可能在二维量子磁性材料实验中得以实现.

基于变系数3+1维三次-五次复金兹堡-朗道方程的亮孤子及混合孤子传输特性

变系数3+1维三次-五次复金兹堡-朗道(CGL)方程作为光孤子传输模型,不仅用五次项解释了现有模型所没有的物理意义,还拥有高维系统较低维系统更为丰富的非线性动力学特性.本文利用修正的Hirota方法,得到了变系数3+1维三次-五次CGL方程的解析孤子解.通过对非线性系数和光谱滤波项选取特定的参数,得到了一种特殊的混合孤子.分别讨论了改变非线性、光谱滤波和线性损失参数以及其他参数对孤子传输特性的影响,实现了对亮孤子和混合孤子传输的有效控制.本文结论对高维CGL系统在理论和实验研究方面具有一定的参考价值.

对巧克力相变迟滞现象的理论解释——朗道-德冯谢亚理论以及铁电相变理论

巧克力作为生活中常见的事物,其储存方法一直是食品科学界研究的重要课题,而由相变产生的巧克力凝固和融化等现象对巧克力的储存产生了决定性的影响;但由于巧克力的成分复杂且晶体结构多变,目前只在生活中实现了控制巧克力保持良好性状的储存,而鲜少有研究分析其背后存在的相变机理。研究中首先基于朗道-德冯谢亚理论,使用序参量描述了影响相变的相关因素,初步解释了巧克力相变当中存在的迟滞现象;而后进行了相关实验,提出了一种对朗道理论的修正来解释实验现象;最后,通过研究巧克力的主要成分可可脂晶体的铁电相变,对德冯谢亚理论中未作出解释的势垒产生做出了阐述。

电子朗道能级稳定性系数及应用于强磁化的中子星

首先通过引入电子朗道能级稳定性系数g_(n)和Dirac-δ函数,给出在超强磁场下相对论电子压强pe的表达式.然后,讨论了中子星内部超强磁场的量子电动力学效应.最后,选择中子星的外壳层晶格物质和外核中理想的n-p-e(中子−质子−电子)物质系统为代表,讨论了超强磁场对物态方程的影响效应,研究发现,在中子星“中子滴出密度”以下的晶格物质中,核素(A,Z)转化为核素(A′,Z′)时发生相变,超强磁场会使相变发生在较低的物质密度区域,理想的n-p-e物质总的压强随磁场强度的增加而增大.

线性中等软位势朗道方程的Gelfand-Shilov光滑效应

为探讨线性中等软位势朗道方程的柯西问题解的光滑效应,使用莱布尼茨公式、交换算子、归纳法等数学方法证明了中等软位势下线性朗道方程柯西问题的解具有Gelfand-Shilov光滑性效应,这说明了其柯西问题的解以及解的傅里叶变换都是Gevery光滑的.

朗道及其对物理学的贡献

综述朗道的一生及其较为重要的贡献之一——朗道二级相变理论，着重论述了朗道相变理论表述形式的一种修正以及朗道对物理学的贡献．

基于朗道离散时间递推算法的转动惯量辨识研究

转动惯量辨识功能已经成为了高性能交流伺服系统的典型特征。基于加减速法的转动惯量测量方法过于依赖初始PID参数,辨识效果不佳。本文提出采用基于朗道离散时间递推算法的转动惯量辨识技术,提高转动惯量的辨识精度,同时加快辨识过程的收敛速度。

相对论性纵等离激元朗道阻尼数值解

在亚光速区,对处于相对论性振荡的纵等离激元色散方程进行数值求解,得到了朗道阻尼系数的数值解。并在极端相对论性情况下,与解析结果进行比较,结果表明,数值结果与解析结果吻合。同时,将计算范围扩展到适中相对论性情况。

自发磁化交换偏置的朗道相变理论

为了研究具有自发磁化交换偏置不对称性材料的自由能密度F的特征,采用朗道的相变理论,处理自发磁化的交换偏置不对称性.一维情况下对称性的自由能密度F展开成自发磁化强度M(T)的偶次幂级数,而不对称的自由能密度F只要考虑M3(T)项,这样,在铁磁一顺磁相变温度Tc附近,得到了具有二级相变特征的不对称的M-T和(F-g0)-M曲线.其中,F的幂级数展开系数的定性关系为:g2=γ(T-Tc);g3随T的减小非线性减小;g4随T的减小而增大.

朗道辉煌坦荡而坎坷不幸的一生——纪念朗道诞辰100周年、逝世40周年

本文简要地介绍了前苏联卓越的理论物理学家、教育家朗道的生平与显赫的业绩,以及他在政治上所受到的无辜迫害和过于自信给后人所带来的遗憾.

基于朗道二级相变理论的铁单晶磁结构分析

利用朗道二级相变理论以及磁点群理论对于4种单晶铁,也就是阿尔法-铁、德尔塔-铁、伽马-铁以及伊普西龙-铁的磁结构进行了分析。其中,着重利用朗道二级相变理论中实现二级相变的条件和Birman的群选择定则来分析一定晶体结构的铁单晶如果发生顺磁铁磁相变后可能具有的空间对称性,进而得到铁单晶可能具有的磁结构。同时,得到的结论与之前文献报道中的结果进行了比较,发现符合得很好。

科学创新素质教育的一条可能途径——别具一格的“朗道学校”及其启示

本文介绍了朗道在前苏联创办的理论物理学校———“朗道学校”许多别具一格的地方。它的主要教学形式———理论研究班 ,发现理论物理人才的“理论入门”考试和为培养理论物理人才而撰写的《理论物理教程》 。

关于动力Alfven波的色散与朗道阻尼

根据完全动力论理论，证明了可由简化漂移动力论方程求得动力Ａｌｆｖｅｎ波色散方程，即横向用磁流体力学方程，纵向用Ｖｌａｓｏｖ方程，在初级近似下由此推导出适合于日冕和太阳风的色散关系和Ｌａｎｄａｕ阻尼，得到在性质上与ＭＨＤ Ａｌｆｖｅｎ波完全不同的动力Ａｌｆｖｅｎ波，太阳风中Ａｌｆｖｅｎ湍流很容易由动力Ａｌｆｖｅｎ波演化而来。提出由动力Ａｌｆｒｅｎ波构筑太阳风高速流模型将更符合观测结果。

二维无质量狄拉克电子朗道能级的解析处理

从量子力学的基本概念出发,在朗道规范和对称规范两种规范变换下,借助特殊函数方程理论,推导出单层石墨中二维无质量狄拉克电子朗道能级的解析表达式,并讨论它与通常二维电子气中薛定谔型电子的朗道能谱间存在的差异.

超强磁场下电子朗道能级稳定性及对电子费米能的影响

磁星是一类由磁场供能、强磁化的中子星,其内部磁场远高于电子的量子临界磁场.本文通过引入电子朗道能级的稳定性系数g_n,讨论了在磁星环境下电子的朗道能级的稳定性及其对电子费米能E_F(e)的影响;研究发现,磁场越强,电子的朗道能级越不稳定,最大的朗道能级级数n_(max)越小;朗道能级数n越大,能级稳定性系数g_n越小.根据朗道能级的稳定性系数g_n随磁场的增加而减小的要求,电子费米能表达式的磁场指数β必须是正数.通过引入Dirac-δ函数,推导出超强磁场下的简并的、相对论电子费米能的一般表达式,修正了E_F(e)的特解.新的特解给出磁场指数β=1/6;特解的适用范围ρ≥10~7g·cm^(-3),Bcr≤B≤10^(17)G.本文结果将有助于中子星内部弱相互作用过程(包括修正的URCA反应和电子俘获)和磁星磁热演化机理的研究.

二变量糖酵解模型的复金兹伯格-朗道方程系数计算(英文)

三阶复金兹伯格-朗道方程(CGLE)是物理和化学等领域广泛研究的非线性方程之一.文中计算了二变量糖酵解模型在给定参数下对应的CGLE系数.结果表明,具有周期折叠分岔的反应扩散糖酵解模型只有在控制参数足够接近超临界霍普夫分岔临界值时,CGLE才能作为原方程的近似.所得系数的正确性已通过对原方程的数值积分与斑图形成模拟予以验证.

基于朗道-利夫席茨-吉尔伯特方程的自旋阀动力学研究进展

巨磁阻效应的发现开辟了自旋电子学研究的新时代。目前,自旋电子学已经发展成为与磁学、半导体、微电子学、凝聚态物理等学科紧密结合的新学科。在自旋电子学研究中自旋阀结构,包括垂直自旋阀和横向自旋阀,发挥了至关重要的作用并成为各类自旋电子器件设计的基础。借助于各种自旋阀器件,人们又相继发现了Slonzeweski自旋转移矩、类场矩、自旋霍尔效应、自旋轨道矩等重要物理效应。本文将综述这些物理效应的概念及应用前景、面向应用需要解决的问题等等。我们将重点关注基于朗道-利夫席茨-吉尔伯特方程的动力学研究的进展情况。

关于朗道相变理论的一个修正

由单轴铁磁体对自发磁化强度M的对称性，对朗道相变理论中自由能的表达式作了一个修正，并运用卡尔丹公式得到其临界指数β=1／3，与实验值一致。

朗道理论对铁氮相变的研究

应用朗道理论，通过引入序参量η，即单位体积中位矢（1／2，1／2，1／2）处晶格位置上被氮原子占有几率，将热力学势函数按η展开，讨论了η和温度T之间的关系。研究了αFe－γ｀Fe4N相变的位相关系并预测了相变过程申含有亚稳相出现。还应用点群理论推导了γ｀FenN相的形状。