&维塔利·金兹伯格&　　维塔利·拉扎列维奇·金兹堡（俄语：Виталий Лазаревич Гинзбург，英语：Vitaly Lazarevich Ginzburg日－日），金兹堡1916年出生于。前著名理论物理学家和天体物理学家。曾任莫斯科列别杰夫物理研究所理论室主任、科学院顾问。他在上世纪50年代与一些科学家率先提出了有关Ⅱ型超导体的理论。日在莫斯科因病逝世。&　　瑞典皇家科学院10月7日将2003年度授予三位独立从事超导体研究的科学家。他们分别是：俄罗斯人维塔利·金兹伯格（Vitaly Ginzburg ），87岁；俄罗斯人（Alexei Abrikosov），75岁；以及出生于英国的（Anthony Leggett），65岁。其中后两者现在拥有美国公民身份。&　　三人的主要成就是在各自的独立研究中在超导性和超流态两个量子物理学领域做出杰出贡献。科学家们认为，他们三人在超导性方面的研究依然具有潜在的革命性应用价值。他们的研究为获得本年度诺贝尔医学奖的两位科学家开发核磁共振扫描仪提供了理论基础。　教育经历　&　　1938年毕业于物理系；　　1942年在莫斯科大学获得物理学博士学位。工作经历　　　从1940年起，金兹堡一直在莫斯科列别杰夫物理研究所（P. N. Lebedev Physical Institute）任职至今，并且曾任该研究所理论室主任。为俄罗斯科学院顾问（2003年）。　　　　　　所获荣誉　　　　　　1950年，金兹堡同朗道在朗道二级相变理论的基础上提出了一个描述超导现象的模型（金兹堡-朗道方程，Ginzburg–Landau theory）。在这个模型的基础上，苏联物理学家阿列克谢·阿布里科索夫在1957年对II型超导体的特性做出了理论上的解释。为了表彰这个模型在超导理论研究中的突出贡献，2003年的诺贝尔物理学奖授予了这两位科学家以及安东尼·莱格特（以表彰其对超流理论的贡献）。　　　　此外，金兹堡对物理学的贡献还包括电磁波在等离子体中的传播理论、宇宙射线的形成理论。在20世纪五十年代苏联研制的过程中，金兹堡也扮演了关键角色。　　　科学研究　&　　通常条件下导线有电阻，因而大量电能浪费在传输过程中；流体在流动过程中自身会产生阻力，因而原油在输油管中流动需要外界提供动力。很多人会想到，如果电流传输、流体流动没有阻力该多好。2003年诺贝尔物理学奖表彰的成果恰恰与这两个奇妙的想法有关。　　　　很多宏观现象可以从微观领域中得到解释。电流是导体中电子的定向移动。电子在原子间移动时，由于电子与原子核间的电磁力的作用，会引起原子振动。这就是电阻的成因。大量原子振动在宏观上表现为导体发热，到达一定程度可使导体熔化。电焊、电切割利用的就是这一原理。　　　　流体流动时产生的阻力实质上是流体分子之间存在的吸引、碰撞等相互作用造成的。要消除电流和流体传输中的阻力，就必须在微观粒子特性上想办法。　　　　　　1950年维塔利·金茨堡与苏联科学家列夫·郎道（因对凝聚态的研究成果获得1962年诺贝尔物理学奖）提出一种描述超导等现象的公式，在此基础上，1957年阿列克谢·阿布里科索夫提出了一种能够解释ＩＩ型超导体特性的理论。这一理论认为，ＩＩ型超导体中的电流形成了一个个小旋涡，如同水流中的旋涡一样，这些旋涡形成了一个有序的点阵，就像排列整齐的士兵方队一样。这样可以使超导体中电子运动的阻力消失，又可以使磁场能够从点阵中的通道通过。可以这样理解：让混乱的人群前进的难度很大，而让排列整齐的士兵方队前进很容易，前进的阻力大大减少，这就是ＩＩ型超导体电阻消失的原理；同时，士兵方阵队与队之间的通道很容易让人们通过，这就是ＩＩ型超导体允许磁场通过的原理。　　　　超流体现象也是在超低温环境下观测到的。大气中稀有的惰性气体氦很难液化。直到1908年，荷兰科学家卡麦林·昂内斯才把它制成液体。氦有两种同位素，即由2个质子和2个中子组成的氦4和由2个质子和1个中子组成的氦3。20世纪30年代末，苏联科学家彼得·卡皮察首先观测到液态氦4的超流体特性。他因与此相关的成果获得1978年诺贝尔物理学奖。这一现象很快被苏联科学家列夫·郎道用凝聚态理论成功解释。不过，科学家直到20世纪70年代末才观测到氦3的超流体现象。　　　　因为使氦3出现超流体现象的温度只有氦4的千分之一。　　　　科学家发现，氦3超流体有一些特别的现象无法用原有理论解释。针对这些现象，20世纪70年代末，在英国工作的安东尼·莱格特提出了一个能用数学公式解释氦3超流体现象的理论。后来证明这一理论能够系统地解释多种超流体的特性，并适用于粒子物理和宇宙学等其他领域。　　　　正如其他科学发现一样，一旦找到应用它们的方法，就会改变我们的生活。超导材料的用途非常广泛，比如在磁悬浮列车、核磁共振成像、超导发电、超导计算机、输电和储能等方面都有很大用处。如今世界各国对超导的研究越来越热，而重中之重就在于常温超导。有专家预测，这种技术一旦推广应用，总体上可以节约目前三分之二的电力。与超导原理已经得到应用相比，超流体原理的应用尚在研究之中。不过，这一领域已经曙光初现。2002年，德科学家实现铷原子气体超流体态与绝缘态可逆转换。　　　　世界科技界认为该成果将在量子计算机研究方面带来重大突破。这一成果被中国两院院士评为2002年世界十大科技进展之一。　　　　超导电性和超流性是极端低温状态下发生的两种现象。目前，超导体材料被广泛应用于核磁共振成像和粒子加速器等领域，而超流体则让人们更深入地了解物体在低温状态下的表现形式。在略高于绝对零度的低温下，某些金属会让电流无阻力通过，这样的超导体材料还具备能够完全或部分屏蔽磁场的特性。换句话说，电阻变为零，外部磁场可能无法进入超导体内部。能完全屏蔽磁场的超导体被称为Ⅰ类超导体。如果外部磁场过强，这种超导体的超导性能会受到破坏。解释这一现象的理论获得了1972年诺贝尔物理学奖；而部分屏蔽磁场的超导体被称为Ⅱ类超导体，它能在强磁场中保持超导性能，正是阿布里科索夫成功地在理论上解释了这一现象。而他的研究是建立在金茨堡等人的研究成果基础上的。　　　　阿布里科索夫和金兹伯格等人让超导电性“走”出了超低温世界，而莱格特的成就是对物体在低温下的超流性进行了解释，即液态氦的粘性为何会在低温下消失。　
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金兹堡和他的物理研究作者：戴闻中国科学院理化技术研究所 100080杰出的物理学家、诺贝尔奖得主，金兹堡（）于年月日不幸去世，享年岁。年金兹堡、和三人，基于他们在超导和超流领域的研究贡献，共同分享了该年度的诺贝尔物理奖。在颁奖消息发布后，一位在剑桥大学工作的物理教授对记者评论道：是一个具有机敏物理直觉的思想家，是高超的正统数学家，而金兹堡则兼具上述两方面的特质。在这篇纪念文章中，作者将在生平介绍的基础上，写下一些关于金兹堡研究成果的学习体会，与大家分享。生平年金兹堡出生于莫斯科的一个犹太家庭。年莫斯科技术大学的一位教授，为他在该校的射线实验室牟得了一个实验助理的职位。两年的实践大大提升了金兹堡对物理学的兴趣。年他进入莫斯科国立大学，学习自己所钟爱的专业物理学。他被理论物理的奥妙深深吸引，但由于对自己的数学能力缺乏自信，遂决定在兰茨贝尔格（）指导下从事光学工作。年他转到苏联科学院列别捷夫物理研究所，继续攻读博士学位，获科学博士头衔。年苏联参加二战，金兹堡随苏联科学院迁至。在他工作至年。年金兹堡与他的研究生兼同事结婚，但后来在年离异。同年，他与结婚。在年曾因一项伪造的指控（企图谋杀斯大林）被拘捕，后被宽大处理，并于年在一次特赦中被释放，但不许返回莫斯科。年金兹堡受邀成为高尔基大学（位于叶卡捷琳堡）新建无线电物理系的访问教授，接着成为一个研究小组的头，专攻电磁波的传播与辐射。在年间，他主要还住在莫斯科，每年都要向当局写申请，为的是让妻子能回莫斯科。然而申请被一次次的拒绝，直到年斯大林去世。年有文章指责金兹堡唯心主义、不爱国。尽管如此，塔姆（，金兹堡的上级，年诺贝尔物理学奖得主）还是安排他参加苏联核武器计划。核武器计划汇集了一大批物理和数学的顶尖人才，如萨哈罗夫（）等。金兹堡的主要贡献是：提出使用锂（）作为氢弹的燃料（区别于美国的做法）。但他没有在核武器计划呆很长时间。年金兹堡被选为苏联科学院通讯院士，年成为全时院士。年作为苏联科学院理论物理部负责人的塔姆去世，金兹堡茨堡接任了他的职务。年苏联的氢弹之父萨哈罗夫（也属理论物理部）因持不同政见而遭流放。苏联科学院曾对萨哈罗夫给予了生活上的照顾，为此金兹堡被追究责任，被限制出国许多年。年苏联开始改革，年金兹堡成为人民代表大会代表，直到年苏联解体。金兹堡具有强烈的个性，在整个苏维埃体制期间，他始终坚持人道主义观点。在理论物理的研究中，他保持开放的思维，并且他的许多评论是基于发展基本原理的直觉。作为一个具有丰富物理灵感的人物，他在承受强大的政治压力的环境下，作出了引领世界的学术成绩。在学生的眼中，他是一位慈祥的长者，他的为人将被所有熟悉他的人铭记。在诸多领域的研究成果金兹堡的研究涵盖：经典和量子电动力学、切伦科夫辐射和穿越辐射、在等离子体中电磁波的传播、射电天文和同步辐射、宇宙射线和射线天体物理、晶体中的光散射、铁电理论，以及超导和超流。在所有这些领域，他都作出过原创性的工作。以穿越辐射为例，所要研究的是：高速带电粒子穿越两种介质（二者具有不同的介电常数）的现象。基于他扎实的电动力学功底，他对这个问题作出了综合处理，是该领域公认的先驱。在同步辐射领域，他的影响也很大。他提出：在高能天体物理现象中，同步辐射在非热辐射中占支配地位。金兹堡对理论物理广泛的学术兴趣，也反映在著名的金兹堡研讨会中。金兹堡研讨会每周在苏联科学院举行。按照金兹堡的要求，讨论的课题应包括理论物理的所有方面（除了粒子物理）。在研讨会上，他发挥主导作用：适时地打断主讲者，评述刚刚讲完的要点，为了使所有听众能跟上议题。在莫斯科的大多数物理学家，都尽力抽时间参加金兹堡研讨会。年金兹堡与朗道合作，发表了关于超导理论的研究成果。这项工作是在朗道二级相变理论（注：在没有外加磁场的条件下，从超导态到正常态的转变是二级相变）的基础上所取得的突破性进展。它将对称破缺现象与金属中超导电子对波函数结合在一起。这个新的范式具有深刻的含义，其应用超出了超导领域，扩展到量子物理的许多方面，甚至涉及希格斯现象（）。在粒子物理领域，希格斯机制的引入对研究对称破缺现象具有重要意义。所谓希格斯场是一个穿透所有空间的场。它的引入是为了解释：电弱理论的对称性为什么会破缺到剩余的量子电动力学之规范对称性。电弱相互作用的媒介粒子包括种：光子，中间玻色子和。光子中介长程电磁相互作用，和中介短程弱相互作用。与希格斯场作用的粒子不可能以光速传播（其中的机制与光折射率类似，它使光子在通过介质的旅行中慢下来），它们也从相互作用中获得质量。和三种通过希格斯机制产生了质量，但光子不与希格斯场作用，保持无质量。金兹堡朗道理论及其应用1950年金兹堡与朗道面临的任务是：如何设法描述超导电性在强磁场和强电流条件下被破坏；为破坏超导电性，对于薄膜样品和大块样品，为什么临界磁场会有所不同？他们为描述超导态，设计了一个序参量（即超导对波函数，它测度对的几率幅），并且允许它随空间坐标变化：&f（）显然，超流密度ns，但在正常态，序参量。我们注意到波函数的定义中，包含有位相因子f，因此有超流粒子动量的表达式：▽f（）其中是对的有效质量，是超流流速。这是一个在没有外加磁场条件下的表达式，如果在系统中引入了磁场上式将改为▽f且（）其中是对的电荷，是矢势，H是磁场强度。认真考虑从没有磁场到建立起磁场的过程，可以证明：过程中的守恒量应是 p = + ，p被称为是有效动量。然而，动能Et仍只是的函数，Et =(（）p -（）。在量子力学中，有效动量p ≡ ▽，结果金兹堡朗道写出了磁场下超导态动能表达式。对于样品超导态总自由能（包括了磁场下的动能和磁能），运用求自由能极小的变分计算，金兹堡与朗道最终导出了物理学的新范式——GL方程（▽ - ）∣∣2J∣∣2∣∣2 &[(▽f - （5）式给出的是电流密度J的表达式。注意，（5）式与一般教科书中的写法有所不同；并且应分清：在（5）式中▽是作用在f上，而在（4）式中▽是作用在上。GL方程是非线性微分方程，它的解是随位置和矢势变化的。此前的超导唯象理论认为，超流密度ns仅仅是温度的函数。GL方程的重要应用首先在于，它提供了正常相和超导相之间界面的自然描述。后来（1959年）L.P. Gorkov证明：GL方程可以从微观BCS理论被推导出来，属于后者适当的极限情况。并且，它至今仍是解决“空间变化超导态”问题的标准入手方法。这里需指出：BCS理论本身不能描述非均匀超导体。对GL方程的研究发现, 依照某一参数κ（λ 是穿透深度，ξ是相干长度，事实上当温度逼近超导转变温度 Tc , λ 和ξ 两者均发散，因此它们的比值更有意义，见下文）的取值低于或高于1/√2, 超导体被分为两类，即第I类和第II类超导体（这是1957年之后被引入的称谓）。只要外加磁场不超过某一临界值，Hc , 第I类超导体总是将磁通线排出体外( Meissner 效应)。然而，第II类超导体允许磁通线在体内驻留（见图1）。到1950年代中期，有人用高质量的薄膜样品，做临界磁场对膜厚以及温度的依赖关系实验，发现实验结果不能用GL 理论解释。Abrikosov得知后，便在GL 理论的框架内寻找解决的办法。按照GL 理论，对于κ &1/√2 的情况，在超导相和正常相之间界面能是负的，并且正常相相对于超导相是不稳定的。Abrikosov凭借他的数学才能，从上述“不稳定”出发，研究κ &1/√2 以及κ更大的情况，研究这类超导体在更强磁场中的行为，最终建立了第II类超导体完整的唯象理论。让我们从图了解第和第类超导体在磁化过程方面的区别。按照电磁学，磁通密度磁场强度H 和磁化强度M三者之间服从关系。对第类超导体（见图中的虚线），当外场H&材料处于超导态，所有磁通线被排出体外( Meissner 相)，。对于对第类超导体（见图中的实线），当外场H&行为与第类一样；在外场H从增加到的区间，磁通线逐步增加对样品的穿透（进入混合相），增大，尽管为负但幅值逐渐减小；到了，完全穿透，且M = 0 。图第类超导体（左图），当外场&材料处于超导态，所有磁通线被排出体外——完全的Meissner效应。第类超导体（右图）在磁场强度未超出某一限度的情况下，允许磁通线驻留体内，同时材料保持超导电性。图磁通密度（红色）和磁化强度（兰色）作为磁场强度H的函数。对第类（虚线）和第类（实线）超导体分别绘出，见正文。在超导体内为了保持磁场是常数，矢势必须随r 变化。A随r 的变化可以有多种选择，只要能给出正确的外场，都属于规范变换。例如，可以选择Ay 其中Ay是A的y分量，Hz表示外场沿轴，并且Ay随x坐标线性增长。不过，按照GL 的动能表达式，上述线性增长意味着动能无限度的增大，但这是不可能的。当x到达一定程度，Ay的增大不得不被一个位相的跳变所抵消。以至于序参量周期性地为零，导致Abrikosov磁通晶格的产生。Abrikosov证明，上述这种分布满足总能最小。Abrikosov的系统理论说明，外加磁场对第II类超导体的穿透，正是通过了许许多多涡旋所提供的通道。在涡旋芯内，材料是正常态，涡旋芯的半径约等于相干长度ξ；在芯的周围是超导态，有对超流环绕，绕涡旋芯走一圈，波函数的位相将改变2π。涡旋的数量随着磁场强度的增加而增加，但有一个限度：如果涡旋芯与近邻的涡旋芯发生交叠，材料将失去超导电性。Abrikosov的这项工作被公认是超导研究领域中的突破性进展，至今在新超导体研究、玻色—爱因斯坦凝聚研究以及超导磁体开发应用中仍被广泛引用。金兹堡与朗道的基本贡献在于，他们构建了一个合理的超导对波函数，用它描述超导相变过程中所发生的对称性破缺。这里所涉及的主要是与粒子数（对数）守恒相联系的规范对称。在正常态，序参量；在超导态，超流密度ns为有限值。按照杨振宁的意见，规范对称应命名为位相对称。这是一种较为抽象的对称性，或许从位相因子f的角度有助于理解。在以上，任何从f到ff的变换都不会引起系统的变化；然而当& ，在超导体内的位置必然有它特定的位相f。结语从金兹堡的生平和他的物理研究，我们得到的重要启示是多方面的，具体包括：探究物质世界的规律是人类崇高的事业；理性思维的发现经常能转化成巨大的生产力；好奇、执着、严谨和诚信是对科学工作者的基本要求；从美学角度看，物理理论（例如，关于对称性）也有可能与艺术大师的创作一样光彩夺目。金兹堡满怀热忱地将自己毕生的精力投入到物理研究中，反过来物理学的发展所需要的正是千千万万金兹堡这样的奉献者，二者之间和谐、同一。笔者不禁感慨： 啊,物理, & & & & & & & & & & & & & & & & 你是人类智慧广阔原野中的沃地。驰骋于茫茫时空,探究物质运动之理。即使进到艺术的殿堂，你同样能展示独特的魅力。作为科学你具有可修正性,为求真坚守严谨和诚信。你主张理性思维，而对未经检验的断言保持怀疑。实验和理论不可或缺，归纳和演绎方法并举。 啊,物理,你通过最直接的途径, 激发出下里巴人无穷的创造力。 & & 你不断体现着人类的进步，通过与技术的结合回报社会，让我们的生活日新月异。你规定了生死存亡的边界，要求人们对过度行为保持警惕。建立秩序防患于未然, 世界在可持续的发展中得到启迪。把握好科学发现这柄双刃剑，破解自然界普适和同一的规律。 参考文献．．．．阎守胜，物理，，（）：．郝柏林，物理，，（）：．德让纳，金属与合金的超导电性，科学出版社，．，．罗斯英尼斯，超导电性导轮，人民教育出版社，
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金兹堡-朗道理论
    
金兹堡-朗道理论 (Ginsberg-Landoutheory)
超导性的唯象理论，是结合了超导体的电动力学、量子力学和热力学特性，为超导相变给予热力学解释而提出的。此理论可以由Bcs理论得到，它能相当好地描述第Ⅱ类超导体的磁学性能。
1950年金兹堡-朗道在朗道二级相变理论基础上，提出超导体中超导电子存在着某种有序化，可以用宏观量子波函数来描述，其中ns为超导电子密度，为宏观波函数相位，它们都与空间位置芦有关。并给出了著名的金兹堡-朗道方程(简称为G-L方程)。
(第二方程)
G-L第-方程与薛定谔(Schrodinger)方程相似，由此可以算出Ψ。G-L第二方程能确定超导电流的分布，所得结果与量子力学描述的非常相似。因此G-L方程直接描述了超导电性的宏观量子效应。用G-L方程可以得到在弱磁场下超导体的穿透深度A租相干长度÷的表达式，证明通过超导环中的磁通函是量子化的，即，n为整数，(Wb为韦伯)。根据G-L方程引入的参量，成功地表明超导体有两类表面能。，为第1类超导体，，为第Ⅱ类超导体。和伦敦方程-样，G-L理论也是局域理论。
1950年阿布里科索夫(AδpиB)用G-L方程建立了第Ⅱ类超导体的物理基础。1959年戈尔柯夫((Gor’kov)证明G-L方程可在BCs理论基础上用格林函数方法导出，揭示了G-L唯象理论的微观物理基础。因此G-L理论有时亦称GLAG理论。
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