朗道团队与苏联核计划

摘 要： 苏联核计划档案材料解密之后，朗道团队参与苏联核计划的秘密也随之浮出水面。朗道这位物理学界泰斗带领自己的团队解决了多项科研难题，在苏联核计划实施的各个阶段发挥着不可替代的作用。利用朗道创建的公式，苏联成功分离了氘和铀-235，为核武器研发提供了裂变材料，其后朗道公式在苏联核武器研制中得到广泛使用。朗道团队创建和发展了核反应堆理论，推动了苏联工业核反应堆的建立。朗道团队完成了冲击波和爆炸波研究，提出通过爆炸压缩核装药达到超临界状态的想法和原子弹内爆原理。在朗道的领导下，其团队完成了原子弹爆炸有效因数和释能的计算工作，并在氢弹的研发工作中做出了杰出贡献。

关键词： 朗道团队;苏联;核计划

Л.Д.朗道（Л.Д.Ландау）的物理学成就早已广为人知，但朗道团队①

在苏联核计划中所做的贡献却尘封在历史档案中。1995年2月，俄罗斯联邦总统颁布第160号法令，要求有关部门整理核计划解密资料。1998—2010年间，《苏联核计划》档案文件汇编②

陆续得到出版。根据1996年杜布诺国际学术会议材料，俄罗斯又出版了题为《科学与社会：核计划历史》③

的学术论文集，共有三卷，分别于1997年、1999年和2003年出版。这些解密文件披露了朗道团队解决核武器研发领域各种技术难题的事实。目前我国史学界对于朗道团队在苏联核计划中的贡献尚未展开研究。2008年，俄罗斯科学家Б.С.卡洛别茨（Б.С.Горобец）出版专著《朗道圈子：英雄的一生》

Горобец Б.С.Круг Ландау： Жизнь гения.М.： ЛЕНАНД，2008.，详细阐述了朗道坎坷而传奇的一生，但对朗道参与苏联核计划的相关情况只字未提。2009年，卡洛别茨出版了专著《朗道圈子：战争与和平物理学》

Горобец Б.С.Круг Ландау： Физика войны и мира.М.： Книжный дом瘙爯ЛИБРОКОМ瘙爲，2009.，作者在该部专著中提及朗道参与苏联核计划的过程，但更多的是论述朗道在科研和教育领域的成就。2009年，卡洛别茨又出版了专著《朗道与栗弗席兹的圈子》

Горобец Б.С.Круг Ландау и Лифшица.М.： Книжный дом瘙爯ЛИБРОКОМ瘙爲，2009.，关注的仍是朗道的学术成就，并未涉猎其与苏联核计划的相关问题。可见，俄国史学界对此问题的研究尚未系统化。本文旨在对朗道团队参与苏联核计划的情况及贡献进行相对系统的梳理。

一、朗道其人及其对苏联物理学的贡献

朗道是苏联时期最有影响力的理论物理学家之一，为苏联理论物理学的发展做出了过人的贡献。朗道1908年出生于巴库，童年时期对数学情有独钟。他12岁时就掌握了微积分，表现出过人的数学天赋。1922年朗道考入巴库大学数学物理系，1924年转入列宁格勒大学。1926年，朗道发表了题为《论双原子分子光谱理论》

Ландау Л.Д.К теории спектров двух атомных молекул.// Собрание трудов Л.Д.Ландау.Т.1（под.ред.Е.М.Лифшица）.М.： Наука，1969.С.11-18.的学术论文，完善了沃纳·海森堡（Werner Heisenberg）和埃尔温·薛定谔（Ervin Schrodinger）的量子理论。次年，朗道考入列宁格勒技术物理研究所的研究生班，并于1928年被苏联政府派往国外深造。朗道在柏林受到著名科学家阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）的会见，并就场论和量子力学等问题与其展开讨论。

Горобец Б.С.Круг Ландау： Жизнь гения.С.33-34，56.不久，朗道来到哥廷根参加科学家马克斯·波恩（Max Born）组织的讨论班，在此他不仅学到很多理论物理知识，而且对这种讨论式的授课方式十分推崇。朗道拜访了海森堡，在苏黎世与鲁道夫·派尔斯（Rudolf Peierls）共同撰写了题为《位形空间中的量子电动力学》

Ландау Л.Д.，Пайерлс Р.Квантовая электродинамика в конфигурационном пространстве.// Собрание трудов Л.Д. Ландау.Т.1（под.ред.Е.М.Лифшица）.С.32-46.的文章。1930年，朗道在哥本哈根参加了物理学家尼尔兹·玻尔（Niels Bohr）的讨论班，后随玻尔拜访英国科学家保罗·狄拉克（Paul Dirac）。在英国剑桥大学的卡文迪许实验室，朗道结识了对其一生产生重要影响的同胞П.А.卡皮查（П.А.Капица）。朗道还在苏黎世与沃尔夫冈·泡利（Wolfgang Pauli）展开了学术交流，并发表了题为《金属的抗磁性》

Ландау Л.Д.Диамагнетизм металлов.//Собрание трудов Л.Д.Ландау.Т.1（под.ред.Е.М.Лифшица）.С.47-55.的论文。在国外深造期间，朗道扎实的物理学知识和忘我的工作精神深得世界顶级科学家的赞许，很多著名大学的实验室都邀请他加入。然而朗道放弃了这些机会，于1931年回到苏联。

参见[俄]迈娅·比萨拉比著，李雪莹译：《朗道传》，高等教育出版社2018年版，第34-35、44-49页。

朗道在物理学领域创造了辉煌的成就，主要包括在量子力学和统计物理学中引入密度矩阵（Density matrix）的概念（1927），创立电子抗磁性的量子理论（1930），发现了描述磁畴（Magnetic domain）结构和各磁畴边界磁矩性能特征的规律（1935年与栗弗席兹合作），发展了二级相变（Second order phase transition）的热力学理论（1936—1937），创立和发展了超导体中间态理论，解决了超导相和正常相交替分布状态的几何问题（1937—1938），创建了核统计学理论（1937），以及氦-Ⅱ超导性理论和量子液体理论（1941—1942），奠定了量子电动力学的研究基础（1954年与阿布利科索夫和哈拉特尼科夫合作），创建了费米液体理论（1956）和宇称守恒（Parity conservation）定律（1957）。

См： Горобец Б.С.Круг Ландау： Физика войны и мира.С.115-122; 迈娅·比萨拉比：《朗道传》，第377-378页;程民治、朱仁义：《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》，《物理与工程》，2008年第5期，第52-53页。 朗道与其弟子编写的多卷本《理论物理教程》被译成数十种语言，是迄今为止使用最为广泛的物理学教程之一。朗道还是杰出的教育家，在教学和科研工作中严格要求自己的学生和团队成员。朗道一生培养了众多理论物理学家，比较著名的有43人，其中2人获得诺贝尔奖，18人获得院士头衔。

Горобец Б.С.Круг Ландау： Физика войны и мира.С.188-189.

二、朗道团队参与苏联核计划

1931年，国外访学归来的朗道回到了列宁格勒技术物理研究所。朗道在理论物理学方面的造诣十分深厚，但其性格有些孤傲，甚至与А.Ф.约费（А.Ф.Иоффе）所长交恶。

1930年，约费发现绝缘体厚度越小，其介电强度就越接近晶体破裂所需电力的强度极限。朗道回国后，通过计算证明约费的发现理论依据不足，这让约费感到十分气愤。约费此前曾指出朗道的《波动力学中的阻尼问题》一文毫无意义，朗道则声称约费不懂复杂的理论物理，二人不睦由来已久。参见迈娅·比萨拉比：《朗道传》，第32、50-51页。其后不久，朗道被迫到乌克兰物理技术研究所工作。1932年9月，乌克兰物理技术研究所取得了轰动世界的研究进展，苏联首次运用加速器从锂原子核分离出阿尔法粒子，研究所将此事汇报给了斯大林。一时间，苏联各大报刊纷纷报道乌克兰物理技术研究所取得的成就，宣扬苏联核物理实验赶超了西方发达国家。但朗道并不认为这是一项重要的科研成果，而且还批评研究所斥巨资建造实验室。在苏联科学院讨论会上，朗道严肃地指出，“此项成果是重复约翰·科克罗夫特（John Cockcroft）和欧内斯特·沃尔顿（Ernest Walton）的实验，

人类历史上最早提出阿尔法粒子衰变理论的是格奥尔吉·伽莫夫（Георгий Гамов）。根据伽莫夫的理论，阿尔法粒子可以穿过高于它的势垒（Potential energy barrier），这种现象叫“隧道效应”（Quantum tunneling），因而没有必要用巨能质子轰击原子核。根据伽莫夫的理论，科克罗夫特和沃尔顿两位科学家首次在英国完成原子核分裂实验，而乌克兰物理技术研究所的相关实验要比其晚几个月。См： Горобец Б.С.Круг Ландау： Физика войны и мира.С.21-23.并不属于杰出的科学成果”。

Ранюк Ю.Н.Лабораторiя №1.Ядерная физика в Украüнi.Киiв： Акта，2001.С.108.英国物理学家派尔斯在访问苏联时曾问朗道：“乌克兰物理技术研究所的原子能实验是否具有现实意义？”朗道不假思索地答道：“这是个复杂的问题，如果用带电粒子轰击原子核，那么轰击的精度会很低。因为，粒子要经过较长的路径才能与原子核相遇。在这个路径中，粒子会受到原子电子的阻碍，只有一小部分粒子能够到达原子核，其释能也就非常低。如果用中子轰击原子核，效果就大不相同，因为中子会快速与原子核相遇。如果有人能够利用中子复制次生中子，那么上述问题就将迎刃而解。”

Воспоминания об Игоре Васильевиче Курчатове.С.190.

20世纪30年代，乌克兰物理技术研究所很多科学家受到当局的怀疑，一些人被捕入狱，朗道被迫投奔莫斯科的卡皮查，后者时任苏联科学院物理问题研究所所长。但没过多久，朗道还是被苏联当局逮捕。有关朗道入狱的原因众说纷纭，有人认为，曾经被朗道开除的学生对其心生怨恨，向苏联当局“告发”朗道是德国间谍。朗道本人认为，自己的一个弟子为独霸著作权而对其构陷。但解密档案材料证实，朗道曾参与起草一份煽动群众反对苏联当局的传单，这在当时属于颠覆国家政权的重罪。

华新民：《朗道和他的秘密档案》，《科学文化评论》第6卷，2008年第2期，第96页。朗道入狱后不久，卡皮查就给斯大林写信，信中陈述了朗道的物理学成就，委婉地请求斯大林释放朗道。1939年4月，卡皮查又给苏联当局二号人物莫洛托夫写信，声称苏联物理学研究需要朗道的帮助，指出朗道对苏联科学发展的重要价值。卡皮查随即向内务人民委员部最高领导贝利亚写了担保书，保证朗道不会再从事任何反政府的活动。

迈娅·比萨拉比：《朗道传》，第108-109、118-119页。由于卡皮查的积极营救，苏联当局释放了朗道。

鉴于朗道在物理学领域的成就，1943年3月20日，核武器理论研究中心，亦即“2号实验室”负责人И.В.库尔恰托夫（И.В.Курчатов）向当时苏联人民委员会副主席М.Г.别尔乌辛（М.Г.Первухин）提交报告，阐述邀请朗道和卡皮查参加铀问题研究的必要性。报告指出，“铀弹的爆炸及其破坏力取决于原子的完全电离状态，到目前为止，2号实验室在这方面并未取得任何进展。要解决这个难题，必须邀请理论物理知识渊博的朗道教授。而选择分离同位素的技术手段和设计相关设备，必须委托给实验经验丰富的卡皮查院士”。

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР： Документы и материалы.Т.I，Ч.1.С.325.库尔恰托夫的这份报告并没有得到政府的批复。1944年11月24日，他又向苏联核计划总负责人贝利亚提交了绝密报告，请求政府邀请一些重要的物理学家参与铀研究相关工作。库尔恰托夫在报告中强调：“2号实验室目前利用气体扩散法分离铀-235的工作由И.К.基科因（И.К.Кикоин）负责，但此前卡皮查院士在这方面已取得一定的进展。因此，有必要邀请卡皮查担任基科因团队的技术顾问，委托其研究分离铀-235的新方法，同时邀请其参与生产重水的工作。苏联科学院物理问题研究所理论部主任朗道是苏联最杰出的理论物理学家，邀请其参与铀问题研究对于解决复杂的物理难题至关重要。”