«Слишком много шума»
Лев Ландау, один из величайших физиков в истории, не только выделялся глубоким пониманием всех разделов физической науки, что само по себе казалось немыслимым, но и отметился фундаментальным вкладом едва ли не в каждый из них. В этом году исполняется 115 лет со дня его рождения.
Он известен как автор «Десяти заповедей Ландау» — так его ученики в шутку озаглавили десять важнейших формул, выведенных учителем. Их выгравировали на двух мраморных «скрижалях» и подарили Ландау на 50-летие. Уравнения относились к самым разным разделам физики, и каждое причисляют к важнейшим открытиям этой науки. «Ъ-Наука» вспоминает, как Ландау выводил эти «заповеди», а заодно создавал отечественную школу теоретической физики.
Знакомство с «истинной научной красотой»
Лев Ландау родился 22 января 1908 года в Баку, в семье инженера-нефтяника. Мать его получила высшее медицинское образование и работала сперва школьным врачом, а затем устроилась преподавателем естествознания в еврейскую гимназию. Туда же в восемь лет поступил Лев.
С раннего детства он был математически одарен. Уже будучи известным ученым, полушутя говорил о себе: «Интегрировать я научился лет в тринадцать, дифференцировать умел всегда». А его гимназический учитель математики признавался, что смертельно боялся мальчика. Шутка ли, расчеты на уроках тот производил в уме, без логарифмической линейки или таблиц. Когда Ландау было 14 лет, его приняли в Бакинский университет, причем сразу на два факультета — физико-математический и химический. Вскоре юноша понял, что химия его мало интересует, и сконцентрировался на изучении физики. Спустя два года стало понятно, что для должного раскрытия таланта мальчика нужно переводить в учреждение посерьезнее. Так в 1924-м Ландау сделался студентом физического отделения физмата Ленинградского университета. Там он познакомился с квантовой механикой, в то время бывшей новейшим направлением теорфизики.
«Он рассказывал о состоянии экстаза, в которое привело его изучение статей Гейзенберга и Шрёдингера, ознаменовавших рождение новой квантовой механики,— писал о своем учителе Евгений Лифшиц.— Говорил, что они дали ему не только наслаждение истинной научной красотой, но и острое ощущение силы человеческого гения, величайшим триумфом которого является то, что человек способен понять вещи, которые он уже не в силах вообразить».
Первые «заповеди»: матрица плотности и диамагнетизм Ландау
В 1927-м, окончив Ленинградский университет и устроившись аспирантом в Физико-технический институт, возглавляемый Абрамом Иоффе (ныне носит его имя), 19-летний Ландау написал работу «Проблема затухания в волновой механике». В ней содержалось то, что впоследствии назовут его первой «заповедью»: понятие матрицы плотности, ставшее ключевым для зарождавшегося в то время раздела физики — квантовой статистики.
Первые успехи молодого Ландау не остались незамеченными: в октябре 1929-го по путевке Наркомпроса СССР он в числе лучших молодых научных работников был направлен в заграничную командировку для пополнения образования. Лев Давидович побывал в научных центрах Великобритании, Германии, Дании, Нидерландов и Швейцарии, лично познакомился с величайшими светилами эпохи, включая Альберта Эйнштейна и Нильса Бора. Важным пунктом в этом паломничестве стала Кавендишская лаборатория в Кембридже. Здесь, где в свое время трудились и совершали свои открытия Рэлей (объяснивший голубой цвет неба), Резерфорд (отец ядерной физики) и Томсон (первооткрыватель электрона), Ландау составил свою вторую «заповедь» — написал работу «Диамагнетизм металлов».
В этой статье Лев Давидович описал диамагнетизм электронов и создал квантовую теорию этого явления. Впоследствии оно получило название «диамагнетизм Ландау», а квантовые уровни, отвечающие движению электрона в магнитном поле,— «уровни Ландау». После публикации этой статьи британский пионер представлений о магнетизме того времени Рудольф Пайерлс заявил: «Надо смотреть правде в лицо — все мы питаемся крошками со стола Ландау».
Рабочий день физика-теоретика
Из заграничной стажировки Ландау вернулся весной 1931 года, а в августе 1932-го перебрался из Ленинграда в Харьков (бывший в то время столицей Украинской ССР), где его назначили главой теоретического отдела Украинского физико-технического института. Одновременно он заведовал кафедрой теорфизики Харьковского механико-машиностроительного института и преподавал физику в Харьковском государственном университете.