Л.Д.Ландау (1908 - 1968) К 100-летию со дня рождения Бессараб М. Страницы жизни Ландау / Бессараб М. - М: Моск. рабочий, 1971. - 136 с. http://www.ega-math.narod.ru/Landau/Dau1971.htm

Оглавление

Диапазон проблем семинара Ландау так широк, что участники его не всегда понимают друг друга: один занимается сверхпроводимостью, другой – элементарными частицами. А Ландау понимает всех. Ему не подсунешь сомнительную работу: от его внимания не ускользнет ни одна ошибка, ни одна неясность.

Однако Ландау не всегда сразу принимает новую идею. Вначале идея может показаться ему абсурдной, вывести его из себя: тогда он бегает по институту и повторяет, что автор идеи не физик, а сапожник и что он никогда больше не станет с ним разговаривать. Но, отыскав в ней рациональное зерно, Дау признает, что ему не следовало так себя вести, и убеждает автора продолжать работу.

Однажды, когда происходил мучительный процесс «осваивания» новой идеи, он стал рассказывать на семинаре о замечательном физике Вольфганге Паули.

– Когда в Мюнхене друзья спрашивали Паули, почему у него такой несчастный вид, Паули отвечал: «Разве может выглядеть счастливым тот, кто размышляет об аномальном Зееман-зффекте?»

Ученикам Ландау было известно, что против него можно совершить только два серьезных преступления: заявить, что считаешь профессора, серьезным человеком, и плохо докладывать на семинаре. Слабый доклад – это ЧП. С тем, кто умудрялся отличиться подобным образом, Дау говорил наедине. Отчитать провинившегося он мог, как никто. При повторном слабом докладе ученик лишался права выступления на семинаре.

Вначале на семинаре анализировали содержание теоретических статей. В 50-е годы порядок изменился: темами докладов стали исключительно экспериментальные работы – им давали теоретическое объяснение. Участникам семинаров приходилось много трудиться: выступить был обязан каждый. Сначала докладчик должен был рассказать о результате своей работы, коротко сообщить основные выводы, потом приступить к подробному изложению темы. Докладчика непрестанно перебивали, ежеминутно вспыхивали дискуссии, и когда уже никто никого не слушал, а все хотели говорить, вмешивался Ландау.

Участники семинара не пропускали ни одной стоящей работы, в каком бы месте земного шара она ни была опубликована. Для Дау это было вдвойне полезно: творческая молодежь – его ученики – приучалась разбираться в научной литературе, а сам он, знакомясь с рефератами новых работ, экономил уйму времени.

В работах Ландау встречаются строчки: «В заключение выражаю благодарность И. М. Халатникову и А. А. Абрикосову за полезную дискуссию», «Я хотел бы выразить глубокую благодарность Л. Окуню, Б. Иоффе, А. Руднику, из дискуссии с которыми возникла идея данной работы».

Евгений Михайлович Лифшиц, проработавший с Дау бок о бок более четверти века, пишет:

«Его постоянный научный контакт с множеством учеников и коллег был для Льва Давидовича также и источником знаний.

...Знание приходило к нему из многочисленных дискуссий, из докладов на руководимом им семинаре.

Этот семинар проводился регулярно, раз в неделю, в течение почти тридцати лет, а в последние годы его заседания приобрели характер общемосковских собраний физиков-теоретиков.

...Для самого Льва Давидовича прослушивание докладов никогда не было формальностью: он не успокаивался до тех пор, пока существо работы не выяснялось полностью и в ней не отыскивались все следы «филологии» – бездоказательных утверждений или предположений, выдвигаемых по принципу: «Почему бы не так?» В результате такого обсуждения и критики многие работы объявлялись «патологией», и Лев Давидович терял к ним всякий интерес.

С другой стороны, статьи, действительно содержавшие новые идеи или результаты, зачислялись в так называемый «золотой фонд», и Л.Д. запоминал их навсегда.

Фактически ему было обычно достаточно знать лишь основную идею работы для того, чтобы воспроизвести все ее результаты. Как правило, ему было легче получить их своим собственным путем, чем следовать за деталями рассуждений автора. Таким образом он воспроизвел для себя и глубоко продумал большинство основных результатов во всех областях теоретической физики. Этому же была, вероятно, обязана и его феноменальная способность – давать ответ почти на всякий задаваемый ему физический вопрос.

Научному стилю Льва Давидовича была противна тенденция – к сожалению, довольно распространенная – превращать простые вещи в сложные (часто аргументируемая общностью и строгостью, которые, однако, обычно оказываются иллюзорными). Сам он всегда стремился к обратному – сделать сложные вещи простыми, наиболее ясным образом выявить истинную простоту лежащих в основе явлений законов природы. Умение сделать это, «тривиализовать» вещи, как он сам говорил, составляло предмет его особой гордости».

Лев Давидович никогда не начинал семинар даже на минуту раньше положенного времени; в течение многих лет семинар начинался в четверг в 11.00. Когда раздавались голоса, что, мол, уже без одной минуты одиннадцать, можно начинать, Дау отвечал, что в последнюю минуту может прийти Мигдал. Эта последняя минута и получила название «мигдальской».

Дау очень понравилось стихотворение, подаренное ему одним из участников семинара:

Аудитория семинаров Ландау умела ценить шутку и ждала шуток, потому что была приучена к ним.

Однажды без двух минут одиннадцать на пороге зала, в который только что вошел Дау, появился пожарник. Он бесцеремонно заявил собравшимся:

– Давайте уходите, ребята! Здесь пожарники заниматься будут.

– Безобразие! – раздалось со всех сторон.

Возмущению теоретиков не было границ. Они толпой пошли жаловаться Петру Леонидовичу. Тогда пожарник снял усы и каску – и все узнали Аркадия Бенедиктовича Мигдала.

В другой раз стало известно, что советским физикам собирается написать Паули. И вот в Институт физических проблем пришел пакет. За несколько минут до начала семинара выяснилось, что это долгожданное письмо. Участники семинара Ландау слушали его очень внимательно. В нем говорилось о том, что расчеты, сделанные на счетной машине, не подтвердили последнюю теорию Гейзенберга, проверенную экспериментально.

– Я всегда говорил, что это зверская чушь! – выкрикнул Померанчук.

Письмо ушло на задние ряды, где провинциальные физики начали его переписывать, чтобы прочитать в своих институтах. Во время перерыва Окунь придумал остроумное объяснение эксперимента без применения теории Гейзенберга. Началась дискуссия.

– Я хочу обратить внимание присутствующих на очень странное явление, – сказал Аркадий Мигдал. – Начальные буквы абзацев образуют слово «дураки». Это, по-видимому, относится к нам.

В аудитории поднялся невообразимый шум. Дау потребовал письмо. Прочел, громко рассмеялся. Все смотрели на Мигдала. Раздались аплодисменты. Мигдал скромно заявил, что на свой счет принимает только половину оваций, ибо письмо составлено им в соавторстве с Бруно Понтекорво. Когда наконец пришло настоящее послание Паули, все усомнились: да подлинное ли оно? Только водяные знаки на бумаге заставили поверить в подлинность письма.

Обижаться на семинарах не принято. Даже руководитель семинара в ответ на замечание может услышать восклицание: «Мура́!» Каждая неясность разрешается тут же, на месте, с поразительной быстротой. Споры, вспыхивающие по любому поводу, приводят Ландау в состояние крайнего возбуждения. Реакция его на все неточности и ошибки молниеносна. Семинар для него – прежде всего школа, в которой он учитель. Эта школа вырабатывает новые методы исследований. Значение их Ландау определяет так:

– Метод важнее открытия, ибо правильный метод исследования приведет к новым, еще более ценным открытиям. Никогда не стоит работать ради посторонних целей, ради того, чтобы сделать великое открытие и прославиться. Так все равно ничего не получится.

Дау – душа семинаров, общение с ним облагораживает, заставляет быть требовательным к себе.

– Перестанете работать, у вас вырастет хвост и начнете лазить по деревьям, – высмеял однажды Дау разленившегося аспиранта К.

Пришлось незадачливому аспиранту взяться за ум: еще бы – весть о том, что К. забросил труд и начался обратный процесс: превращение человека в обезьяну – облетела весь институт.

Ученики Ландау знали: думать за них не будет никто, работать придется много. Ученик не получал темы, не слышал подсказок. С самого начала отношения между учителем и учеником складывались так, что ученику волей-неволей приходилось самостоятельно мыслить. И в то же время ученика не оставляла уверенность, что труд его не будет напрасным, ведь он работал над той же задачей, что и учитель, а умение выбрать задачу – одно из самых замечательных качеств Ландау. В этом – один из секретов многочисленности его школы.

Не удивительно, что для физиков Дау год от году становился ценнее как человек. Становясь учеными, они могли оценить Ландау как физика, и эта оценка очень высока. Но одновременно им открывался простой, бесхитростный человек с удивительно легким, лишенным честолюбия и мелочности характером, детски радостный и непосредственный. Как ни велико было изумление физиков перед творческим гением Ландау, его солнечность (к нему очень подходит это слово), приветливость и доброта поражали их еще больше. Никто из учеников не видел в нем патриарха, для них он просто человек.

С годами семинар превратился в теснейшее содружество, братство. Он жил одними интересами – любая новость моментально становилась всеобщим достоянием. Участники семинара стали чем-то похожи: их всегда можно узнать по стремительности речи.

22 января 1958 года институт праздновал пятидесятилетие Л. Д. Ландау. Вид у Дау был совершенно счастливый: глаза сияли, улыбался он радостно, как ребенок. Гостей собралось видимо-невидимо.

Дау задарили подарками, да какими! Их готовили долго, с великой любовью к юбиляру. Впрочем, на слова «юбиляр» и «юбилей» был наложен запрет, равно как и на длинные приветственные речи. Все должно быть кратко, весело и остроумно. Праздник удалось выдержать в ритме непринужденного, озорного веселья. Легкостью своей он напоминал изящную классическую комедию.

В вестибюле института висело строгое предупреждение:

К юбилею была отлита медаль с прекрасным чеканным профилем Ландау и латинской надписью: «Ot duraca slychu». He сразу можно было сообразить, что это – одно из любимых выражений учителя, три русских слова «от дурака слышу», записанных латинскими буквами.

Другое излюбленное выражение Дау попало на рисунок, где он изображен в виде Дон Кихота. В руках у рыцаря Печального образа щит, на щите – надпись:

По пятам неунывающего патрона следует верный Санчо Панса (в нем не трудно узнать Евгения Михайловича Лифшица). Он тянет за собой ишака, который еле передвигает ноги под тяжестью бесчисленных томов «Теоретической физики».

Еще один дружеский шарж. Дау здесь предстает в виде льва, вокруг которого резвятся котята-теоретики.

Физики собрали редчайшие фотографии Ландау, написали иллюстрированную стихотворную историю его жизни, выпустили юмористическую стенгазету

К «Жизнеописанию» приложен «Лексикон» юбиляра. В нем были записи такого рода:

«Аспиранты – гуси лапчатые.

Бора принцип – сходство неправильной теории с экспериментом ничего не доказывает, ибо среди дурацких теорий всегда найдется некоторое число согласующихся с экспериментом.

Вежливость – отличительное свойство теоретиков школы Ландау.

Графоманы – все теоретики, кроме Е. М. Лифшица.

Докладчик – лицо, несущее персональную ответственность за все ошибки «Physical Review».

Ересь – разновидность патологии.

Жульничество – спросите у экспериментаторов.

Зависть – об этом теоретики и сами знают.

Идолопоклонство – любовь к научному руководителю.

Книги (научные) – теоретики их охотно пишут, но не читают.

Наукообразие – украшение теоретической статьи.

Рога – украшают мужчину.

Сумасшествие – наступает после прочтения «Электродинамики сплошных сред».

Теоретики – слепые котята.

Учеба – любимое занятие женщины.

Харьков – вассальное княжество.

Шесть авторов – не много ли?» и т.д., и т.п.

Дау был в восторге от иконы с его изображением, от почтовой марки с его портретом, чудесной марки тиражом в один экземпляр, изготовленной по идее Ильи Михайловича Лифшица, обладателя ценнейшей коллекции марок. На почтовом штемпеле дата – 22 января 1958 года. Но больше всего ему понравились тяжелые мраморные скрижали – «Десять заповедей Ландау», на которых выгравированы были десять формул наиболее значительных его открытий. Этот подарок по поручению Института атомной энергии вручил Льву Давидовичу академик Кикоин.

– К сожалению, мы при всем желании не могли уместить на этих скрижалях всех работ Дау, – сказал Исаак Константинович Кикоин.

Началась торжественная часть. Дау вызвали на сцену. Принимая ультракраткое поздравление, он сердечно жал руку знакомому. Потом обоим наливали по бокалу шампанского. Так как Дау считал вина невкусными, его невозможно было уговорить пить. Рядом с ним стоял «дежурный выпивала», которому Дау, чокнувшись, передавал свой бокал.

Концерт был великолепный: песни, пародии – все придумано физиками и все о Дау. В зале погас свет, и на экране с помощью проекционного аппарата под аплодисменты всех собравшихся была продемонстрирована колода карт со знакомыми лицами.

Никакого доклада о жизни и научной деятельности юбиляра не было.

Вскоре после юбилея Ландау в Институте физических проблем проходила международная конференция. Пригласили переводчика, великолепно владеющего английским. Через два дня Капичник бурлил от сенсации: переводчик, его фамилия Белецкий, работает на неслыханных скоростях! Александр Иосифович Шальников попытался вступить в соревнование с Белецким. На перевод каждой фразы Шальников тратил полминуты. Белецкий же ни секунды не задумывался: оратор кончал предложение, и буквально в то же мгновение Белецкий отчеканивал перевод. Говорил он быстро, внятно и грамотно. Фразы его перевода были столь четки, что стенограмму докладов можно было печатать без правки. Дау был в восторге от Белецкого. Любая профессия, любое дело, доведенное до мастерства, вызывали его восхищение.

Как-то говорили об одном новом институте, о том, какие там беспорядки.

– Да, старики там упрямы и бестолковы, – сказал Дау, – но ведь в институте много молодежи. В конце концов, молодежь займет место стариков, и все будет хорошо.

В 50-е годы Лев Давидович начал работать с одним из своих учеников – профессором Кареном Аветовичем Тер-Мартиросяном, которому когда-то нелегко дались экзамены по теорминимуму.

– Вот вы мучились, сдавали, зато теперь все знаете, – говорил Дау Карену Аветовичу. – А на каком уровне находится N? (Тут он называл фамилию известного ученого.) – Если нам с вами удастся довести нашу работу до конца, мы перевернем всю современную физику. «Мы на горе всем буржуям мировой пожар раздуем!»

Однажды Тер-Мартиросян принялся рассказывать Дау о способном молодом теоретике Володе Грибове. Дау фыркнул:

– Грибов – только артист такой есть. Другого Грибова я не знаю и знать не хочу!

Но когда он увидел милую смущенную физиономию Володи, он разулыбался. Он засыпал Грибова вопросами и, убедившись в его выдающихся способностях, предложил молодому теоретику перейти к нему в институт.

Среди работ Ландау одно из первых мест занимает теория квантовых жидкостей («Теория Ферми-жидкости», 1956 г.; «Колебания Ферми-жидкости», 1957 г.; «К теории Ферми-жидкости», 1958 г.).

В противоположность классической механике, которая утверждала, что при температуре, равной абсолютному нулю, все атомы в теле должны покоиться, из квантовой механики следует, что движение атомов не прекращается никогда. В гелии взаимодействие между атомами настолько мало, что он не затвердевает – становятся существенными квантовые эффекты. Так возникает принципиально новая форма вещества – квантовая жидкость. Все квантовые жидкости делятся на две группы: Бозе-жидкости и Ферми-жидкости. Примером Бозе-жидкости является жидкий гелий, состоящий из атомов гелия с атомным весом 4. Эта жидкость обладает сверхтекучестью, она была описана Ландау в работах 1941–1947 годов.

Работы 1956–1958 годов были посвящены теории второй группы квантовых жидкостей. Сюда относятся жидкий гелий, состоящий из атомов изотопа гелия с атомным весом 3, а также «электронная жидкость» в металлах, благодаря которой металлы хорошо проводят электрический ток.

Неподготовленному читателю трудно судить о значении трудов Ландау. Сошлемся на статью о Льве Давидовиче, напечатанную в журнале «Успехи физических наук». Журнал для физиков, и статья написана физиком, академиком Гинзбургом, который хорошо знал Дау. «Талант Ландау так ярок, техника так отточена, что, казалось бы, он мог сделать еще больше, решить еще более трудные проблемы. Как-то к слову пришлось, и я сказал это Льву Давидовичу, но он, словно и раньше думал об этом, очень четко ответил: «Нет, это неверно, я сделал, что мог». Л.Д. уверял также, что он не изобретатель и ничего не изобрел. ...Трезвый ум высокообразованного физика-теоретика как-то ортогонален по отношению к поискам в темноте».

В 50-е годы Л. Д. Ландау также занимался изучением принципиальных вопросов квантовой теории поля. Вопросы эти уже давно интересовали его. Еще в 1930 и 1931 годах, во время первой командировки за границу, он вместе с Пайерлсом сделал две работы в этой области. В последующие годы Ландау не раз возвращался к проблемам квантовой теории поля. В 1955 году в Лондоне вышел сборник «Нильс Бор и развитие физики». В нем была помещена большая статья Ландау «О квантовой теории поля».

Работы 50-х годов, выполненные совместно с И. М. Халатниковым, И. Я. Померанчуком и А. А. Абрикосовым, обнаружили несостоятельность современной квантовой теории поля и поставили вопрос об изменении описания взаимодействия частиц.

Как известно, в основе современной квантовой теории лежит представление о точечности взаимодействия. Современная квантовая электродинамика не могла дать правильного описания точечного взаимодействия. Ландау и его ученики доказали, что квантовая теория поля с точечным взаимодействием лишена области применения. Эти работы дали теории элементарных частиц новое направление.

В эти годы Лев Давидович уделял много внимания теории элементарных частиц – новой области науки, в которой основные закономерности только нащупывались.

Одна такая работа была выполнена Ландау в конце 1956 года. Она связана с проблемой несохранения четности во взаимодействиях элементарных частиц. В ней особенно ярко проявилось присущее Ландау умение использовать очень общие и простые принципы при анализе самых различных вопросов. Одним из таких принципов является принцип симметрии.

Речь идет о симметрии по отношению к зеркальному отражению (закон сохранения четности). До 1956 года считалось, что законы физики не меняются при отражении. Исследование радиоактивного распада ядра кобальта-60 показало, что это неверно. Ядро кобальта обладает так называемым спином, то есть собственным вращением. При радиоактивном распаде кобальта число электронов, вылетающих под разными углами к оси вращения, различно. Представим себе теперь ту же картину, отраженную в зеркале, перпендикулярном оси вращения ядра. Направление вращения при этом не изменится, но направление вылета электронов изменится. Если раньше электрон вылетал под углом φ к оси вращения (или, как говорят, спина) ядра, то в зеркальной картине он будет вылетать под углом 180°–φ к этому направлению. Симметрия по отношению к отражению означает, что число электронов, вылетающих под двумя такими углами, должны быть одинаково. Опыт показал, что это не так.

Ландау объяснил это явление. Он сформулировал новый закон симметрии, получивший название закона сохранения комбинированной четности. Суть его состоит в следующем.

Вспомним, что кроме электронов существуют такие же частицы, но с противоположным электрическим зарядом – позитроны. Каждой частице соответствует своя античастица. Ландау скомбинировал принцип зеркальной симметрии с этим принципом зарядовой симметрии.

Согласно новому принципу, законы физики не меняются, если вместе с зеркальным отражением одновременно заменить все частицы античастицами. Последующее развитие физики элементарных частиц показало, что и этот закон имеет свои границы. Если закон сохранения четности, то есть симметрия по отношению к отражению, нарушается лишь в так называемых слабых взаимодействиях, ответственных за процессы радиоактивного β-распада, то закон сохранения комбинированной четности оказывается неверным в некоторых особых случаях превращений элементарных частиц, происходящих с очень малой вероятностью.

Так был открыт новый фундаментальный закон природы.

Так что симметрия «правого» с «левым» существует не сама по себе, а лишь объединенная с симметрией между частицами и античастицами.

В 1957 году один из ближайших учеников Ландау действительный член Академии наук СССР И. Я. Померанчук опубликовал работу, в которой утверждал: взаимодействия частиц и античастиц при высокой энергии одинаковы. Этот вывод, по словам Ландау, положил начало новому разделу науки – физике элементарных частиц предельно высоких энергий.

В 1959 году в Киеве состоялась Международная конференция по физике высоких энергий. Ландау был в приподнятом настроении. Он сиял, он наслаждался вереницей лиц, он без конца спорил, легко переходя с датского на французский или с немецкого на английский. Он одинаково внимательно выслушивал и Гейзенберга, и никому не известного студента. Дау был до того приветлив и прост в своей яркой рубашке и босоножках, что несведущему человеку и в голову не могло прийти, что он говорит с властителем дум физиков мира. Какой-то умник спросил у Ландау, нет ли у него более приличного костюма, на что академик ответил, что эти вопросы он привык обсуждать только со своей женой.

– Ученые должны разговаривать, а не скрываться друг от друга, – заявил Ландау корреспондентам.

Для участников конференции устраивали экскурсии по Днепру, в театры, на заводы. На одном из предприятий Дау собрал вокруг себя группу студентов и рабочих и что-то оживленно им рассказывал. Место для беседы было явно неподходящее: стучали машины, пахло подгоревшим маслом. Мимо проходил профессор Абрикосов и остановился, чтобы послушать. Увидев его, Дау моментально замолчал.

– Вы это уже знаете, – сказал он Алексею Алексеевичу, чтобы тот поскорее уходил и не нарушал идиллии.

По отзывам зарубежной прессы, Киевская конференция прошла под знаком идей Ландау.

На Киевской конференции академик Ландау выступил с докладом. Иностранные ученые назвали этот доклад «Киевской программой Ландау». В своем выступлении Вернер Гейзенберг приветствовал «революционный дух программы Ландау». Он заявил:

– Мой путь более консервативен, однако я полагаю, что консерваторов надо бояться больше, чем революционеров.

Речь в докладе Ландау шла не о новой работе или открытии, а о принципиально новом подходе к физике элементарных частиц. Лев Давидович говорил о том, что «недалеко то время, когда будут окончательно написаны уравнения новой теории». Создать ее будет нелегко – «...даже в лучшем случае нам предстоит тяжелая борьба».

Оглавление