Майя Бессараб - Страницы жизни Ландау

• Название: Страницы жизни Ландау
• Автор: Майя Бессараб
• Издательство: Московский рабочий
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 1971

Книга об одном из величайших физиков XX века, лауреате Нобелевской премии, академике Льве Давидовиче Ландау написана искренне и с любовью. Автору посчастливилось в течение многих лет быть рядом с Ландау, записывать разговоры с ним, его выступления и высказывания, а также воспоминания о нем его учеников.

---

– К сожалению, мы при всём 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 — всё придумано физиками и всё 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 чётки, что стенограмму докладов можно было печатать без правки. Дау был в восторге от Белецкого. Любая профессия, любое дело, доведённое 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 молодёжи. В конце концов, молодёжь займёт место стариков, и всё 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 всё знаете, — говорил Дау Карену Аветовичу. — А на каком уровне находится N? (Тут он называл фамилию известного учёного.) — Если нам с вами удастся довести нашу работу до конца, мы перевернём 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 смущённую 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. Сошлёмся 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 ещё больше, решить ещё более трудные проблемы. Как-то к слову пришлось, и я сказал это Льву Давидовичу, но он, словно и раньше думал об этом, очень чётко ответил: «Нет, это неверно, я сделал, что мог». Л.Д. уверял также, что он не изобретатель и ничего не изобрёл. …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. Ещё 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 нём 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 чётности 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.

Л. Д. Ландау в санатории. Конец 50-х годов.

Речь идёт о симметрии по отношению к зеркальному отражению (закон сохранения чётности). 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, отражённую в зеркале, перпендикулярном оси вращения ядра. Направление вращения при этом не изменится, но направление вылета электронов изменится. Если раньше электрон вылетал под углом ? к оси вращения (или, как говорят, спина) ядра, то в зеркальной картине он будет вылетать под углом 180°–? 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 чётности. 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 чётности, то есть симметрия по отношению к отражению, нарушается лишь в так называемых слабых взаимодействиях, ответственных за процессы радиоактивного ?-распада, то закон сохранения комбинированной чётности 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 объединённая 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.