Портрет: Л.Д.Ландау

ЛАНДАУ ЛЕВ ДАВИДОВИЧ (9(22).01.1908, Баку Бакинской губ., Российская империя – 1.04.1968, Москва), физик.
 
Окончил Ленинградский государственный университет (1927). Доктор физико-математических наук (1934, без защиты диссертации). Профессор (1935).
Академик отделения физико-математических наук (физика) АН СССР (1946).
 
Профессор кафедры электродинамики и квантовой теории (1954–1968); профессор кафедры физики низких температур (1943–1947) физического факультета. Заведующий кафедрой теоретической физики физико-технического факультета (1947–1950).
 
В Московском университете. Как один из ближайших сотрудников П.Л. Капицы по Институту физических проблем АН СССР был приглашён на кафедру физики низких температур, которую Пётр Леонидович организовал на физическом факультете. Затем возглавил кафедру теоретической физики физико-технического факультета (ФТФ) и вошёл в члены Совета ФТФ.
Вместе с П.Л. Капицей читал курс физики, пользовавшийся необыкновенной популярностью. Лекции П.Л. Капицы, построенные как серия новелл, «были специально посвящены методам эксперимента, измерениям и экспериментальному обоснованию физических законов». Л.Д. Ландау «давал обобщённую картину физического мира и в сжатой, логически безупречной и ясной форме раскрывал суть физических законов, подчёркивая их общность и отмечая различие в применении к тем или иным конкретным объектам или явлениям».
Конец 1940-х – начало 1950-х гг. отмечены резко обострившимся в среде учёных конфликтом, проходившим на фоне борьбы с космополитизмом и известным как противостояние науки «университетской» и «академической». В феврале 1950 г. П.Л. Капица был освобождён «от работы на физико-техническом факультете МГУ за отсутствием педагогической нагрузки». Началась реорганизация всего факультета, и от работы были также освобождены Л.Д. Ландау и Е.М. Лифшиц.
 
Однако, выдающиеся достижения физики, и прежде всего, ядерной, выразившиеся в успешной реализации советского атомного проекта, поставили на повестку дня пересмотр подготовки высококвалифицированных специалистов в вузах. Руководство страны и Министерство высшего образования СССР издавали постановления и циркуляры с критикой существующего положения и призывали поднять учебную и научную работу на уровень современных требований. В университет стали активно приглашаться крупные учёные из академических институтов. В 1953 г. была создана Центральная конкурсная комиссия под председательством проректора Г.Д. Вовченко, рассмотревшая в числе первых дел одну из трёх заявок по теоретической физике от Л.Д. Ландау. Фигура учёного вызвала неоднозначные комментарии. Резко против высказался декан физического факультета А.А. Соколов, однако большинством голосов кандидатура была одобрена.
«То отрицательное, что здесь говорилось, я не знаю, насколько это объективно. Это всё в увеличенном виде представлено. Например, не упоминаются имена Столетова и Умова. Не знаю, обязательно ли они должны быть? Из-за того, что не упомянуто имя Умова или Столетова, нельзя сделать обобщения, что Ландау отрицательно относится к отечественной науке. Это необоснованное утверждение. Что касается Бора, то заподозрить Ландау в непризнании Менделеева здесь критики перебарщивают. Этим самым они выдают свою тенденциозность. Вероятно, речь шла о квантовой теории, а не о периодической системе. Действительно же, Бор её создал, а предполагать, что академик Ландау отрицательно относится к Менделееву по его вкладу в мировую науку, – это странно. Что касается другой стороны дела, то Ландау как крупный учёный никем не оспаривается. Это настолько велико, что нужно было бы пересмотреть решение факультета и согласиться с предложением заведующего кафедрой… Речь идет о той или иной степени использования университетом данной силы. Это разная степень использования. Предложение кафедры теоретической физики таково, что интересы дела диктуют здесь максимально возможное привлечение. А что касается того, что нет склонности к педагогической работе, то нужно различать педагогическую работу в узком смысле слова (если бы речь шла о кафедре общей физики), а другое дело создание школы. И тут вопрос абсолютно ясен», – Д.В. Скобельцын, директор НИИЯФ.
«Что касается предъявленных к Ландау обвинений в отношении попытки приписать Бору периодическую систему Менделеева и т.д. ясно, что ни один разумный человек этому не поверит. Нельзя переформулировать вещи, которые звучат иначе. Что касается Ландау как учёного, то об этом излишне говорить. Как от профессора ждать от него большой систематической работы действительно нельзя, поэтому если бы его предлагали, как заведующего кафедрой или в штатные профессора, то можно было бы сомневаться. Но то, что МГУ обязан его иметь как профессора, читающего каждый год какой-то курс, это абсолютно несомненная вещь и досадно слышать, что этого кто-нибудь не понимает. Я полагаю, что на полставки его нужно зачислять», – А.Н. Колмогоров, профессор механико-математического факультета.
«Я совершенно разделяю критику Ландау. Действительно у него много ошибок. Но мы недооцениваем мощи университета, если будем чрезмерно этого бояться. Мы возьмем от Ландау то, что он может дать, и в нашем коллективе его скорее можно перевоспитать, чем он помешает перевоспитывать молодёжь», – О.Ю. Шмидт, профессор физического факультета.
 
Научная и педагогическая деятельность. В сфере научных интересов квантовая механика, физика твёрдого тела, магнетизм, физика низких температур, сверхпроводимость и сверхтекучесть, физика космических лучей, астрофизика, гидродинамика, квантовая электродинамика, квантовая теория поля, физика атомного ядра и физика элементарных частиц, теория химических реакций, физика плазмы. Отправлен в научную командировку в Европу (1929–1931). Был знаком с Н. Бором (Копенгаген, Дания), М. Борном (Гёттинген, Германия), В. Гейзенбергом (Лейпциг, Германия), П. Дираком и П.Л. Капицей (Кембридж, Англия), В. Паули (Цюрих, Швейцария), А. Эйнштейном (Берлин, Германия).
Первые его работы по теоретической физике относились к области квантовой статистики. Независимо от других учёных ввёл понятие «матрицы плотности» – одного из способов описания состояния квантовомеханической системы, являющейся частью более крупной (1927). Значительных успехов добился в области квантовой механики. Обнаружил энергетические уровни заряженной частицы в магнитном поле, полученные им как решение уравнения Шрёдингера для заряженной частицы в магнитном поле (уровни Ландау, 1930). Создал математическую основу теории ферромагнитного резонанса (1935, уравнение Ландау–Лифшица) – явления, впервые наблюдаемого В.К. Аркадьевым в экспериментах 1911–1913 гг. Построил теорию фазовых переходов 2-го рода, основанную на представлении о связи фазового перехода 2-го рода с изменением симметрии физической системы (1937). В этой теории ввёл важную переменную «параметр порядка», который имеет конечную величину ниже температуры фазового перехода и равен 0 при более высоких температурах.
Совместно с В.Л. Гинзбургом построил теорию сверхпроводимости на основе общей теории фазовых переходов 2-го рода. В теории Гинзбурга–Ландау в качестве параметра порядка для сверхпроводящего перехода использовалась волновая функция (уравнения Ландау–Гинзбурга, 1950). Эта теория позволяла сделать много полезных предсказаний, в том числе относительно критического магнитного поля тонких плёнок, критического тока тонких проволочек, требующих экспериментальных подтверждений. На её основе была создана теория сверхпроводников 2-го рода и теория сверхпроводящих сплавов (теория Гинзбурга–Ландау–Абрикосова–Горькова).
Занимался физикой плазмы. Решая с помощью уравнения А.А. Власова нестационарную задачу о колебаниях плазмы, обнаружил явление диссипации энергии продольных волн в бесстолкновительной плазме (названное впоследствии затуханием Ландау). Этот эффект играет фундаментальную роль в плазме, составляя основу для теории коллективных явлений в разреженной плазме.
 
Основатель крупнейшей научной школы физиков-теоретиков. Среди его учеников А.А. Абрикосов, Б.Л. Иоффе, С.С. Герштейн, И.Е. Дзялошинский, Л.А. Максимов, Ро.З. Сагдеев. Для желающих заниматься под его руководством Л.Д. Ландау разработал особую программу. Кандидаты должны были сдать ему лично девять экзаменов по основным теоретическим дисциплинам, составлявшим «теорминимум Ландау». С 1933 до 1961 г. «теоретический минимум» сдали 43 человека. По воспоминаниям Б.Л. Иоффе, экзамены проходили следующим образом:
«Студент звонил Ландау и говорил, что он хотел бы сдать такой-то курс (порядок сдачи курсов был более или менее произвольным). “Хорошо, приезжайте тогда-то”. Пришедший должен был оставить в прихожей все книги, записи и т.д. Затем Ландау приглашал его в маленькую комнату на втором этаже, где был круглый стол с несколькими листами чистой бумаги, стул и ничего более. Ландау формулировал задачу и уходил, но каждые 15–20 минут заходил и смотрел через плечо сдающего, что сделано. Если он молчал, это было хорошим признаком, но иногда он говорил “хм” – и это было дурным знаком».
 
Одной из особенностей научной работы Л.Д. Ландау было то, что сам он не читал научной литературы, поручая это ученикам. Если идея его интересовала, то он сам производил математические выкладки, добиваясь, тем самым, глубокого проникновения в тему. Первые ученики Л.Д. Ландау сдавали все предметы по рукописным конспектам. В 1938 г. вместе с Е.М. Лифшицем был начат выпуск уникального 10-томного цикла учебных пособий «Курс теоретической физики» (известный у студентов как «Ландавшиц»). Его первым томом стала «Статистическая физика», а весь труд был завершён уже после смерти Л.Д. Ландау.
 
Лауреат Ленинской премии за серию книг по теоретической физике: «Механика», «Теория поля», «Квантовая механика», «Статистическая физика», «Механика сплошных сред», «Электродинамика сплошных сред» (1962, соавт.).
Лауреат Государственной премии СССР (1949).
Лауреат Государственной премии СССР за научные исследования по фазовым превращениям, завершившиеся работами «К теории промежуточного состояния сверхпроводников» и «К гидродинамике гелия II» (1946).
 
Великая Отечественная война. Эвакуирован в Казань вместе с Институтом физических проблем (1941–1943). Работал по заданиям оборонной промышленности: строил теории и производил расчёты процессов, определяющих боеспособность вооружения. В 1945 г. опубликовал в «Докладах Академии наук» три статьи, посвящённые детонации взрывчатых веществ.
 
Атомный проект. Заведующий теоретическим отделом Института физических проблем АН СССР (1937–1968). С 1945 г. работал в Лаборатории №2 и КБ-11/Саров по приглашению И.В. Курчатова, считавшего его «крупнейшим физиком-теоретиком нашей страны». Л.Д. Ландау было поручено решение вопроса развития цепной реакции в процессе разгорания, когда большая часть вещества, ещё не успевшая принять участия в реакции, будет находиться в особом состоянии почти полной ионизации всех атомов. На опыте, даже в ничтожных масштабах, ничего аналогичного этому состоянию вещества не наблюдалось и до осуществления бомбы не могло быть наблюдаемо – оно допускалось только в звёздах. От этого состояния будет зависеть дальнейшее развитие процесса и разрушительная сила бомбы.
В научном багаже Л.Д. Ландау уже значились результаты в области теории детонации обычных взрывчатых веществ, над которой он работал в 1944–1945 гг. совместно с газодинамиком, выпускником механико-математического факультета (1939) К.П. Станюковичем. Учёные отметили, что продукты взрыва – вещество, находящееся при температуре в несколько тысяч градусов и давлении в несколько сотен тысяч атмосфер, – нельзя рассматривать как газ, состоящий из жёстких несжимаемых молекул. Они предположили и обосновали представление о продуктах взрыва как об упругой жидкости, в которой именно упругость молекул, а не тепловое движение обусловливает высокое давление. Был найден закон зависимости давления от плотности. Когда была начата разработка первой атомной бомбы, то уравнения Ландау–Станюковича были проверены и подтверждены (1946). Они применяются при всех расчётах первых стадий работы изделий с взрывным обжатием – детонации обычного взрывчатого вещества и действия детонационной волны на центральную часть.
В 1946 г.  он был привлечён к работе над тяжеловодородным реактором в Лаборатории №3 под руководством А.И. Алиханова и В.В. Владимирского. Работавшие с Л.Д. Ландау отмечали его искусство сочетать глубокий теоретический анализ физических явлений с умением находить эффективные способы количественного расчёта чрезвычайно сложных проблем, приводящие к выявлению относительно простых закономерностей, которые могли быть применены при решении практических задач.
«Для нас особенно важна его роль при критическом разборе отдельных математических методов… Исключительное умение акад. Ландау быстро вскрывать слабые стороны любого расчёта и анализировать границы его точности и находить более строгие и точные методы расчёта даёт нам возможность более уверенно подходить к решению практических вопросов при проектировании».
 
По заданиям И.В. Курчатова он внёс выдающийся вклад во все важнейшие направления атомной проблемы, в том числе количественную теорию цепного ядерного взрыва, позволяющую с достаточной точностью вычислять мощность взрыва.  До его работ имелась приближённая полуколичественная теория процесса взрыва, правильно указывающая на значение таких факторов, как подкритичность и скорость размножения нейтронов, но не обеспечивающая нужной точности вычисления КПД/коэффициента полезного действия (1947). Л.Д.Ландау теоретически исследовал свойства активных веществ (давление, теплоёмкость, теплопроводность) при условиях взрыва. Нашёл закон расширения активного шара, закон движения оболочки, окружающей шар, изменение температуры в активном шаре и в оболочке, ход размножения нейтронов и ход развития ядерного процесса. Это дало возможность определить полное количество сгоревшего вещества и полное количество выделившейся энергии. Основываясь на значительных количествах конкретных случаев, создал удобную обобщённую формулу зависимости мощности взрыва от конструктивных величин. Огромная часть вычислительной работы была проделана коллективом под руководством А.Н. Тихонова.
С началом работ над термоядерной бомбой занимался проблемами детонации дейтерия, как для варианта «трубы» Я.Б. Зельдовича (РДС-6т), так и «слойки» А.Д. Сахарова–В.Л. Гинзбурга (РДС-6с). Дал ценные консультации и предложения по теории комптонизации. Для решения основного вопроса о возможности неограниченного распространения детонации в цилиндрическом заряде была необходима точная количественная теория процессов, происходящих при термоядерной реакции. Л.Д. Ландау по экспериментальным данным заново вычислил скорости термоядерных реакций при высокой температуре. Рассчитал процессы передачи энергии быстрыми частицами при наличии и без ударной волны, решив сложную газодинамическую задачу. Провёл значительную работу по созданию теории многослойного заряда. Предложил способы теоретического расчёта явлений турбулентного перемешивания слоёв многослойного заряда.
 
1962 год. 7 января Л.Д. Ландау попал в автокатастрофу. В его спасении принимали участие крупнейшие врачи и физики всего мира. После аварии Л.Д. Ландау практически перестал заниматься научной деятельностью.
 
Государственные награды: Герой Социалистического Труда (1954). Ордена – Ленина (1949, 1954, 1968), Трудового Красного Знамени (1945), Знак Почёта (1943).
 
Награды иностранных государств: Нобелевская премия по физике за основополагающие теории конденсированной материи, в особенности жидкого гелия (Шведская королевская академия наук, 1962). Сверхтекучесть гелия была обнаружена экспериментально П.Л. Капицей в 1937 г. Жидкий гелий при температуре ниже 20К приобретал способность мгновенно перетекать сквозь незначительные щели, указывая на скачкообразность снижения его вязкости при таких температурах на 10 порядков. Классическому объяснению феномен сверхтекучести не поддавался. Решение было найдено Л.Д. Ландау, который с помощью квантовой механики создал теорию квантовых жидкостей, состоящих из двух взаимопроникающих компонент: нормальной и сверхтекучей (1941).
По состоянию здоровья учёный не мог поехать в Стокгольм на торжественную церемонию. Премия была вручена ему в конференц-зале Центральной больницы АН СССР в Москве послом Швеции в СССР Рольфом Сульманом. Диплом Лауреата Нобелевской премии Л.Д. Ландау хранится в Музее истории МГУ.
 
Основные труды: «Об аналитических свойствах вершинных частей в квантовой теории поля» (1959), «Физика для всех. Движение. Теплота» (соавт., 1963), учебные пособия «Задачи по теоретической механике» (соавт., 1935), «Теоретическая физика» (соавт., 1938), «Курс лекций по общей физике. Ч. 1» (1949), «Лекции по теории атомного ядра» (соавт., 1955), «Курс общей физики. Механика и молекулярная физика» (соавт., 1965).
 
Память. Его имя присвоено Институту теоретической физики АН СССР. АН СССР учредил премию имени Л.Д.Ландау (1971). РАН учредила золотую медаль имени Л.Д.Ландау за выдающиеся научные работы в области теоретической физики, включая физику ядра и элементарных частиц (1992).
В его честь назван минерал «ландауит» (минерал из группы кричтонита, 1966).
 
Литература: Абрикосов А.А. Академик Л.Д.Ландау. Краткая биография и обзор научных работ. – М., 1965; Иоффе Б.Л. Без ретуши. Портреты физиков на фоне эпохи. – М., 2004; Киселёв Г.В. Участие Л.Д.Ландау в советском Атомном проекте: в документах. Успехи физических наук. 2008. Сентябрь. Т. 178. №9. С. 947–990; Л.Д.Ландау: к 115 летию со дня рождения. Научная библиотека. Санкт-Петербургский государственный университет.
А.В. Филатов, Е.В. Ильченко
***
 
Л.Д. Ландау и Н. Бор на празднике физического факультета "День Архимеда". 1961 г.
Нобелевский диплом Л.Д. Ландау. Музей истории МГУ
Вручение Нобелевской премии. Р. Сульман, К.Т. Ландау, Л.Д. Ландау. 1962 г.