Эксперимент, Теория, Практика. Статьи, Выступления

ЛЕВ ДАВИДОВИЧ ЛАНДАУ

Статья написана по поручению Лондонского Королевского общества и опубликована в сборнике: «Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society», vol. 15, November 1969.

Лев Давидович Ландау родился 22 января 1908 года в Баку, в те годы главном нефтедобывающем центре России. Тогда это был крупный город с университетом. Отец Ландау был инженером, он работал в нефтяной промышленности, мать Ландау была врачом, она занималась также научной работой по физиологии. В семье было двое детей: кроме Льва старшая дочь Софья, которая впоследствии стала инженером-химиком.

Семья жила в достатке и Ландау начал свое образование в гимназии. Его исключительные способности проявились очень рано, и он закончил среднюю школу в 13 лет. Такой ранний возраст не позволил ему поступить в университет, так что родители направили его в техникум, где он год занимался экономическими науками. Математические способности Ландау выявились тоже очень рано, в 13 лет он уже умел интегрировать и дифференцировать.

В Бакинский университет он поступил в 1922 г., где сразу учился на двух факультетах — химическом и физическом, но здесь он проучился только два года и в 1924 году поступил на физическое отделение в Ленинградский университет. Вместе с Московским университетом это было ведущее высшее учебное заведение в России. Уже в 1927 г. он окончил курс, и еще за год до окончания получил должность сверхштатного аспиранта. В 1926 г. им была опубликована его первая научная работа «К теории спектров двухатомных молекул». Эта работа, сделанная в 18-летнем возрасте, уже показала зрелого ученого, а содержание работы, сделанной в следующем, 1927 г., относилось к проблеме торможения в волновой механике. В этой работе впервые введено описание состояния систем с помощью матрицы плотности.

В эти годы страна еще продолжала переживать последствия тяжелых испытаний войны, закончившейся революцией 1917 г., и последствия еще более тяжелых лет интервенции и гражданской войны. Восстановление нормальной жизни только началось. Несмотря на тяжелое экономическое состояние и общую разруху, научная жизнь в стране стала быстро развиваться. Это имело место не только в университете, но впервые в России стали создаваться и научные исследовательские учреждения. Это развитие науки в основном происходило за счет молодых сил, воспитанных уже после революции. В то время в Ленинграде было только два крупных ученых-физика старшего поколения, которые оказывали большое влияние на ее развитие, — Д. С. Рождественский и А. Ф. Иоффе. Оба они были экспериментаторами, Рождественский известен своей работой в области спектроскопии и оптики, Иоффе был учеником Рентгена и получил известность в области физики твердого тела.

В те времена в теоретической физике крупных ученых, способных создать свою школу, в России не было, но благодаря счастливой случайности перед войной в продолжение пяти лет в Петербурге жил и работал П. С. Эренфест. Он был по происхождению австрийцем и после Петербурга был приглашен в Лейденский университет, где занимал кафедру, освободившуюся после ухода в отставку Лоренца. Но за годы своего пребывания в России Эренфест оставил несколько способных учеников, уже тогда хорошо известных своими теоретическими работами, среди них В. Р. Бурсиан, Г. Г. Вейхард, Ю. А. Крутков, В. К. Фредерикс. В годы пребывания Ландау в Ленинградском университете эта молодежь вела преподавание теоретической физики. В отличие от теоретической физики, математика в университете была в руках таких крупных ученых, как В. А. Стеклов, А. А. Марков — продолжателей школы Чебышева.

Таким образом, когда Ландау учился в университете, научные работы в области теоретической физики только начинали создаваться и физики-теоретики развивались без крупного руководителя, сами по себе в процессе взаимного общения и сотрудничества на семинарах. Поэтому в эти годы у всех молодых ученых была большая потребность выехать за границу, чтобы участвовать в работе ведущих научных центров и общаться с крупными учеными на Западе. Для физика-теоретика это были в то время школы, созданные Бором в Копенгагене, Дебаем в Цюрихе, Зоммерфельдом в Мюнхене и Эренфестом в Лейдене.

Первый раз Ландау поехал за границу в 1929 г. и провел там полтора года. Эта поездка была исключительно благотворна для Ландау, но в особенности много для него дало его пребывание в Дании у Н. Бора. Большой талант Бора как учителя, его обаяние как человека и ученого покорили Ландау. Бор сразу же разгадал в Ландау не только талантливого ученого, но, несмотря на некоторую резкость и экстравагантность его поведения, и человека больших душевных качеств. Ландау считал Бора своим единственным учителем в теоретической физике. Я думаю, что у Бора Ландау научился и тому, как следует учить и воспитывать молодежь. Пример Бора, несомненно, способствовал успеху крупной школы теоретической физики, которую впоследствии Ландау создал в Советском Союзе.

Искренняя и теплая дружба с Бором и со всей его семьей сохранилась у Ландау на всю жизнь. Он ездил в Копенгаген в 1933 и 1934 гг., он много времени проводил с Бором, когда тот посещал Советский Союз в 1934, 1937 и 1961 гг. Во время пребывания за границей Ландау сделал свою работу по диамагнетизму электронного газа и (совместно с Р. Пайерлсом) работу по релятивистской квантовой механике, получившую широкую известность.

В 1931 г. он вернулся в Ленинград, в Физико-технический институт, созданный Иоффе сразу после революции и бывший в то время основным крупным институтом физики в СССР. За 13 лет своего существования этот институт разросся и от него стали отпочковываться по всему Союзу другие научные центры. Их уже было три: в Томске, в Свердловске и в Харькове, который в те годы был столицей Украины. Харьковский физико-технический институт был организован и руководился И. В. Обреимовым. Основной его тематикой была физика твердого тела и низких температур. В 1932 г. Ландау приезжает в Харьков, где он работает в Физико-техническом институте в продолжение 5 лет. Тут в Харькове развивается его научная и учебная деятельность. Под его руководством быстро разрастается теоретический отдел института. Он заведует кафедрой теоретической физики на физико-механическом факультете Механико-машиностроительного института и с 1935 г. — кафедрой общей физики в Университете.

К годам его пребывания в Харькове относится ряд основных работ Ландау: по теории фазовых переходов второго рода, кинетическое уравнение при кулоновском взаимодействии частиц, теория промежуточного состояния в сверхпроводимости и ряд других работ, охватывающих широкий фронт теоретической физики. Эти работы Ландау и его учеников сделали в те годы Харьков центром теоретической физики СССР. Там собирались конференции, на которые приезжали зарубежные ученые.

В 1935 г. в Москве был создан Институт физических проблем для того, чтобы я продолжал в нем работы, начатые мною в Кембридже, и благодаря доброй воле Резерфорда я смог перевести свое оборудование из Мондовской лаборатории и после трехлетнего перерыва возобновить свою работу по сильным магнитным полям. После того, как в ИФП началась научная работа, сюда в 1937 г. из Харькова приехал Ландау, а через год — его ближайший ученик и друг, соавтор по курсу теоретической физики Е. М. Лифшиц.

В ИФП Ландау создал отдел теоретической физики и организовал общемосковские семинары по теоретической физике. В 1937 г. Ландау женился на К. Т. Дробанцевой, харьковчанке, по образованию инженере-пищевике. В ИФП Ландау неизменно работал до конца своих дней. Только в 1938 г. происходит годичный перерыв в его работе. С 1941 по 1943 гг. в связи с войной ИФП с основной своей группой сотрудников, в том числе и Ландау, был эвакуирован в Казань. После возвращения в Москву Ландау продолжал работать в ИФП, и на территории этого же института он жил до конца своей жизни. С 1943 г. он возобновил также и свою педагогическую деятельность — на физико-техническом и физическом факультетах Московского университета.

В 1946 г. у него родился сын Игорь, который теперь также работает в ИФП; он начинающий физик, но в отличие от своего отца он экспериментатор.

7 января 1962 г. Ландау стал жертвой автомобильной аварии. Легковую машину, в которой он ехал по обледенелой дороге, занесло и она столкнулась с грузовиком. Из всех пассажиров серьезно пострадал только Ландау. У него был перелом основания черепа, ребер и тазовых костей. В продолжение 6 недель Ландау был без сознания, несколько раз врачи считали, что наступает смерть. В спасении жизни Ландау принимали участие крупнейшие врачи из ряда стран. Так, из Канады в Москву приезжал Пенфилд, член Королевского общества, крупнейший нейрохирург. Когда к Ландау вернулось сознание, его умственные способности восстанавливались очень медленно, и к творческой научной работе он вернуться уже не смог. Последние шесть лет он только формально продолжал числиться заведующим теоретическим отделом ИФП. Его физическое здоровье также полностью не восстановилось и он умер 1 апреля 1968 г. после тяжелой операции, связанной с возникшей кишечной непроходимостью.

С самого молодого возраста душевные силы Ландау были отданы научной работе. Выработанный им процесс научной работы был весьма своеобразным. Основное его свойство заключалось в том, что его личные работы трудно было отделить от научной работы с его учениками. Я себе не представляю, как Ландау мог бы так успешно работать в таком количестве областей физики без своих учеников. Эта работа осуществлялась в непрерывных беседах и регулярных семинарах, где сам Ландау был наиболее активным членом, часто выступал и делал доклады. Его доклады, в отличие от докладов большинства физиков-теоретиков, были коротки, четкого изложения и исключительно большой концентрации мысли. Такими же четкими и ясными были критические замечания Ландау по докладам на семинарах и конференциях. При этом Ландау не упускал возможности в острой форме показать ошибки докладчика. Когда он был молод и делал это по отношению к почтенным профессорам, то это приводило к тому, что в высокой академической среде у него появились недоброжелатели, и если бы не большой талант Ландау и его большая преданность науке, его карьера могла бы сильно пострадать.

Со своими учениками у Ландау устанавливалась самая дружеская близость в отношениях, никакой внешней формы почтения не существовало. Можно было без опасения посмеяться и подшутить над Ландау, так же как он любил это делать с другими.

Попасть в школу Ландау было нелегко. Для этого нужно было пройти ряд специальных экзаменов, программу которых он составлял сам. В эти экзамены входили не только механика и теоретическая физика, но и математика в том виде, в котором она была нужна в теоретической физике. Экзамены сдавались по разделам, и могли длиться другой раз по многу месяцев. Ландау называл программу экзаменов «теоретическим минимумом» и он считал, что он составляет тот минимум знаний, с которыми ученый может начать успешно заниматься теоретической физикой. Сдать этот экзамен удавалось немногим, за все время — немногим более 40 человек. Этим ученикам Ландау щедро отдавал свое время и давал им большую свободу в выборе темы, и их работы публиковались под их именами.

Но и сам Ландау получал много от своих учеников. Одной из особенностей научной работы Ландау было то, что он сам не читал научной литературы, читали ее его ученики и рассказывали ему. Ландау обычно интересовался только основной идеей, вложенной в новую работу. Если работа его заинтересовывала, он производил сам математический вывод и часто своим путем, отличным от пути автора. Такой метод работы Ландау приводил к тому, что он исключительно глубоко проникал в современную ему теоретическую физику.

Желание передать свои знания другим, в особенности своим ученикам, еще в Харькове зародило у Ландау идею создания курса теоретической физики, который теперь стал широко известным многотомным трудом Ландау и Лифшица. Написать такой курс один Ландау не мог; несмотря на то, что Ландау был прекрасным докладчиком, ему плохо удавалось излагать научные работы в письменном виде. Среди молодых физиков в Харькове в те годы были два брата Евгений и Илья Михайловичи Лифшицы. Оба весьма одаренные начинающие ученые с широким охватом теоретической физики. Старший, Евгений Михайлович, еще и обладает исключительной способностью литературного изложения научной тематики. Жизнь показала, что Лифшиц и Ландау исключительно хорошо дополняли друг друга в работе по созданию курса теоретической физики. Кроме того, их объединяла большая дружба, неизменно сохранявшаяся на протяжении всей научной деятельности Ландау. Курс теоретической физики начал создаваться в Харькове в 1935 г. и служил пособием для сдачи экзаменов по теоретической физике, которые сперва сдавались по конспектам лекций, прочитанных Ландау научным сотрудникам Харьковского физтеха. Курс теоретической физики Ландау и Лифшица по-настоящему начал издаваться с 1938 г. Его первым томом была «Статистическая физика». Следующий том, «Механика», появился в 1940 г., в 1941 г. — «Теория поля», в 1944 г. — «Гидродинамика» и «Теория упругости», в 1948 — «Квантовая механика», 1956 — «Электродинамика сплошных сред». Каждый том переиздавался несколько раз и каждый раз переделывался и доводился до современного уровня. Чтобы довести этот курс до полного охвата современной теоретической физики, авторы предполагали написать еще два тома: «Релятивистская квантовая теория» и «Физическая кинетика». Преждевременная смерть Ландау помешала этому замыслу. Эти тома теперь будут написаны Лифшицем совместно с учеником Ландау — Питаевским. Таким образом, будут завершены все девять томов курса теоретической физики.

О значении для развития современной физики этого уникального курса можно судить по тому, что он уже сейчас переведен на 9 языков и издавался в Англии, США, ГДР, Испании, Румынии, Польше, Югославии, Японии и Китае.

Отличительное качество этого курса в том, что он так же полезен научному работнику, как и студенту. Я думаю, что его главное достоинство заключается в том, что его содержание тесно связано с запросами современной физики, теория в нем излагается не оторванно от запросов эксперимента. Поэтому и физик-экспериментатор находит в нем теорию, изложенную так, как она ему нужна для интерпретирования опытных данных. Это качество курса не случайно, оно является следствием того, что Ландау всегда проявлял живой интерес к эксперименту. Он охотно знакомился с результатами опытов, их обсчитывал и обсуждал их теоретическое значение.

В научной работе для него было органически необходимо выявление связей теории с экспериментом. Экспериментаторы в свою очередь очень любили обсуждать с Ландау свои результаты, и это, несомненно, помогало в ИФП развиваться здоровым научным направлениям.

Насколько Ландау ценил эту связь с экспериментом, видно из следующего. Я не раз говорил ему, что у нас в ИФП руководимый им теоретический отдел был небольшим, — немногим более десяти научных работников и аспирантов, — и я не видел никаких препятствий, чтобы в Академии наук для Ландау был создан специальный большой институт теоретической физики в тех масштабах, которых он только пожелает, но он всегда не только отклонял эти предложения, но даже отказывался их обсуждать. Он говорил, что большие масштабы ему не нужны и он весьма счастлив состоять членом коллектива нашего экспериментального института. Как сотрудник Института он принимал живейшее участие в его жизни, регулярно посещал все научные собрания и проявлял большой интерес ко всем разнообразным событиям, которые всегда имеют место в жизни коллектива научного учреждения.

Как ученый он работал очень усердно, с большим увлечением и темпераментом. Основная его сила как ученого была в четком и конкретно-логическом мышлении, опирающимся на очень широкую эрудицию. Но такой строгий научный подход не мешал ему видеть в научной работе и эстетическую сторону, что приводило у Ландау к эмоциональному подходу не только в оценках научных достижений, но и в оценке самих ученых. Рассказывая о научной работе или об ученых, Ландау всегда готов был дать свою оценку, которая обычно бывала остроумной и четко сформулированной. В особенности остроумным Ландау был в своих отрицательных оценках. Такие оценки быстро распространялись и, наконец, доходили до объекта оценки. Конечно, это усложняло для Ландау его взаимоотношения с людьми, в особенности когда объект критики занимал ответственное положение в академической среде.

Ландау был широко образованным человеком. Он хорошо знал английский и немецкий языки, свободно читал по-французски. Он много читал художественную литературу. Он широко интересовался всеми видами искусства, кроме связанных "с музыкой, к которой он относился более чем холодно. Говорить с ним на эти темы было интересно, так как и тут его мнения были четкие и своеобразные. Он любил давать оценки отметками. Его суждения всегда были эмоциональными и он был не чужд парадоксам, облеченным в острую форму. Ландау интересовался политикой, его взгляды были прогрессивные, но опять же в этой области его суждения носили четкий характер и события он обычно рисовал либо только черными красками, либо белыми, полутона отсутствовали.

Та бескомпромиссность, которая свойственна всем крупным ученым в их научной работе, распространялась у Ландау и на человеческие отношения, но тем, кто знал Ландау близко, было известно, что за этой резкостью в суждениях по существу скрывался очень добрый и отзывчивый человек, всегда готовый помочь незаслуженно обиженному.

Те, кто знал Ландау в молодости, рассказывали, что в то время он был очень застенчив и даже боялся общества и всякое общение с людьми было для него сопряжено с большим волевым усилием. По-видимому, с возрастом эта застенчивость прошла, но умение приспосабливаться к обществу у Ландау никогда не развилось. Только исключительная всесторонняя одаренность личности Ландау привлекала к нему людей и по мере сближения с ним они начинали любить его и находили большое удовольствие в общении с ним. Острее всего чувствуют потерю Ландау его многочисленные ученики, которые испытывали к нему исключительную любовь и уважение. В нашем институте все сотрудники любили Ландау и его потеря остро чувствуется всем коллективом.

Признание научных заслуг Ландау было отмечено рядом академических отличий как в СССР, так и за рубежом. Ландау был избран действительным членом Академии наук СССР в 1946 г. Трижды ему присуждались Государственные премии (1946, 1949, 1953 гг.), Ленинская премия — в 1962 г. Как за свою научную деятельность, так и за выполнение государственных задач он получил звание Героя Социалистического Труда (1954 г.) и награжден дважды орденом Ленина и рядом других орденов.

Он был иностранным членом Лондонского Королевского общества, академий Дании, Нидерландов, США и ряда других научных обществ. В 1962 г. ему была присуждена Нобелевская премия «за пионерские исследования в теории конденсированного состояния, в особенности жидкого гелия». Ему была также присуждена медаль Макса Планка (ФРГ, 1961 г.) и премия имени Ф. Лондона (1961 г.) в США.