Воспоминания о Л. Д. Ландау

Р. Э. Пайерлс МОИ ВОСПОМИНАНИЯ О ЛАНДАУ[60]

Я познакомился с Ландау в 1929 г., когда работал ассистентом Паули в Цюрихе и Ландау приехал к нам. Визит его был очень кратким из-за бюрократических сложностей — в то время Швейцария не имела дипломатических отношений с Советским Союзом, и поэтому власти страны дали ему разрешение приехать лишь на несколько недель; и, несмотря на усилия Паули и Шеррера добиться продления его пребывания в Швейцарии, продление давалось на все более и более краткий срок, и в конце концов ему пришлось уехать. Ландау считал, что такое положение дел льстит ему: Ленина они не боялись, а его боятся.

Ландау сразу произвел на меня впечатление своим глубоким пониманием и широкими знаниями физики, а также своим необычным, зачастую свежим подходом к любой проблеме, физической и нефизической. Увидев новую работу по физике, тема которой была ему интересна, он бегло просматривал ее, чтобы определить, как эта проблема поставлена автором, а затем; повторял самостоятельно все вычисления. Если его результат совпадал с результатом, полученным автором статьи, он понимал, что это хорошая работа.

Любая проблема, за которую Ландау брался, разрабатывалась им систематически до основания, и это касалось не только проблем науки, но относилось ко всему. Он делил всех физиков на классы. Бор и Резерфорд принадлежали к первому классу, Эйнштейн сам по себе составлял класс, его же самого, как он надеялся, можно было бы отнести ко второму классу. Ландау был убежден, что теоретики могут быть продуктивными лишь в молодости. Когда в разговоре всплыло чье-то незнакомое ему имя и выяснилось, что оно принадлежит теоретику двадцати семи лет, то воскликнул: «Что, такой молодой, а уже такой неизвестный!»

Тот же систематический подход был характерен для него в любой жизненной проблеме, включая так называемые ситуации. Ситуацией назывались отношения между женщиной и мужчиной, она могла быть удовлетворительной или неудовлетворительной. Когда Ландау обнаруживал неудовлетворительную ситуацию среди своих друзей, он считал своим долгом, конечно же, сообщить нм об этом, что не всегда приветствовалось.

Он также неодобрительно относился к бородам, особенно у молодых людей, считал это пережитком девятнадцатого века. Один физик в Цюрихе носил гигантские бакенбарды, что также вызывало неудовольствие Ландау. Он позвонил жене этого физика, с которой не был даже знаком, и спросил ее, когда же она заставит своего мужа сбрить эти ужасные бакенбарды. Ландау утверждал, что в Цюрихе больше бород приходится на душу населения, чем в русских городах, и заключил со мной пари по этому поводу. Когда же беглый подсчет на улицах доказал его неправоту, он приписал это миграции из деревень, которая произошла во время его пребывания за границей, — ведь все же знают, что крестьяне носят бороды.

Он был очень худ, и его голодный вид вызывал материнский инстинкт у всех хозяек, с которыми он знакомился. Они испытывали потребность накормить его, несмотря на откровенно выражаемые им взгляды, которые они часто не одобряли. На самом же деле Ландау был очень вынослив. В выходные дни он ходил с нами на лыжные прогулки и, хотя не обладал выдающимися атлетическими данными, проявлял неутомимость и сохранял бодрость.

Ландау приехал в Цюрих, только что закончив работу по диамагнетизму металлов. Работая над этой проблемой, легко было ошибиться до тех пор, пока Бор не показал, что в классической физике магнитное поле не создает намагниченности в системе движущихся зарядов. Из-за существования множества уже опубликованных неправильных решений многие физики побаивались браться за эту проблему, считая ее слишком запутанной. Когда Ландау получил очень простое решение в квантовой механике, к нему отнеслись с большим подозрением. Но Паули сразу понял, в чем дело. Он разработал теорию парамагнетизма, обусловленного спинами электронов, и поэтому его очень заинтересовала работа Ландау. Он знал о работе Бора и понимал, как правильно рассматривать эту проблему, и на него работа Ландау произвела большое впечатление. По другим же вопросам возникали споры. Это привело к памятному замечанию Паули, которым закончился день горячих дебатов, когда Ландау спросил Паули, считает ли он, что все рассказанное им вздор: «О, далеко не так! Все, что вы рассказывали, так запутано, что никто бы не осмелился сказать, что это вздор!»

Предметом, который в то время вызывал самые жаркие ссоры, была квантовая электродинамика. Ландау и я сделали попытку достичь нового понимания проблемы, изучая поведение-квантов света, или фотонов, в пространстве, и написали волновое уравнение для фотонов методом, аналогичным выводу уравнения Шрёдингера для электронов. Затруднением было то, что число фотонов постоянно менялось, так как электроны и другие заряды могут испускать или поглощать фотоны. Поэтому требовалось сформулировать не одно волновое уравнение, а целую систему уравнений — одно, описывающее безфотонное состояние, другое — состояние с одним фотоном, следующее — с двумя фотонами и т. д. Однако это не дало нового понимания проблемы и уравнения оказались очень громоздкими и неудобными для работы. Я понял причину этого только некоторое время спустя: в то время как в принципе можно наблюдать положение электрона с неограниченной точностью, такое экспериментальное наблюдение фотонов невозможно. Наблюдение положения фотонов противоречило бы общим принципам, а поэтому описание, основанное на» этом, физически бессмысленно.

В следующем году Ландау появился в Цюрихе на более долгий срок. В наших беседах мы снова и снова возвращались к обсуждению нерешенных проблем квантовой теории поля, наиболее ярким проявлением которых была бесконечная собственная энергия электрона.

Мы пришли к выводу, что соотношения неопределенности, выписанные Гейзенбергом для нерелятивистской квантовой механики, нуждаются в обобщении на релятивистскую область.. Другими словами, не каждое измерение, не противоречащее этим соотношениям, может быть фактически выполнено. В частности, измерение импульса частицы требует некоторого времени: чем больше затрачивается времени на такое измерение, тем выше его точность. Далее, при измерении интенсивности электрического и магнитного полей существуют ограничения точности измерения этих двух величин в одной и той же области пространства в одно и то же время, что соответствует принципу неопределенности Гейзенберга, но даже одна из этих величин сама по себе не может быть измерена с неограниченной точностью. Если дело обстояло так, необходимо было изменить математическую форму теории для того, чтобы учесть эти ограничения.

Когда Нильсу Бору стало известно об этих идеях, он яро носпротивился им. Он был убежден, что в принципе можно измерить электромагнитные поля с точностью, предсказанной теорией, т. е. в пределах, допускаемых принципом неопределенности. Когда Ландау и я ранней весной 1931 г. оказались в Копенгагене, по этой теме проходили горячие дискуссии. Позже Бор и Розенфельд начали анализ измерений поля, этот анализ в конце концов вылился в две монументальные работы, ставшие классическими. У меня до сих пор есть сомнения. Анализ, проведенный в этих работах, несомненно правильный, но процесс измерения, помимо всего прочего, предполагает плотное заполнение компенсирующими друг друга положительными и отрицательными зарядами маленькой области пространства, в которой поле должно быть измерено. Спорным является то, можно ли это назвать измерением поля. С другой стороны, наша идея того, что учет ограничений может привести к лучшей теории, так и не материализовалась. В этом смысле наша работа не дала конструктивного вклада в развитие этой теории.

Еще несколько раз я встречался с Ландау во время моих поездок в Советский Союз. Во время одного из моих визитов в 1934 г. мы совершили пеший поход по Сванетии на Кавказе с ним и его другом. Во время этого похода состоялся запомнившийся мне разговор. Друг Ландау, инженер, спросил его: «Что там с атомной энергией? Что это — научная фантастика или реально существующая возможность?» Без малейших колебаний Ландау ответил: «Это сложная проблема. Есть такие ядерные реакции, при которых высвобождается больше энергии, чем поглощается. Если же попытаться бомбардировать ядра заряженными частицами, точность попадания будет мала, поскольку частицы должны пройти большой путь до встречи с ядром. На этом пути они тормозятся электрическим взаимодействием с атомными электронами. Поэтому только малая доля частиц достигает ядра и выделяемая энергия чрезвычайно мала по сравнению с энергией, требуемой на ускорение тех частиц, которые не попадают в ядро. С нейтронами же дело обстоит иначе, поскольку они не замедляются „трением“, а летят, пока не встречаются с ядром. Но до сих пор единственным известным нам способом производства нейтронного пучка является бомбардировка ядер наряженными частицами, поэтому мы опять возвращаемся к той же самой проблеме. Если же кто-нибудь однажды найдет реакцию, при которой нейтроны порождают вторичные нейтроны, проблема будет решена». Удивительное предвидение, высказанное в 1934 г.— лишь два года спустя после открытия нейтрона!

После войны я снова встретился с Ландау в 1956 г. на конференции по физике высоких энергий, которая состоялась в Москве. Большим удовольствием для меня было общение с ним и обмен мнениями. Тогда он занимался основами квантовой теории поля и утверждал, что может опровергнуть эту теорию, несмотря на ее большие успехи в объяснении всех наблюдаемых электромагнитных явлений. К тому времени он стал уже преуспевающим и популярным педагогом и был окружен толпой своих учеников и коллег. Так как многие хотели стать его учениками, он отбирал учеников, предлагая каждому кандидату по задаче и говоря ему: «Когда решите эту задачу, приходите, будете работать со мной». Немногие знали, как взяться за эту задачу, и приносили полученный результат неделю спустя или около того; некоторые понимали, что им следует подучиться, и им требовался год или более, чтобы разобраться в предложенной проблеме. Многие же более никогда не возвращались.

В беседах со своими учениками, он был суров и мог подвергнуть их уничтожающей критике. Тем не менее сотрудники обожали его, справедливо понимая, что, работая с ним, извлекали для себя огромную пользу. Это же, конечно, касалось и меня в те недолгие периоды, когда нам случалось быть вместе. Я виделся с ним еще два раза очень коротко перед трагическим случаем, который положил конец его работе в области физики и в конце концов вырвал его из наших рядов.