И. А. Изюмов моу сош №3, г. Аксай, Ростовская обл. К 100-летию со дня рождения Л. Д. Ландау Ландау, Л’ ан Дау и просто Дау

жүктеу/скачать 141.79 Kb.

Дата	24.07.2016
өлшемі	141.79 Kb.
	#219730

И.А.ИЗЮМОВ

МОУ СОШ № 3, г. Аксай, Ростовская обл.
К 100-летию со дня рождения Л. Д. Ландау
Ландау, Л’ ан Дау и просто Дау

С уходом Ландау из техникума

Советский Союз потерял способного завмага.¹

Из спичей весело отмечавшегося 50-летнего юбилея.
8 апреля 1930-го года секретарь Копенгагенского института теоретической физики на Блегдамсвей Бетти Шульц, регистрируя очередного посетителя, сделала запись в Книге иностранных гостей института: «Д-р ЛАНДАУ – из Ленинграда».
Доктору было всего двадцать два. Но этим никого нельзя было удивить на Блегдамсвей. Равно как и отчаянной юношеской худобой, детски непорочной свежестью лица, воинственной категоричностью научного правдолюбия.
Бескомпромиссность исследовательской этики стала логикой поведения редкостно одаренного юноши. И это роднило его, пожалуй, больше всего с Вольфгангом Паули². Он тоже мог показаться дурно воспитанным, хотя – видит Бог! – его родители, папа-инженер и мама-врач, делали в своем бакинском доме все, чтобы сын их рос хорошим мальчиком. И Лев Ландау рос хорошим мальчиком. Но пылкая трезвость – это неверно, будто трезвости принудительно сопутствует холодность, - темпераментная требовательность его мышления устанавливала собственную шкалу ценностей. И по этой логически выверенной шкале такие добродетели, как смирение перед авторитетом или почтительность к возрасту, никакой ценой не обладали. К восемнадцати годам он уже осознал себя самостоятельным исследователем в самой современной области знания (шел 1926-й год!). А к моменту появления в Копенгагене, весной 1930-го, был уже автором примерно десяти печатных работ. И полагал, что в сфере квантовой механики ему ведомо все существенное, сделанное другими. Да не просто ведомо, а пережито его мыслью – наново пересоздано его стремительным воображением. «…Он из тех, кто никогда не вчитывается в детали чужой работы. Он проглядывает ее, чтобы схватить суть намерений автора, а потом усаживается и воспроизводит полученные результаты своим собственным путем», - так впоследствии говорил историку Дж. Хейлброну Рудольф Пайерлс³. И говорил не понаслышке: 8 апреля 1930-го года, он, двадцатитрехлетний ассистент Паули, тоже приехал в Копенгаген из Цюриха, где в январе трудился вместе с Ландау над их первой совместной статьей. По-иному, чем это делали другие, они пытались распространить власть квантово-механических представлений на электродинамику. И он воочию видел, как осваивал Ландау новости физики.
Хэйлброн: «Ферми, насколько я понимаю, бывало, работал так же… Но в Ландау жил еще и дух мятежа …»
Пайерлс: «О, да! ... Когда он был юн, ему нравилось руководствоваться крайностями во всем, не только в физике».
Чуть опоздавший родиться, чтобы вовремя созреть к эпохе бури и натиска в квантовой революции, он все-таки сразу стал совершенно своим на Блегдамсвей.
Совсем коротко – проездом – он побывал тогда на эйнштейновском семинаре в Берлине. Зная антиборовскую позицию Эйнштейна, он страстно захотел внушить ему веру в полноту основ квантовой механики. Приготовился к атаке. Однако то ли не нашел подходящей минуты, то ли просто не решился. Второе верней. И это был едва ли не единственный случай, когда его агрессивность отступила перед чувством глубокого пиетета ⁴.
В других случаях она не отступала… Вскоре, в том же году, он очутился – тоже ненадолго – в Бристоле, где познакомился с недавним докладом Поля Дирака⁵ в Ливерпуле. Воспылав несогласием, он тотчас отправил из Бристоля телеграмму Бору (9 сентября 1930-го года) с кратчайшей рецензией по-немецки: «Квач» - вздор и болтовня. Меж тем мало кого он ставил столь же высоко, как Дирака. Про Геттинген Ландау скаламбурил: «У Борна⁶ я!» К счастью, это было непереводимо на другие языки, и только Георгий Гамов⁷ мог расхохотаться всей непочтительности такого каламбура. Впрочем, вполне в копенгагенском духе Ландау не щадил и самого себя. Он говаривал, что сознает, отчего его называют коротко – Дау; это от французской транскрипции его фамилии: «Л’ ан Дау», что значит просто «осел Дау». Так ведь и Бор без тени немцко-профессорского самопочтения говаривал о себе: «Я не боялся показаться глупым…» Та же непринужденность.
Словом, в Копенгагене Дау почувствовал себя как дома. И, как дома, не робел перед главой семьи.
«Нильс оценил и полюбил его с первого дня. И понял его нрав… Вы знаете, он бывал невыносим, не давал говорить Нильсу, высмеивал старших, походил на взлохмаченного мальчишку… Это о таких говориться: анфан террибль («несносный ребенок»)… Но как он был талантлив! Я его тоже очень полюбила и знала, как он любил Нильса…» - вспоминала впоследствии фру Маргарет Бор ⁸.
(Здесь, забегая вперед, стоит упомянуть их весеннюю встречу в Харькове в 1934-м году во время первой поездки Бора в Советский Союз. Увидев, с каким несвойственным ему пиететом Ландау относится к гостю, кто-то из старых профессоров пожалуется Бору, что его ученик ведет себя неподобающе – «просто безобразничает». (Так, в физтехе ввели тогда пропуска, и Дау, вышучивая это нововведение, прикреплял свой пропуск сзади к воротнику, а затем шел через проходную спиной к вахтеру. Да и вообще…) Бор озабоченно согласится отечески поговорить с Ландау. И действительно сделает это. Он скажет укоризненно: «Так нельзя вести себя, Дау!» Но Дау незамедлительно спросит: «А почему?» И Бор задумается. Начнет вышагивать по комнате удовлетворительные доводы, не сумеет их найти и в заключение пообещает серьезно обдумать этот интересный вопрос. И уедет из Харькова, не найдя ответа ⁹.)
Однако, хотя Бор и оценил Ландау с первого дня, и радовался приобщению такого ученика к своей школе, с апреля 1930-го года прошло десять месяцев, прежде чем научная необходимость действительно свела его с Ландау лицом к лицу. Произошло это 25 февраля 1931-го, когда Ландау снова появился в Копенгагене, успев к тому времени стать двадцатитрехлетним.
Для него подходила к концу командировка Народного комиссариата просвещения. Полтора года она позволяла ему странствовать по физическим центрам Европы и стажироваться там, где квантовые идеи пожинали тогда наибольший урожай.
Он и странствовал. Когда в мае прошлого года Бор уехал в Лондон с Фарадеевской лекцией, он уехал в Кембридж с замыслом одной новаторской работы о магнетизме. Странствовал потом по Англии. Так в сентябрьский Бристоль, откуда послал он Бору свою антидираковскую телеграмму, его, длинноногого и невесомого, занесло на багажнике мотоцикла Гамова. Они тогда еще дружили и путешествовали вдвоем, покинув ненадолго резерфордовский Кавендиш. Но именно та телеграмма могла удостоверить, что даже в праздной поездке все мысли Дау занимала не смена пейзажей, а смена теоретических новостей. Что же касается ума-разума, то набираться этого богатства он жаждал не иначе, как в решении проблем, достойных решения. А критерии достойного у него были заоблачно высоки. Можно бы сказать, высоки не по возрасту, когда бы речь шла не о квантовой механике, взрослевшей в «детских садах» Копенгагена, Геттингена, Кембриджа, Цюриха, Рима, Мюнхена, а теперь вот и Ленинграда. Рудольф Пайерлс рассказывал историкам: «… Одно из моих любимых воспоминаний – это случай, когда в дискуссии всплыло имя физика, о котором Ландау прежде ничего не слышал. Он спросил: «Кто это? Откуда? Сколько ему лет?» Кто-то сказал: « О, ему лет двадцать восемь…» И тогда Ландау воскликнул: «Как, такой молодой и уже такой неизвестный!»»
В этом ослепительном «УЖЕ НЕИЗВЕСТНЫЙ!» заключался целый психологический трактат «о времени и о себе» - о молодости квантовой революции и скрытых тревогах юности, сознававшей неограниченность своих сил. То была боязнь мелькнуть короткой вспышкой и пропасть в безвестности, оттого что не удастся выразиться сполна. Тщеславие и вспышкой довольствовалось бы, а тут иное было горение! Боровская школа родилась на покорении гималайских восьмитысячников в теории микромира. Легко представить чувства Ландау, когда он, двадцатидвухлетний, был приглашен в апреле 1930-го за первую парту на 2-й Копенгагенской конференции в институте Бора и сидел там в одном ряду с ним, Гейзенбергом¹⁰, Паули, Крамерсом, Клейном¹¹. А вскоре в майском Кембридже общался с Дираком. Нет, его душа не замирала в школярском трепете, но томилась вопросом: остались ли еще доступные покорению восьмитысячники? Это вовсе не догадка: такую тревогу юный Ландау высказал однажды прямо, хоть и полушутливо.
Случилось это, когда эйнштейновский семинар свел его в Берлине с Юрием Румером¹², молодым теоретиком из Москвы, тоже пребывавшем в длительной заграничной командировке. Их познакомил Эренфест¹³: «Вы понравитесь друг другу». И не ошибся – они понравились друг другу на всю последующую жизнь. На берлинской улице заговорили о главном – о своих намерениях и ожиданиях. И Румера, еще не знавшего шкалы ценностей Ландау, поразила фраза, которую он тотчас услышал: «Как все красивые девушки уже разобраны, так все хорошие задачи уже решены!»
… Пройдет тридцать лет, и в последней своей статье – для сборника памяти Паули – Ландау скажет уже с иною полушутливостью, непохожей на юношескую: «… ввиду краткости нашей жизни мы не можем позволить себе роскошь заниматься вопросами, не обещающими новых результатов».
Не это ли и в ранней молодости служило для его цельной натуры критерием достойного при выборе теоретических проблем?
Но тогда, на берлинской улице, категоричность суждений подвела его интуицию: он зря сказал «все» (и про красивых девушек – зря, и про хорошие задачи - зря). За полтора года своей командировки он трижды наезжал в Копенгаген и провел у Бора в общей сложности 110 дней. А каждый из приездов с тем и связан был, что в его портфеле оказывалась новая вполне достойная работа. Вторая из них – кембриджская – навсегда ввела в физику два новых термина: диамагнетизм Ландау и квантовые уровни Ландау¹⁴. Всякий раз настоятельно влекло к Бору – услышать, что он скажет. К Бору – как в гору, с которой далеко видно.
Третью из тех работ, как и первую, он сделал у Паули в Цюрихе, и снова вместе с Пайерлсом. Наверное, Паули предупредил их, что на сей раз полемики с Бором не избежать. Они не стали доводить статью до белового варианта. Повезли, по словам Пайерлса, черновик.
Кончался февраль 1931-го года. И в это же время отправился из Льежа в Копенгаген Леон Розенфельд¹⁵, чтобы надолго остаться у Бора и поработать с ним над спорными проблемами квантовой теории электромагнитного поля. И так уж сошлось, что как раз этим же проблемам было посвящено исследование Ландау-Пайерлса. Розенфельд вспоминал: «Я приехал в институт в последний день февраля… и первым, кого я увидел, был Гамов. Я спросил его о новостях, и он ответил мне на своем образном языке, показав и

скусный рисунок карандашом, который он только что сделал… На рисунке был изображен Ландау, крепко привязанный к стулу и с заткнутым ртом, а Бор, стоявший перед ним с поднятым указательным пальцем, говорил: « Погодите, погодите, Ландау, дайте и мне хоть слово сказать». Гамов добавил: «Такая вот дискуссия идет все время». Пайерлс уехал днем раньше. Как сказал Гамов, «в состоянии полного изнеможения». Ландау остался еще на несколько недель, и у меня была возможность убедиться, что изображенное Гамовым на рисунке положение дел было приукрашено лишь в пределах, обычно признаваемых художественным вымыслом.
Для напряженной дискуссии была, конечно, причина, ибо Ландау и Пайерлс подняли фундаментальный вопрос.

Они поставили под сомнение логическую состоятельность квантовой электродинамики…»

Они прикоснулись к основам дисциплины, полной непреодоленных трудностей, хотя законодательное слово в ней уже было сказано недавно Дираком. Это была область взаимодействия электромагнитного поля и вещества, где сверх квантовых законов проявлялись в полную силу и законы теории относительности. Релятивистской называли физики эту область. И в самом заглавии критического исследования Ландау-Пайерлса стояли слова «Распространение Принципа неопределенности на релятивистскую квантовую теорию». Их выводы были решительны: получалось, что измерение ряда величин вообще теряло в этой области физический смысл.
Отчего да как, здесь это неважно. Но легко понять, почему тотчас насторожилась мысль Бора и страдальчески поднялись его брови, когда Ландау, стоя у черной доски, начал бестрепетно излагать суть дела. (По признанию Пайерлса, от Ландау исходило все существенное в той работе. «Мы все жили крохами со стола Ландау», - говорил он позднее.) Доводы молодых были слишком основательны, чтобы формально-логически найти в них слабое место. Однако весь опыт счастливо изнурительных дискуссий 20-х годов внушал Бору одно: квантовая электродинамика сможет выдержать экзамен на логическую безупречность, если еще искусней работать с Соотношением неопределенностей¹⁶ – «подробней анализировать процесс измерения».
И Бор стал искать желаемое вслух. Часами, днями, неделями. Его юные оппоненты чувствовали себя как в горном лесу: все длится подъем, а вершины не видно.
Ландау, привязанный к стулу с кляпом во рту, - весь юмор гамовского рисунка в том и заключался, что слова сказать не давал Бор и он же с упреком просил позволения произнести хоть слово! Полемика длилась двадцать два дня. Пайерлс выдержал лишь четыре. Ландау оказался в пять с половиной раз выносливей.
Помогали короткие передышки, когда Бора отвлекали директорские обязанности. На Блегдамсвей начались перестройки и достройки: маленький институт исподволь расширялся…
«

Милая Бетти, - слышалось иногда, - скажите Профессору, что мы ушли в кино, если, разумеется, он вернется до нашего прихода». На площади трех углов шли американские вестерны. Ландау – «Бог знает как одетый», по словам фру Маргарет, - зазывал с собою Гамова и Казимира¹⁷. Порою Бор появлялся раньше, чем они успевали уйти, и с готовностью отправлялся в кино вместе с ними, еще прихватывая с собою пятнадцатилетнего сына Кристиана. Бору тоже хотелось поразвлечься. Но в его последующих комментариях, как заметил Казимир, всегда содержалось «нечто замечательное, потому что он, бывало, вводил в свою критику собственные идеи, связанные с проблемой наблюдения и измерения». Казимир вспоминал: «Однажды, после совсем уж дурацкого фильма Тома Микса, приговор Бора прозвучал так: «Мне не понравилось это зрелище, оно было слишком невероятно. То, что негодяй удирает с прекрасной девицей, логично – так бывает всегда. То, что под их экипажем обрушивается мост, неправдоподобно, но я охотно принимаю это. То, что героиня остается висеть над пропастью меж небом и землей, еще менее правдоподобно, но я принимаю и это. Я даже с легкостью принимаю за правду, что в этот самый момент Том Микс, как спаситель, скачет мимо на своем коне. Но то, что одновременно там оказывается человек с кинокамерой и снимает на пленку всю сию чертовщину, это превосходит меру моей доверчивости».
Кристиан хохотал. Гамов и Казимир сдержано улыбались. Ландау – тоже. Но он еще мгновенно вскакивал на этот подставленный ему трамплин и вновь взмывал на высоту ненадолго прерванного спора об измеримости и наблюдаемости в квантовой теории поля. И на подступах к институтским воротам уже снова шла полемика. Такая, точно столкнулись два разных физических миропонимания. Но спорили единомышленники. В одной из глав своей статьи Ландау и Пайерлс прямо написали: «Этот раздел… - развитие идей, высказанных Н. Бором в Комо».¹⁸
Пайерлс говорил впоследствии, что таки ссылки заменили им традиционную фразу в конце работы: «Авторы выражают благодарность профессору Нильсу Бору за плодотворное обсуждение поднятых вопросов». Они не имели права на эту фразу: она была равносильна оповещению, что профессор Нильс Бор разделяет их умозаключения. А он их по-прежнему не разделял.
Он уже приступал к терпеливо виртуозному исследованию логических границ приложения квантовой механики к теории электромагнитного поля. И не предполагал, что на это уйдет около двух лет жизни…
… 19 марта 1931-го года Бетти Шульц огорченно пометила в Книге иностранных гостей института, что третий визит д-ра Ландау из Ленинграда окончился. Он прощался с Бором на неизвестный срок. Они расставались, связанные окрепшим в полемике несогласием и окрепшей в общении любовью.

¹ Л. Д. Ландау окончил среднюю школу в возрасте 13-ти лет. Его родители считали, что в 13 лет поступать в университет слишком рано: один год Ландау проучился в Бакинском экономическом техникуме.
² ПАУЛИ (Pauli) Вольфганг (1900-58), швейцарский физик-теоретик, один из создателей квантовой механики и релятивистской квантовой теории поля. Сформулировал (1925) принцип, названный его именем. Включил спин в общий формализм квантовой механики. Предсказал (1930) существование нейтрино. Труды по теории относительности, магнетизму, мезонной теории ядерных сил и др. Нобелевская премия (1945).
³ПАЙЕРЛС (Peierls) Рудольф Эрнст (5 июня 1907, Берлин — 19 сентября 1995, Оксфорд), физик-теоретик, иностранный член РАН (1991; иностранный член АН СССР с 1988). Родился в Германии, с 1933 в Великобритании. Основные труды по квантовой теории твердого тела, физике элементарных частиц, ядерной физике. Руководил теоретическими исследованиями по разделению изотопов в рамках Манхэттенского проекта (1943-46, США). В 1968 удостоен рыцарского звания.
⁴По мнению Д. С. Данина, бытующий рассказ о его состоявшемся споре с Эйнштейном, судя по всему, едва ли соответствует действительности.
⁵ДИРАК (Dirac) Поль Адриен Морис (1902-1984), английский физик, один из создателей квантовой механики, иностранный член-корреспондент АН СССР (1931). Разработал квантовую статистику (статистика Ферми — Дирака); релятивистскую теорию движения электрона (уравнение Дирака, 1928), предсказавшую позитрон, а также аннигиляцию и рождение пар. Предложил метод вторичного квантования. Заложил основы квантовой электродинамики и квантовой теории гравитации. Нобелевская премия (1933, совместно с Э. Шредингером).
⁶БОРН (Born) Макс (1882-1970), немецкий физик-теоретик, один из создателей квантовой механики, иностранный член-корреспондент РАН (1924) и почетный член АН СССР (1934). С 1933 в Великобритании, с 1953 в ФРГ. Дал статистическую интерпретацию квантовой механики. Труды по динамической теории кристаллической решетки, атомной физике, оптике, философии естествознания. Нобелевская премия (1954).
⁷ГАМОВ (Gamow) Георгий Антонович (Джордж) (1904-68), американский физик-теоретик, член-корреспондент АН СССР (1932). Родился в России, с 1933 за границей, с 1934 в США. Разработал теорию альфа-распада. Выдвинул гипотезу «горячей Вселенной». Сделал первый расчет генетического кода.
⁸Из беседы Д. С. Данина с фру Маргарет Бор – ноябрь 1968 года, Копенгаген.
⁹Из беседы Д. С. Данина с академиком И. К. Кикоиным – 27 декабря 1969 года, Москва.
¹⁰ГЕЙЗЕНБЕРГ (Хайзенберг) (Heisenberg) Вернер (1901-76), немецкий физик-теоретик, один из создателей квантовой механики. Предложил (1925) матричный вариант квантовой механики; сформулировал (1927) принцип неопределенности; ввел концепцию матрицы рассеяния (1943). Труды по структуре атомного ядра, релятивистской квантовой механике, единой теории поля, теории ферромагнетизма, философии естествознания. Нобелевская премия (1932).
¹¹КРАМЕРС ГЕНДРИК АНТОН и КЛЕЙН ОСКАР, голландский и шведский физики-теоретики, первые ассистенты Н. Бора. Работы в области атомной спектроскопии, квантовой механики, теории поля.
¹²РУМЕР Юрий Борисович (1901-85), российский физик-теоретик, доктор физико-математических наук. Труды по квантовой механике и оптике.
¹³ЭРЕНФЕСТ (Ehrenfest) Пауль (1880-1933), физик-теоретик, иностранный член-корреспондент АН СССР (1925; иностранный член-корреспондент РАН с 1924). Родился в Вене, в 1907-1912 работал в Санкт-Петербурге, способствовал развитию теоретической физики в России, с 1912 в Нидерландах. Труды по термодинамике, статистической механике, теории относительности, квантовой теории. Ввел (1933) понятие фазовых переходов 2-го рода.
¹⁴ЛАНДАУ ДИАМАГНЕТИЗМ, диамагнетизм свободных электронов в твердом теле, возникает под действием внешнего магнитного поля из-за квантования движения электронов в плоскости, перпендикулярной магнитному полю. Теоретически предсказан Л. Д. Ландау (1930); УРОВНИ ЛАНДАУ представляют собой дискретные значения энергии, отвечающие движению частицы в постоянном однородном магнитном поле в плоскости, перпендикулярной полю.
¹⁵РОЗЕНФЕЛЬД ЛЕОН (1904-1974), профессор, руководитель копенгагенского архива, друг и соратник Н. Бора, его биограф. Автор книг по истории квантовой физики.
¹⁶НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ПРИНЦИП, фундаментальное положение квантовой теории, утверждающее, что характеризующие физическую систему т. н. дополнительные физические величины (напр., координата и импульс) не могут одновременно принимать точные значения; отражает двойственную, корпускулярно-волновую природу частиц материи (электронов, протонов и т. д.). Неточности при одновременном определении дополнительных величин связаны СООТНОШЕНИЕМ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЕЙ, которое для неточностей Δх и ΔРх в определении координаты х и проекции на нее импульса P имеет вид: Δх ^. ΔРх > ћ, где ћ— Планка постоянная. Соотношение неопределенностей для энергии E и времени t: ΔE ^. Δt _ ћ.

¹⁷ КАЗИМИР ГЕНДРИК, физик-теоретик, лейденский ученик П. Эренфеста, стажер Н. Бора.
¹⁸ 16 сентября 1927-го года Н. Бор в Институте Кардуччи в Комо в Италии прочел часовую лекцию «Квантовый постулат и новейшее развитие атомной теории», в которой высказал идею комплементарности (дополнительности), признавая тем самым реальность волн-частиц (корпускулярно-волновой дуализм).
Литература
1. Данин Д. С. Нильс Бор. М., «Молодая гвардия», 1978.
2. Данин Д. С. Лев Давидович Ландау / Энциклопедия для детей. Том 16. Физика. Ч. 2. Электричество и магнетизм. Термодинамика и квантовая механика. Физика ядра и элементарных частиц / Глав. ред. В. А. Володин. - М.: Аванта +, 2001. С. 255-260.
3. БОЛЬШАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ КИРИЛЛА И МЕФОДИЯ 2003.

жүктеу/скачать 141.79 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: