Ландау Лев Давидович. Крупный вклад в современную теоретическую физику
Лев Давидович Ландау родился 9 (22) января 1908 года в городе Баку в семье инженера-нефтяника. С 1916-го учился в еврейской гимназии. В 14 лет поступил в Бакинский университет, где обучался одновременно на двух факультетах: физико-математическом и химическом. За особые успехи был переведен в Ленинградский университет. Окончив в 1927 году его физическое отделение, Ландау стал аспирантом и начал работать над магнитной теорией электрона и квантовой электродинамикой в Ленинградском физико-техническом институте.
В 1926–1927 годах опубликовал первые работы по теоретической физике. Продолжил образование в 1929-м — отправился в научную командировку за рубеж, где работал с ведущими физиками-теоретиками, в том числе с Нильсом Бором. В 1931-м вернулся в Ленинград, через год переехал в Харьков, где возглавил теоретический отдел Украинского физико-технического института. В 1934-м Академия наук СССР присуждает Ландау ученую степень доктора физико-математических наук без защиты диссертации, а через год — звание профессора. В 1935-м он создал серию учебников — исчерпывающий курс теорфизики. С 1937 года руководил аналогичным отделом Института физических проблем (ИФП) АН СССР в Москве. Однако весной 1938-го Ландау арестовали за антисоветскую агитацию. В тюрьме он провел год и был выпущен по просьбе видных ученых Бора и Капицы. После освобождения до самой смерти Лев Давидович был сотрудником ИФП. Летом 1941 года ИФП эвакуировали в Казань. Как и все остальные сотрудники, Ландау выполнял оборонные заказы: строил теории и производил расчеты процессов, определяющих боеспособность вооружения.
После войны в «Докладах Академии наук» опубликовал три статьи по детонации взрывчатых веществ. На протяжении следующих 15 лет занимался поиском решений самых разнообразных задач. Зимой 1962-го попал в автокатастрофу. В результате много численных переломов, кровоизлияния и травмы головы он находился в течение 59 дней в коме. Спасти ученого удалось, но он перестал заниматься научной деятельностью. Умер 1 апреля 1968 года.
Скрижали Ландау
Достижения в области теорфизики не ограничиваются теми десятью, что были нанесены на знаменитые мраморные скрижали, созданные специально к юбилею выдающегося физика. К этому десятку можно легко добавить еще столько же. В 1928 году Ландау ввел понятие матрицы плотности, которое в настоящее время широко используется в квантовой статистике и механике. С его помощью удалось наиболее полно описать самые сложные системы. К слову сказать, современники Ландау говорили, что сам Лев Давидович считал это открытие самым выдающимся из всех. Однако тем более странным кажется факт, что даже в своем легендарном труде – цикле книг по теоретической физике, написанных совместно с Е.М. Лифшицем, - он уделил ему мало внимания и не оспаривал первенство открытия с венгро-американским математиком Джоном фон Нейманом.
Талантливый физик создал квантовую теорию диамагнетизма (свойство вещества намагничиваться) электронного газа и рассчитал эту величину для свободных электронов в металлах. Теперь данное явление известно как «диамагнетизм Ландау». До ученого были широко исследованы так называемые фазовые переходы первого рода, когда вещество из твердого тела переходит в жидкое, а затем – в газообразное (например, в системе «лед – вода - пар»). Однако не были известны переходы между двумя одинаковыми агрегатными состояниями (то есть существования одного и того же вещества в двух модификациях, но в одном агрегатном состоянии). Когда такие переходы были открыты (например, нормальный металл –сверхпроводящий металл, обычный гелий – сверхтекучий гелий), их назвали фазовыми переходами второго рода.
Ландау показал, что при изменении температуры при переходе из одного такого состояния в другое скачкообразно изменяется лишь параметр, который не влияет на агрегатное состояние (симметрия тела), а другие параметры меняются плавно. Вместе с этим он создал количественную теорию таких фазовых переходов. К следующему важному достижению ученого следует отнести введение понятия полярона – электрона с крайним энергетическим состоянием. Хотя поляроны пока не обнаружены экспериментально, идея о том, что элементарный заряд может быть расположен в определенном месте решетки кристалла, оказалась очень полезной. Так был открыт эффект расположения не самого электрона, а так называемой дырки (места, где должен быть расположен электрон, но его там нет, поэтому оно оказывается положительно заряженным).
Такие дырки играют важную роль в процессах люминесценции, туннельных эффектах, запоминании информации в кристалле. На счету Льва Давидовича также полуфеноменологическая теория сверхпроводимости, названная позже теорией Гинзбурга - Ландау. За нее в 2003 году Виталий Лазаревич Гинзбург получил Нобелевскую премию. Более того, на ее основе были развиты другие работы в данной области, а авторы этих исследований также были отмечены Нобелевскими премиями. Отношение Ландау к этому открытию некоторые могут посчитать косвенным, однако именно его удивительно правильное предсказание обеспечило учению универсальность.
Ландау одним из первых советских физиков получил Нобелевскую премию и выпустил из стен своей научной школы целую плеяду отечественных ученых — Нобелевских лауреатов. Он был Учителем с большой буквы и воспитал таких же Учеников.