Леў Ландау: кароткая біяграфія, уклад у навуку

Леў Ландау (гады жыцця - 1908-1968) - вялікі савецкі фізік, ураджэнец Баку. Яму належыць мноства цікавых даследаванняў і адкрыццяў. Ці можаце вы адказаць на пытанне, Леў Ландау за што атрымаў Нобелеўскую прэмію? У гэтым артыкуле мы распавядзем аб яго дасягненнях і асноўных фактах біяграфіі.

Паходжанне Льва Ландау

Можна доўга казаць пра такі вучоным, як Леў Ландау. Гады жыцця, род заняткаў і дасягненні гэтага фізіка - усё гэта напэўна цікавіць чытачоў. Пачнем з самага пачатку - з паходжання будучага навукоўца.

Ён з'явіўся на свет у сям'і Любові і Давіда Ландау. Бацька яго быў даволі вядомым інжынерам-нафтавікоў. Ён працаваў на нафтапромыслы. Што тычыцца маці, то па прафесіі яна была лекарам. Вядома, што гэтая жанчына ажыццяўляла фізіялагічныя даследаванні. Як бачна, Леў Ландау быў выхадцам з інтэлігентнай сям'і. Яго старэйшая сястра, дарэчы сказаць, стала інжынерам-хімікам.

Гады навучання

Леў Давідовіч вучыўся ў сярэдняй школе, якую бліскуча скончыў ва ўзросце 13 гадоў. Яго бацькі палічылі, што іх сын яшчэ вельмі малады для навучання ў вышэйшай навучальнай установе. Таму яны вырашылі адправіць яго на адзін год у Бакінскі эканамічны тэхнікум. Затым, у 1922 годзе, ён быў прыняты ў Бакінскі універсітэт. Тут Леў Ландау вывучаў хімію і фізіку. Праз два гады Леў Давідовіч перавёўся ў Ленінградскі універсітэт, на фізічны факультэт.

Першыя навуковыя працы, аспірантура

Ва ўзросце дзевятнаццаці Ландау стаў ужо аўтарам чатырох навуковых прац, якія былі апублікаваныя. У адным з гэтых прац ўпершыню была выкарыстаная так званая матрыца шчыльнасці. Гэты тэрмін у наш час шырока ўжываецца. Ім апісваюцца квантавыя энергетычныя стану. Ландау скончыў універсітэт ў 1927 годзе. Затым ён паступіў у аспірантуру, выбраўшы Ленінградскі фізіка-тэхнічны інстытут. У гэтай навучальнай установе ён працаваў над квантавай электрадынамікай і магнітнай тэорыяй электрона.

камандзіроўка

У перыяд з 1929 па 1931 год быў у навуковай камандзіроўцы Леў Ландау. Гады жыцця, род заняткаў і дасягненні гэтага вучонага звязаны з цесным супрацоўніцтвам з замежнымі калегамі. Так, падчас камандзіроўкі ён пабываў у Швейцарыі, Германіі, Нідэрландах, Англіі і Даніі. У гэты ж час ён сустрэўся і пазнаёміўся з заснавальнікамі квантавай механікі, якая тады толькі што з'яўлялася. У ліку навукоўцаў, з якім сустрэўся Ландау, быў Вольфганг Паўлі, Вернер Гейзенберг і Нільс Бор. Да апошняга Леў Давідовіч захаваў сяброўскія пачуцці на ўсё сваё жыццё. Гэты навуковец асабліва моцна паўплываў на Ландау.

Леў Давідовіч, знаходзячыся за мяжой, ажыццявіў важныя даследаванні свабодных электронаў (іх магнітных уласцівасцяў). Акрамя таго, сумесна з Пайерлс ён правёў даследаванні і па рэлятывісцкай квантавай механіцы. Дзякуючы гэтым работам Леў Ландау, род заняткаў якога зацікавіў замежных калегаў, стаў лічыцца адным з вядучых фізікаў-тэарэтыкаў. Вучоны даведаўся, як звяртацца з вельмі складанымі тэарэтычнымі сістэмамі. Трэба адзначыць, што пасля гэта ўменне вельмі яму спатрэбілася, калі Ландау пачаў праводзіць даследаванні, якія датычацца фізікі нізкіх тэмператур.

Пераезд у Харкаў

Леў Давідовіч ў 1931 годзе вярнуўся ў Ленінград. Аднак неўзабаве ён вырашыў перабрацца ў Харкаў, які ў той час быў сталіцай Украіны. Тут навуковец працаваў у Украінскім фізіка-тэхнічным інстытуце, быў кіраўніком яго тэарэтычнага аддзела. Адначасова Леў Давідовіч быў кіраўніком кафедраў тэарэтычнай фізікі ў Харкаўскім універсітэце і Харкаўскім інжынерна-механічным інстытуце. У 1934 году Акадэмія навук СССР ганаравала яго ступені доктара фізіка-матэматычных навук. Для гэтага Ландау не спатрэбілася нават абараняць дысертацыю. Званне прафесара было прысуджана ўжо ў наступным годзе такому навукоўцу, як Леў Ландау.

Род заняткаў яго ахопліваў усе новыя і новыя галіне навукі. Ландау ў Харкаве апублікаваў працы на такія тэмы, як дысперсія гуку, паходжанне энергіі зорак, рассейванне святла, перадача энергіі, якая адбываецца пры сутыкненнях, звышправоднасць, магнітныя ўласцівасці розных матэрыялаў і інш. Дзякуючы гэтаму ён стаў вядомы як тэарэтык, які мае незвычайна рознабаковыя навуковыя інтарэсы.

Адметная рыса работ Ландау

Пасля, калі з'явілася фізіка плазмы, работы Ландау, прысвечаныя часціцам, ўзаемадзейнічае з электрічным, апынуліся вельмі карыснымі. Запазычыўшы з тэрмадынамікі некаторыя паняцці, вучоны выказаў шэраг наватарскіх ідэй, якія тычацца нізкатэмпературных сістэм. Трэба сказаць, што ўсе працы Ландау характарызуюцца адной важнай рысай - віртуозным выкарыстаннем матэматычнага апарата пры пошуку вырашэння складаных задач. Леў Ландау ўнёс значны ўклад у квантавую тэорыю, а таксама ў даследаванні ўзаемадзеяння і прыроды элементарных часціц.

Школа Льва Ландау

Дыяпазон яго даследаванняў сапраўды шырокі. Яны ахопліваюць практычна ўсе асноўныя галіне тэарэтычнай фізікі. Дзякуючы такой шыраце сваіх інтарэсаў вучоны прыцягнуў у Харкаў мноства таленавітых маладых навукоўцаў і адораных студэнтаў. У іх ліку быў Ліфшыц Яўген Міхайлавіч, які стаў супрацоўнікам Льва Давыдавіча і яго бліжэйшым сябрам. Школа, якая вырасла вакол Льва Ландау, ператварыла Харкаў ў адзін з вядучых цэнтраў тэарэтычнай фізікі ў СССР.

Вучоны быў перакананы ў тым, што фізік-тэарэтык павінен быць грунтоўна падкаваны ва ўсіх абласцях гэтай навукі. З гэтай мэтай Леў Давідовіч распрацаваў вельмі жорсткую праграму падрыхтоўкі. Ён назваў гэтую праграму "тэарэтычным мінімумам". Прэтэндэнты, якія хацелі браць удзел у працы семінара, кіраванага ім, павінны былі адпавядаць вельмі высокім патрабаванням. Дастаткова сказаць, што за 30 гадоў, нягледзячы на мноства жадаючых, усяго 40 чалавек здало экзамены па "теорминимуму". Аднак тым, каму гэта ўдалося, Леў Давідовіч шчодра надаваў сваю ўвагу і час. Акрамя таго, ім была прадстаўлена поўная свабода выбару пры выбары тэмы даследавання.

Стварэнне курсу тэарэтычнай фізікі

Ландау Леў Давідовіч падтрымліваў сяброўскія адносіны са сваімі супрацоўнікамі і вучнямі. Яны з любоўю называлі вучонага Дау. У дапамогу ім ў 1935 годзе Леў Давідовіч стварыў падрабязны курс тэарэтычнай фізікі. Ён быў апублікаваны Ландау сумесна з Я. М. Ліфшыц і ўяўляў сабой серыю падручнікаў. Іх змест аўтары абнаўлялі і пераглядалі на працягу далейшых 20 гадоў. Велізарную папулярнасць заваявалі гэтыя дапаможнікі. Яны былі перакладзеныя на шмат моваў свету. У цяперашні час гэтыя падручнікі па праве лічацца класічнымі. У 1962 годзе за стварэнне дадзенага курса Ландау і Ліфшыц атрымалі Ленінскую прэмію.

Праца з Капіцам

Леў Давідовіч ў 1937 году адгукнуўся на запрашэнне Пятра Капіцы (фота яго прадстаўлена далей) і стаў кіраўніком аддзела тэарэтычнай фізікі ў маскоўскім Інстытуце фізічных праблем, ізноў створаным ў той час. Аднак ужо на наступны год навуковец быў арыштаваны. Ілжывае абвінавачванне абвяшчала, што ён займаўся шпіянажам на карысць Германіі. Толькі дзякуючы ўмяшанню Капіцы, які асабіста звярнуўся ў Крэмль, Леў Ландау быў вызвалены.

Калі Ландау перабраўся з Харкава ў Маскву, Капіца як раз займаўся эксперыментамі з вадкім геліем. Калі тэмпература апускаецца ніжэй 4,2 Да (абсалютная тэмпература вымяраецца ў градусах Кельвіна і адлічваецца ад -273,18 ° С, гэта значыць ад абсалютнага нуля), газападобны гелій становіцца вадкасцю. У дадзеным стане ён называецца геліем-1. Калі панізіць тэмпературу да 2,17 Да, ён пераходзіць у вадкасць, якая называецца геліем-2. Яна валодае вельмі цікавымі ўласцівасцямі. Гелій-2 здольны з лёгкасцю працякаць праз самыя дробныя адтуліны. Здаецца, як быццам глейкасць ў яго цалкам адсутнічае. Рэчыва падымаецца ўверх па сценцы пасудзіны, нібы сіла цяжару не ўздзейнічае на яго. Акрамя таго, яго цеплаправоднасць пераўзыходзіць цеплаправоднасць медзі ў сотні разоў. Капіца вырашыў назваць сверхтекучей вадкасцю гелій-2. Аднак пры праверцы высветлілася, што яго глейкасць ня нулявая.

Навукоўцы выказалі здагадку, што гэтак незвычайныя паводзіны тлумачыцца эфектамі, якія адносяцца да вобласці не класічнай фізікі, а квантавай тэорыі. Гэтыя эфекты выяўляюцца толькі пры нізкіх тэмпературах. Звычайна яны даюць аб сабе знаць у цвёрдых целах, паколькі пры гэтых умовах большасць рэчываў замярзае. Выключэннем з'яўляецца гелій. Гэта рэчыва да абсалютнага нуля застаецца вадкім, калі яно не схільна высокаму ціску. Ласла Ціса ў 1938 году выказаў здагадку, што ў рэчаіснасці вадкі гелій - гэта сумесь двух формаў: гелія-2 (вадкасці сверхтекучей) і гелія-1 (вадкасці нармальнай). Пры падзенні тэмпературы практычна да абсалютнага нуля першы становіцца дамінуючай кампанентай. Дадзеная гіпотэза тлумачыць з'яўленне рознай глейкасці пры розных умовах.

Як Ландау патлумачыў з'ява звышцякучасці

Леў Ландау, кароткая біяграфія якога апісвае толькі асноўныя яго дасягненні, змог растлумачыць з'ява звышцякучасці, выкарыстоўваючы пры гэтым зусім новы матэматычны апарат. Іншыя навукоўцы абапіраліся на квантавую механіку, якую ўжывалі для аналізу паводзін асобных атамаў. Ландау ж разгледзеў квантавыя стану вадкасці практычна гэтак жа, як калі б яна з'яўлялася цвёрдым целам. Ён высунуў гіпотэзу аб тым, што ёсць дзве кампаненты ўзбуджэння, ці руху. Першая з іх - гэта фононы, якія апісваюць нармальнае прамалінейнае распаўсюджванне хваляў гуку пры малых значэннях энергіі і імпульсу. Другая - ротоны, якія апісваюць вярчальны рух. Апошняе з'яўляецца больш складаным праявай пажаднасці, якія ўзнікаюць пры больш высокіх значэннях энергіі і імпульсу. Вучоны адзначыў, што назіраныя з'явы можна растлумачыць укладамі ротонов і фононов і іх узаемадзеяннем.

Ландау сцвярджаў, што вадкі гелій можна разглядаць у якасці "нармальнай" кампаненты, якая пагружаная ў сверхтекучее "фон". Як жа можна растлумачыць тое, што вадкі гелій мінае праз вузкую шчыліну? Вучоны адзначыў, што толькі сверхтекучая кампанента ў гэтым выпадку цячэ. А ротоны і фононы сутыкаюцца са сценкамі, якія ўтрымліваюць іх.

Значэнне тэорыі Ландау

Тэорыя Ландау, а таксама далейшыя яе ўдасканалення згулялі вельмі важную ролю ў навуцы. Яны не проста патлумачылі назіраныя з'явы, але таксама і прадказалі некаторыя іншыя. Адзін з прыкладаў - гэта распаўсюд двух хваль, якія валодаюць рознымі ўласцівасцямі і названых першым і другім гукам. Першы гук ўяўляе сабой звычайныя гукавыя хвалі, тады як другі з'яўляецца тэмпературнай хваляй. Дзякуючы тэорыі, створанай Ландау, навукоўцы змаглі значна рушыць наперад у ўразумення прыроды звышправоднасці.

Гады Другой сусветнай вайны і паваенны час

Леў Давідовіч падчас Другой сусветнай вайны займаўся вывучэннем выбухаў і гарэння. У прыватнасці яго цікавілі ударныя хвалі. Пасля мая 1945 году і аж да 1962-га вучоны працаваў над рознымі задачамі. У прыватнасці ён даследаваў рэдкі ізатоп гелія, які мае атамную масу 3 (звычайна маса яго 4). Леў Давідовіч прадказаў існаванне для гэтага ізатопа новага віду распаўсюджвання хваль. "Нулявы гук" - так назваў яго Леў Давідовіч Ландау. Біяграфія яго адзначана, акрамя таго, удзелам у стварэнні атамнай бомбы ў СССР.

Аўтакатастрофа, Нобелеўская прэмія і апошнія гады жыцця

Ва ўзросце 53 гадоў ён трапіў у аўтакатастрофу, у выніку чаго атрымаў цяжкія пашкоджанні. Мноства лекараў з СССР, Францыі, Канады, Чэхаславакіі змагаліся за жыццё навукоўца. Ён прабыў без прытомнасці 6 тыдняў. На працягу трох месяцаў пасля аўтакатастрофы не пазнаваў нават блізкіх Леў Ландау. Нобелеўская прэмія была прысуджана яму ў 1962 годзе. Аднак па стане здароўя ён не змог паехаць у Стакгольм, для таго каб атрымаць яе. На фота ніжэй можна бачыць Л. Ландау з жонкай у бальніцы.

Прэмія была ўручана навукоўцу ў Маскве. Пасля гэтага Леў Давідовіч пражыў яшчэ 6 гадоў, аднак вярнуцца да даследаванняў ён так і не змог. Леў Ландау памёр у Маскве ў выніку ўскладненняў ад атрыманых траўмаў.

сям'я Ландау

Вучоны ў 1937 годзе ўзяў шлюб з Дробанцевой Канкордыі, інжынер-тэхнолаг ў галіне харчовай прамысловасці. Гэтая жанчына была родам з Харкава. Гады яе жыцця - 1908-1984. У сям'і нарадзіўся сын, які пасля стаў фізікам-эксперыментатарам і працаваў у Інстытуце фізічных праблем. На фота далей прадстаўленыя Л. Ландау з сынам.

Гэта ўсё, што можна расказаць пра такі вучоным, як Леў Ландау. Біяграфія яго, вядома, уключае толькі асноўныя факты. Тэорыі, якія ён стварыў, досыць складаныя для непадрыхтаванага чытача. Таму ў артыкуле толькі сцісла расказана пра тое, дзякуючы чаму праславіўся Леў Ландау. Біяграфія і дасягненні гэтага вучонага да гэтага часу выклікаюць вялікую цікавасць ва ўсім свеце.