Лев Ландау: жизнь и вклад в науку
Физик-теоретик, который объяснил необычное поведение жидкого гелия и создал научную школу. Его имя связано с теорией квантовых жидкостей, фазовых переходов и многотомным курсом теоретической физики.
Лев Ландау: главные научные результаты
Значение работы исследователя раскрывается через конкретные задачи и методы. Ниже — основные направления его научного вклада.
Теория сверхтекучести
Вместо отслеживания каждого атома Ландау рассматривал коллективные возбуждения жидкости. Это позволило связать движение гелия с его квантовым состоянием и объяснить, при каких условиях возникает течение без вязкого сопротивления.
Описание фазовых переходов
Переход вещества в новое состояние можно изучать через величину, характеризующую появившийся порядок. Такой способ описания помогает сравнивать явления, которые внешне мало похожи: например, магнитное упорядочение и сверхпроводимость.
Общий язык теоретической физики
Ландау и Евгений Лифшиц создали курс, связывающий механику, электродинамику, квантовую и статистическую физику. Его образовательная ценность — в последовательном выводе результатов и объяснении границ применимости моделей.
Биография: Лев Давидович Ландау
Лев Ландау родился в Баку, учился и работал в разных научных центрах СССР. Для него физика не делилась на несколько изолированных специальностей: устройство твёрдого тела, свойства жидкости и поведение частиц требовали общего математического языка. Такой подход помогал переносить удачную идею из одной задачи в другую. В истории советской науки Ландау важен и как автор теорий, и как создатель среды, в которой исследователи учились самостоятельно ставить вопросы.
Особое место в его работе занял жидкий гелий. При сильном охлаждении эта жидкость ведёт себя непривычно: появляется сверхтекучая составляющая, способная двигаться без вязкого сопротивления. Экспериментаторы наблюдали эффект, но требовалось объяснение на языке квантовой механики. В 1941 году Ландау предложил теорию, в которой коллективное движение жидкости описывается через элементарные возбуждения. За работы о конденсированном состоянии вещества, прежде всего о жидком гелии, ему присудили Нобелевскую премию 1962 года.
Теорию Ландау удобно понимать на примере волны в жидкости. Волна переносит энергию, хотя отдельные атомы не перемещаются вместе с ней на всё расстояние. В квантовой системе коллективные возбуждения тоже обладают определёнными энергией и импульсом. Вопрос о том, может ли движущееся тело породить такие возбуждения, помогает установить предел сверхтекучего движения. Поэтому выражение «течёт без трения» не означает, что любое движение гелия при любой скорости свободно от потерь. Теория связывает необычное наблюдение с конкретными условиями, при которых оно возникает, и даёт проверяемые следствия для эксперимента.
Историю Ландау полезно читать рядом с биографией Петра Капицы: она показывает, как эксперимент и теория дополняют друг друга. В Институте физических проблем новые наблюдения становились задачами для теоретиков, а расчёты подсказывали, что измерять дальше. Совместная работа Гинзбурга и Ландау о сверхпроводимости тоже выросла из стремления найти простое описание сложного коллективного явления. Значение этих исследований шире отдельного вещества: они изменили способы рассуждения о том, как множество частиц создаёт новые свойства материи.
Лев Ландау: ключевые даты
Хронология помогает различать время исследования, публикации результата и его признания.
- 1908Родился в Баку.
- 1941Предложил теорию сверхтекучести жидкого гелия.
- 1946Избран академиком АН СССР.
- 1962Удостоен Нобелевской премии по физике.
- 1968Умер в Москве.
Источники о жизни и исследованиях
Биография составлена по материалам научных организаций и первичным публикациям. По ссылкам можно проверить факты и продолжить чтение.
Разобраться в научных идеях
Короткие объяснения понятий, связанных с работой исследователя.
Связанные биографии учёных
Сопоставьте исследовательские задачи и научный контекст других участников истории науки.
Пётр Капица
Физик-экспериментатор, исследователь сильных магнитных полей, низких температур и плазмы. Открыл сверхтекучесть жидкого гелия и основал Институт физических проблем в Москве.
Виталий Гинзбург
Физик-теоретик, работавший над сверхпроводимостью, распространением радиоволн и астрофизикой. Совместно с Ландау создал теорию, позволяющую описывать сверхпроводящее состояние вещества.
Андрей Колмогоров
Математик, сформулировавший общепринятую аксиоматику теории вероятностей. Работал над турбулентностью, динамическими системами и сложностью информации; участвовал в создании школы-интерната при МГУ.
Владимир Манько
Физик-теоретик ФИАН, профессор МФТИ. Исследует симметрии квантовых систем, когерентные состояния и способы восстановления квантового состояния по измеряемым вероятностям — квантовую томографию.