Преемники Льва Ландау штудируют «Ландавшиц» в Тулгу

«За пионерские исследования в теории конденсированного состояния, в особенности жидкого гелия», - говорилось в наградном обосновании Нобелевской премии по физике, которая в 1962 году была присуждена советскому ученому Льву Ландау.

Лев Давидович Ландау, гений теоретической физики, был убеждён в универсальности научного знания. Он считал, что фундаментальные законы физики — это интеллектуальный фундамент, необходимый каждому образованному человеку, а постигать их следует только по безупречным, гениальным учебникам. Воплощением этой философии стал грандиозный, не имеющий аналогов труд — десятитомная энциклопедия фундаментальной физики, созданная им в соавторстве с Евгением Михайловичем Лифшицем. Знаменитый «Курс теоретической физики Ландау и Лифшица», ласково именуемый в научной среде «Ландавшицем», и сегодня остаётся живым явлением, золотым стандартом, альфой и омегой для всех, кто прикасается к тайнам мироздания.

В стенах Тульского государственного университета преподаватели кафедры «Физика», сами в своё время постигавшие науку по легендарным коричневым томам, передают эту эстафету знаний новым поколениям инженеров и исследователей.

Что касается авторов курса, то Евгений Лифшиц был учеником Льва Ландау и одним из первых сдал «теорминимум» от великого ученого.

Лев Давидович Ландау был вундеркиндом. В 14 лет он поступил в Бакинский университет, одновременно на два факультета: физико-математический и химический, но вскоре оставил химию, избрав своей основной специальностью физику. В 1924 году его перевели в Ленинградский университет. Через несколько лет молодой ученый по направлению Наркомпроса отправился в научную командировку для продолжения образования в Германии, Дании, Англии и Швейцарии. Вернувшись, Ландау возглавил теоретический отдел Физико-технического института в Харькове (тогда столице УССР) и одновременно заведовал кафедрой теоретической физики на физико-механическом факультете Харьковского механико-машиностроительного института. И вот – Москва…

28 апреля 1938 года Лев Ландау был арестован по обвинению в антисоветской деятельности. Капица немедленно начал кампанию за его освобождение. Сначала он написал письмо Сталину, однако никакой реакции не последовало. Далее - Молотову и Берии. Капица объяснял, что Ландау занимался важными проблемами и незаменим.

В чем же был незаменим Лев Ландау? Квантовая механика, физика твердого тела, магнетизм, физика низких температур, сверхпроводимость и сверхтекучесть, физика космических лучей, астрофизика, гидродинамика, квантовая электродинамика, квантовая теория поля, физика атомного ядра и физика элементарных частиц, теория химических реакций, физика плазмы - это далеко не полный перечень областей, в которые Лев Ландау внес фундаментальный вклад. Академик по праву считается легендарной фигурой в истории советской и мировой науки. Но лауреатом Нобелевской премии по физике в 1962 году он стал именно за работу с гелием. В своих трудах «Теория сверхтекучести гелия-II» (1941), «К гидродинамике гелия II (1944), «Теория вязкости гелия II» (1949) и др. ученый смог объяснить сверхтекучие свойства квантовой жидкости при низких температурах.

Согласно представлениям классической физики, при температурах, близких к абсолютному нулю, движение атомов должно останавливаться и вещество кристаллизироваться. Однако с гелием этого не происходило. При нормальном давлении он не только оставался жидким, но и обретал способность просачиваться в мельчайшие трещины.

Идея Льва Ландау заключалась в том, что большую квантовую систему, в которой частицы сильно взаимодействуют, можно описать при помощи почти не взаимодействующих квазичастиц. По мнению ученого, жидкий гелий можно рассматривать как совокупность двух частей.

«Производится квантование произвольной системы взаимодействующих частиц (жидкости) с помощью введения операторов плотности и скорости жидкости; выводятся условия коммутации между этими операторами. На основании результатов этого квантования определяется общий характер распределения энергетических уровней в спектре квантовой жидкости; исследуется характер температурной зависимости теплоемкости гелия II.

Оказывается, что при температуре абсолютного нуля квантовая жидкость может обладать свойством сверхтекучести. При температурах, отличных от абсолютного нуля, в гелии II оказывается возможным одновременное существование двух движений - сверхтекучего и нормального, что может быть описано посредством введения понятий о сверхтекучей и нормальной «частях» жидкости.

Выведена система гидродинамических уравнений, описывающих макроскопическое движение гелия II. С помощью этих уравнений исследовано распространение звука и показано, что в гелии II должны существовать две скорости звука. В заключении обсуждается проблема Сверхпроводимости». (Теория сверхтекучести гелия-II)

Удивительным образом эта работа 1941 года и ее дальнейшие уточнения объясняют большую часть физики металлов, полупроводников и сверхпроводников. Все дальнейшее, сделанное бесчисленным множеством других людей, было так или иначе развитием идеи Ландау. Попытки создать альтернативную теорию продолжатся по сей день. Недаром же про Ландау говорили, что в «огромном здании физики XX века для него не было запертых дверей».

Увы, на церемонию вручения Нобелевской премии ученый поехать не смог. 7 января 1962 года он попал в автомобильную аварию и получил многочисленные переломы. В течение 59 суток Ландау пребывал в состоянии комы. Медикам удалось спасти жизнь, но для науки гений был потерян. Лев Давидович умер 1 апреля 1968 года. Но его наследие работает и сегодня. 

Курс «Курс теоретической физики Ландау и Лифшица» - не просто набор учебников; это выстроенная Вселенная знаний, целостная и стройная система, пронизанная уникальным «духом Ландау». И по сей день высшее образование в области физики и смежных дисциплин в своей основе опирается на этот бессмертный труд. 

Однако наследие Ландау в ТулГУ не застыло на страницах учебников. Оно стало той прочной основой, от которой отталкиваются современные научные изыскания. В последние годы учёные кафедры «Физика» активно развивают перспективные исследовательские направления, продолжая традицию глубинного изучения материи. Они исследуют:

- Сложные механизмы диффузии на ранних стадиях распада метастабильных твёрдых растворов — эту работу кафедра ведёт в тесном сотрудничестве с Институтом химической физики РАН, что подчёркивает высокий уровень и востребованность исследований.

- Неупругие и кинетические явления, порождаемые структурными дефектами и фазовыми превращениями в твёрдых телах.

Эти сложные темы — прямое продолжение той школы физического мышления, которую заложил Ландау. Они углубляются в микроскопические процессы, определяющие макроскопические свойства материалов, — область, всегда находившаяся в центре внимания великого теоретика. Связь ТулГУ с наследием Ландау — это не просто исторический факт, а динамичный, развивающийся процесс. От фундаментальных истин, закреплённых в «Курсе», — к смелым научным поискам на переднем крае современной науки. Идеи гения обретают новую жизнь в лабораториях и аудиториях университета, доказывая, что настоящее образование вечно, как вечны и законы физики, которые он так гениально описал.

Проект «Нобелевские лауреаты» выполняется при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках Десятилетия науки и технологий, объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.