Pagrindinis mokslas

Levas Davidovičius Landau Rusijos fizikas

Levas Davidovičius Landau Rusijos fizikas
Levas Davidovičius Landau Rusijos fizikas
Anonim

Levas Davidovičius Landau (g. 1908 m. Sausio 9 d. [Sausio 22 d., Naujas stilius], Baku, Rusijos imperija (dabar Azerbaidžanas) - mirė 1968 m. Balandžio 1 d., Maskva, Rusija, SSRS), sovietų teorinis fizikas, vienas iš įkūrėjų. kondensuotosios medžiagos kvantinės teorijos, kurios novatoriški tyrimai šioje srityje buvo pripažinti 1962 m. Nobelio fizikos premija.

Landau buvo matematinė nuostabi ir be galo baisi. Jo mokymasis atspindėjo radikalių švietimo reformų zigzagus neramiais laikotarpiais po 1917 m. Rusijos revoliucijos. Kaip ir daugelis pirmosios sovietinės kartos mokslininkų, Landau oficialiai nebaigė kai kurių švietimo pakopų, pavyzdžiui, vidurinės mokyklos. Jis taip pat niekada nerašė daktaro disertacijos, nes akademiniai laipsniai buvo panaikinti ir nebuvo atkurti iki 1934 m. Jis baigė fizikos bakalauro studijas Leningrado valstybiniame universitete, kur studijavo nuo 1924 iki 1927 m. 1934 m. Landau suteiktas daktaro laipsnis. jau nusistovėjęs mokslininkas.

Dar būdamas studentas, Landau paskelbė pirmuosius savo straipsnius. Per tuos metus Vokietijoje pasirodė nauja kvantinės mechanikos teorija, o dvidešimtmetis skundėsi, kad atvyko šiek tiek per vėlai, kad galėtų dalyvauti didžiojoje mokslo revoliucijoje. Iki 1927 m. Kvantinė mechanika buvo iš esmės baigta, o fizikai pradėjo kurti jos reliatyvistinį apibendrinimą ir pritaikymą kietojo kūno ir branduolio fizikai. Landau profesionaliai subrendo Jakovo I. Frenkelio seminare Leningrado fizikiniame-techniniame institute ir vėliau per savo užsienio kelionę 1929–31 m. Palaikytas sovietų stipendijos ir Rokfelerio stipendijos, jis apsilankė Ciuricho, Kopenhagos ir Kembridžo universitetuose, ypač mokydamasis iš fizikų Wolfgango Pauli ir Nielso Bohro. 1930 m. Landau atkreipė dėmesį į naują efektą, atsirandantį dėl laisvųjų elektronų kvantizacijos kristaluose - Landau diamagnetizmo, priešingo nugaros paramagnetizmui, kurį anksčiau gydė Pauli. Bendrame dokumente su fiziku Rudolfu Peierlsu Landau įrodinėjo, kad reikia dar vienos radikalios konceptualios fizikos revoliucijos, kad būtų galima išspręsti vis didesnius relativistinės kvantų teorijos sunkumus.

1932 m., Netrukus po grįžimo į Sovietų Sąjungą, Landau persikėlė į Ukrainos fizikinį-techninį institutą (UFTI) Charkove (dabar Charkovas). Neseniai organizuotas ir vadovaujamas jaunų fizikų grupės, UFTI įsitraukė į naujas branduolinės, teorinės ir žemos temperatūros fizikos sritis. Kartu su savo pirmaisiais studentais - Jevgenijumi Lifshitsu, Izaoku Pomerančiuku ir Aleksandru Akhiezeriu - Landau apskaičiavo efektus kvantinėje elektrodinamikoje ir, glaudžiai bendradarbiaudamas su Levo Shubnikovo eksperimentine kriogenikos laboratorija institute, dirbo su metalų, feromagnetizmo ir superlaidumo teorijomis. 1937 m. Landau paskelbė savo antros eilės fazių perėjimų teoriją, kurioje sistemos termodinaminiai parametrai keičiasi nuolat, tačiau jos simetrija staiga keičiasi.

Tais pačiais metais dėl politinių problemų jis staiga persikėlė į Piotro Kapitsos fizinių problemų institutą Maskvoje. Instituciniai konfliktai UFTI ir Charkovo universitete bei paties Landau ikonoklastinis elgesys tapo politizuoti stalininio apsivalymo kontekste ir sukėlė gyvybei pavojingą situaciją. Vėliau, 1937 m., Politinė policija areštavo kelis UFTI mokslininkus, o kai kuriems, įskaitant Shubnikovą, buvo įvykdyta mirties bausmė. Stebėjimas sekė Landau į Maskvą, kur jis buvo areštuotas 1938 m. Balandžio mėn., Po dviejų kolegų aptaręs anti-stalinistinį lapelį. Po metų Kapitsa sugebėjo išlaisvinti Landau iš kalėjimo, rašydamas Rusijos premjerui Viačeslavui M. Molotovui, kad jis reikalauja teoretiko pagalbos, kad suprastų naujus skysto helio reiškinius.

Landau 1941 m. Paskelbė kiekybinį teorinį Kapitsa atradimo skysto helio skysčio skysčiuose paaiškinimą. Landau teorija rėmėsi kolektyvinio sužadinimo koncepcija, kurią šiek tiek anksčiau pasiūlė Frenkelis ir fizikas Igoris Tammas. Kiekybinis daugelio atominių dalelių kolektyvinio judesio vienetas, tokį sužadinimą matematiškai galima apibūdinti taip, lyg tai būtų viena kažkokio naujo tipo dalelė, dažnai vadinama „kvazipartikline“. Paaiškinti superfluidumą Landau postuliavo, kad šalia fonono (garso bangos kvantų) egzistuoja dar vienas kolektyvinis sužadinimas - rotonas (sūkurio judėjimo kvantas). Landau superfluidumo teorija buvo pripažinta šeštajame dešimtmetyje po to, kai keli eksperimentai patvirtino kai kuriuos naujus efektus ir jais paremtas kiekybines prognozes.

1946 m. ​​Landau buvo išrinktas tikruoju SSRS mokslų akademijos nariu. Fizinių problemų institute jis organizavo teorinę grupę kartu su Izaoku Khalatnikovu ir vėliau Aleksejumi A. Abrikosovu. Nauji studentai, norėdami prisijungti prie grupės, turėjo išlaikyti išbandymų egzaminą, vadinamą „Landau minimum“. Grupės savaitinis kolokviumas buvo pagrindinis Maskvos teorinės fizikos diskusijų centras, nors daugelis pranešėjų negalėjo susitvarkyti su pražūtinga kritika, kuri jos posėdžiuose buvo laikoma normalia. Bėgant metams, „Landau“ ir „Lifshits“ paskelbė savo daugialypį teorinės fizikos kursą, pagrindinę mokymosi priemonę kelioms mokslinių tyrimų studentų kartoms visame pasaulyje.

Kolektyvinis „Landau“ grupės darbas apėmė beveik visas teorinės fizikos sritis. 1946 m. ​​Jis aprašė Landau elektromagnetinių bangų slopinimo plazmoje reiškinį. Kartu su Vitalijumi L. Ginzburgu 1950 m. Landau gavo teisingas makroskopinės (fenomenologinės) superlaidumo teorijos lygtis. Dešimtajame dešimtmetyje jis ir bendradarbiai atrado, kad net renormalizuotoje kvantinėje elektrodinamikoje atsiranda naujas divergencijos sunkumas (Maskvos nulis arba Landau stulpas). Ryšio konstanta tampa begaline ar dingsta tam tikros energijos reiškinys yra svarbus šiuolaikinių kvantinio lauko teorijų bruožas. Be savo 1941 m. Superlaidumo teorijos, 1956–58 m. Landau pristatė kitokios rūšies kvantinį skystį, kurio kolektyvinis sužadinimas statistiškai elgiasi kaip fermionai (pvz., Elektronai, neutronai ir protonai), o ne kaip bozonai (pvz., Mezonai). Jo fermi-skysčio teorija sudarė pagrindą šiuolaikinei metalų elektronų teorijai ir taip pat padėjo paaiškinti He-3, lengvojo helio izotopo, skysčio perteklių. Landau ir jo studentų darbuose kvazipartikų metodas buvo sėkmingai pritaikytas įvairioms problemoms ir išplėtotas kaip nepakeičiamas kondensuotosios medžiagos teorijos pagrindas.

Net po vedybų 1939 m. Landau laikėsi teorijos, kad sąjunga neturi varžyti abiejų partnerių seksualinės laisvės. Jam nepatiko natūrali dialektinio materializmo filosofija, ypač kai ji taikoma fizikoje, tačiau jis laikėsi istorinio materializmo - marksistinės politinės filosofijos - kaip mokslinės tiesos pavyzdžio. Jis nekentė Josepho Stalino už 1917 m. Revoliucijos idealų išdavystę ir po 1930 m. Kritikavo sovietų režimą kaip nebe socialistą, o fašistą. Suprasdamas, kad ankstesni jam pateikti politiniai kaltinimai nebuvo oficialiai atsiimti, Landau atliko kai kuriuos sovietinio atominio ginklo projekto skaičiavimus, tačiau po Stalino mirties 1953 m. Jis atsisakė klasifikuoti darbus, kurie nebereikalingi jo asmeninei apsaugai. Pokario mokslo kultas prisidėjo prie visuomenės pripažinimo ir didvyrių garbinimo, kurio jis sulaukė vėlesniais metais. 1962 m. Automobilio avarijoje Landau patyrė rimtų sužalojimų. Gydytojams pavyko išgelbėti jo gyvybę, tačiau jis niekada nesigydė pakankamai, kad galėtų grįžti į darbą, ir mirė nuo vėlesnių komplikacijų.