В 1928 году в Москве состоялся VI съезд физиков. Благодаря стараниям директора ЛФТИ академика А. Ф. Иоффе он был прекрасно организован. Этот съезд вошёл в историю науки. В его работе приняли участие Лебедев, Рождественский, Рожанский, Фок; многочисленные зарубежные гости: Бор, Дирак, Дебай, Бриллюэн, Франк, Джордж Эразм Дарвин, Ладенбург.
Большая аудитория физического факультета на Моховой. Съезд открывается докладом аспирантов Ленинградского физико-технического института Л. Д. Ландау и Д. Д. Иваненко «Основания квантовой статистики». Второй доклад Ландау и Иваненко назывался «Принцип причинности в современной физике». Третья работа Ландау, представленная съезду — «Магнитный электрон в волновой механике» — выполнена им без соавтора.
Прения велись на немецком языке. Дау прекрасно говорил по-немецки и по-французски и очень сожалел, что не знает английского: между англичанами и американцами часто вспыхивали споры, которых он не понимал. Заседания секции теоретической физики были посвящены в основном квантовой и волновой механике, электрону Дирака — позитрону, а также проблемам оптики. На заключительном заседании съезда была принята резолюция об образовании новых научно-исследовательских физических институтов в Харькове и Томске.
В тот же день вереница автобусов доставила участников съезда на Курский вокзал: полтораста делегатов отправлялись в Нижний Новгород. В Нижний прибыли утром. Днем бродили по городу. Г. Льюис и Ф. Франк выступили с докладами перед студентами местного университета: Льюис рассказал о статистических основах термодинамики, Франк — о теоремах классической механики, применимых в квантовой механике.
Вечером поднялись на пароход. Началось путешествие вниз по Волге. Величавое спокойствие реки, необычная обстановка, сочетание серьёзных научных докладов и безудержного мальчишеского веселья — всё создавало отличное настроение.
В Саратове сошли на берег. По железной дороге добрались до Тифлиса. Здесь иностранные физики распрощались с советскими. Дау и его друзьям не хотелось сразу возвращаться в Ленинград. Они решили идти через Кавказский хребет до Батума. Плохо было только то, что денег у всех оставалось в обрез. Чтобы не потерять последние капиталы при встрече с рыцарями больших дорог, Дау завернул пять рублей в бумажку и спрятал их в башмак. Можно себе представить, во что они превратились после двухдневного перехода!
В городской банк Батума явился юноша, увидев которого милиционер уже не спускал с него глаз. Юноша был обтрёпан, худ, глаза у него горели голодным блеском. Он протянул кассиру до такой степени затёртую пятирублевку, что вначале тот наотрез отказался её обменять. Однако номер банкового билета был цел, и в конце концов кассир нехотя уступил. Туристы объявили «военный коммунизм» и собрали все деньги в общую кассу. Их хватило, чтобы пообедать и дать телеграмму в Ленинградский физико-технический институт: «Остались без копейки».
После VI съезда физиков Дау, как один из лучших аспирантов ЛФТИ, по путёвке Наркомпроса был послан за границу. Пришлось срочно учить английский. За полтора месяца Лев овладел разговорной речью и научился читать со словарем.
Л. Д. Ландау. 1929 г.
В октябре Дау приехал в Берлин. Однажды в Берлинском университете он увидел Альберта Эйнштейна. Он подошёл к знаменитому учёному и, смущаясь, попросил разрешения поговорить с ним, Эйнштейн пригласил юношу к себе домой.
И вот Лев в гостях у Эйнштейна. Ландау — двадцать один год, Эйнштейну пятьдесят. Мягкий, добрый, стареющий Эйнштейн, который из-за своей замкнутости не имел учеников, внимательно слушал молодого советского физика. Лев пытался доказать Эйнштейну правильность основного принципа квантовой механики — принципа неопределённости. Он недоумевал: как человек, теорией относительности совершивший переворот в науке, не может понять другой революционной теории — квантовой механики? Эйнштейну были симпатичны и горячность и убеждённость Ландау, и ясные, чётко сформулированные утверждения. Но переубедить Эйнштейна Лев не мог. Больше им не суждено было встретиться: в Европе началась эпидемия «коричневой чумы», и Альберту Эйнштейну пришлось бежать от фашистских инквизиторов за океан.
Из Берлина путь лежал в Гёттинген, к Максу Борну. Будучи в Ленинграде, Борн пригласил Дау посетить его семинары. Это была большая честь: на семинарах Борна выступали со своими новыми работами Эйнштейн, Бор, Гейзенберг, Шрёдингер, Паули.
Старинный университет пришёлся по душе романтически настроенному юноше. Скромный молодой человек на семинарах совершенно преображался, особенно когда начинался шумный спор.
Несколько недель в Гёттингене — дни упорного труда: за границей Лев занимался не меньше, чем в Ленинграде.
От Борна Ландау направился в Лейпциг, к одному из создателей квантовой механики Вернеру Гейзенбергу. Стремительный, слегка насмешливый Гейзенберг чем-то походил на Ландау. Оба любили поговорить и говорили часами. Профессору Гейзенбергу было двадцать девять лет. Четыре года назад он выполнил работу, которая была известна всем физикам мира (позднее, в 1932 году, он получил за эту работу Нобелевскую премию). Она содержала описание первого варианта квантовой механики — матричной механики.
Из Лейпцига Ландау едет в Данию, к лауреату Нобелевской премии Нильсу Бору. В декабре 1929 года Дау появился в Копенгагене, на известной всем физикам-теоретикам улице Блегдамсвей.
Здесь в доме № 15 находился институт теоретической физики, директором которого был профессор Нильс Бор.
Семинар в Институте теоретической физики в Копенгагене. 1930 г. В первом ряду (слева направо): О. Клейн, Н. Бор, В. Гейзенберг, В. Паули, Г. Гамов, Л. Ландау, Г. Крамерс.
О Нильсе Боре ходили легенды. Модель атома Бора — гениальное проявление физической интуиции. Альберт Эйнштейн писал об этой модели: «Было так, точно из-под ног ушла земля и нигде не было видно твёрдой почвы, на которой можно было бы строить. Мне всегда казалось чудом, что этой колеблющейся и полной противоречий основы оказалось достаточно, чтобы человеку с гениальной интуицией и тонким чутьём — Бору — найти главнейшие законы спектральных линий и электронных оболочек атомов… Это кажется мне чудом и теперь. Это — наивысшая музыкальность в области мысли».
– Хорошо, что вы приехали! Мы от вас многому научимся, — сказал Бор, пожимая руку гостю из Советской России.
Дау был потрясён. Услышать такие слова из уст легендарного Бора! Невероятно! Через несколько дней Дау узнал, что Нильс Бор по доброте встречает этой любезной фразой всех вновь прибывших.
Сколько блеска, ума и находчивости в семинарах Бора! Как он внимателен и нежен с учениками! Наделённый необыкновенным юмором, он никогда не позволяет себе насмешек над ними, а над собой посмеивается часто.
– Человек сейчас занимается такими проблемами, что у него дух захватывает и кружится голова. Однако пока вы не почувствуете лёгкого головокружения, вам не удастся понять их суть. Проблемы важнее решения. Решения могут устареть, а проблемы остаются, — любит повторять он.
Бор всегда подбирает мягкие, деликатные выражения:
– Давайте посмотрим, что нам известно, и попытаемся как можно лучше это сформулировать.
Он избегает категорических заявлений. Слову «принцип» он предпочитает «точку зрения» или чаще «аргумент», «довод».
Любимые философы Бора — Спиноза и Гегель. Он призывает «учиться у природы и следовать её законам».
Дау был энергичен, остроумен, любил посмеяться, держался очень просто и быстро освоился на семинарах Бора.
Ему рекомендовали недорогой пансион недалеко от института. Здесь обитало несколько участников семинаров. Скоро Дау стал своим человеком в весёлой молодой компании. Его полюбили. «Внешне насмешливый и задиристый, что, возможно, — проявление самозащиты, Ландау в душе бесхитростен и добр. Я в жизни не знал человека лучше Ландау», — говорил Леон Розенфельд.
«Невозможно себе представить, какая атмосфера, какая жизнь, какая интеллектуальная активность царили в Копенгагене в это время. Бор был рядом, мы видели его работающим, разговаривающим, живущим среди молодых, весёлых, жизнерадостных энтузиастов. Они приближались к глубочайшим тайнам материи, одержимые духом свободы, духом борьбы и радости, которую невозможно описать», — писал Вейскопф
, один из самых молодых участников копенгагенских семинаров.
К Бору со всего света стекалась талантливая молодёжь. Он всех принимал и всем радовался, но было заметно, что лучшим своим учеником он считает Ландау. Часто на семинарах его любимый ученик так горячился, что Бор то и дело сдерживал его:
– Ландау, не ругаться, а критиковать. А теперь позвольте сказать мне.
Дау жаловался приятелям:
– Бор всегда так делает. Больше всех говорит, а попытаешься его перебить, жалуется, что ему и рта не дают раскрыть.
Новый, 1930 год друзья встретили в швейцарском курортном городке Ароза. Погода стояла отличная. Весь день — на лыжах, а вечером — шарады, самодеятельные концерты, веселье без конца. Дау говорил по-немецки бегло, хотя и с акцентом, но актёром оказался неплохим.
После рождественских каникул Дау возвращается в Лейпциг, к Гейзенбергу, а из Лейпцига едет в Англию, в Кембриджский университет, где работал знаменитый Поль Дирак. Здесь спорить не пришлось: Дирак не способен был слушать, сам же мог говорить часами.
В Кембридже Ландау познакомился со своим соотечественником Петром Леонидовичем Капицей. С 1921 года Капица работал в знаменитой Кавендишской лаборатории у патриарха современной физики Эрнеста Резерфорда и лишь на время летнего отпуска приезжал на родину.
Отцу советской физики, неутомимому «папе Иоффе» в своё время пришла в голову счастливая мысль взять с собой в заграничную командировку своего ученика, выпускника Политехнического института Петра Капицу. Случилось так, что Резерфорд оставил Капицу поработать в своей лаборатории. Вскоре Капица стал любимым учеником Резерфорда. Пётр Леонидович постоянно жил и работал в Кембридже и удостоился высшего признания — стал членом Британского Королевского общества. Однако Пётр Леонидович не «обангличанился»: он остался советским подданным, и для обоих его сыновей, родившихся в Англии, родным языком был русский.
В Кембридже Ландау прожил четыре месяца. Как и в Копенгагене, он снял здесь небольшую комнатку с пансионом. Хозяйка была молода, миловидна и приветлива. Вскоре Дау заметил, что она краснеет, встречаясь с ним взглядом. Дау влюбился в англичанку, но так и не набрался смелости признаться ей в своих чувствах.
Из Англии Ландау едет в Цюрих, к Паули. Его интересует гипотеза Паули о существовании чрезвычайно слабо взаимодействующей с веществом элементарной частицы нейтрино. Большинству учёных гипотеза эта казалась искусственной и неправдоподобной. Дау сразу поверил в возможность существования частицы со столь странными свойствами. В Цюрихе он не пропускает ни одной лекции Паули. Однажды после лекции известный австрийский философ, профессор
Nзатеял с Паули спор о принципе относительности. Паули разбил доводы философа, но тот не сдавался, придумывал новые вопросы и так запутал аудиторию, что многие перестали понимать, о чём идёт речь.
– Не будете ли вы любезны объяснить мне, в чём разница между выступлением профессора Паули и профессора
N? — спросил у Ландау молодой репортёр местной газеты.
– В том, — ответил Ландау, — что профессор Паули понимает, о чём говорит, а профессор
N— нет.
Друзья-иностранцы не догадывались, как много Дау работает. И на родине он не любил распространяться о том, что трудится с утра до ночи, а новым знакомым и подавно этого не рассказывал. Участникам семинаров он стал известен способностью моментально замечать ошибки и неточности в чужих работах. Когда о нём заходила речь, кто-нибудь непременно произносил:
– Ландау? Потрясающий критический ум!
Многие считали, что со временем он станет своеобразным научным критиком, и не более. Но они ошибались.
В 1927 году Вольфганг Паули пришёл к выводу: изменение поступательного движения электронов в магнитном поле не может привести к дополнительному магнетизму. Ландау усмотрел ошибку в доказательстве этого положения, хотя оно стало общепризнанным и ни у кого из учёных не вызывало сомнений. В № 64 «Zeitschrift fur Physik» за 1930 год появилась статья Л. Ландау «Диамагнетизм металлов».
С точки зрения современной науки о магнетизме все тела подразделяются на ферромагнетики, парамагнетики и диамагнетики. Ферромагнетики обладают магнетизмом в отсутствие внешнего поля. Парамагнетики и диамагнетики не обладают собственным магнетизмом, однако, намагничиваются под влиянием внешнего поля. При этом парамагнетики намагничиваются вдоль внешнего поля, так что магнитное поле внутри парамагнетика больше, чем приложенное извне. Что касается диамагнетиков, то они намагничиваются против внешнего поля и как бы частично выталкивают из своей толщи внешнее магнитное поле.
Ландау показал, что движение электрона в присутствии магнитного поля нельзя рассматривать с помощью методов классической механики. В действительности электрон в магнитном поле обладает дискретными (прерывными) энергетическими уровнями, которые описываются особой формулой. Расстояние между этими уровнями пропорционально полю. В результате такой дискретности уровней оказывается, что электронный газ обладает диамагнетизмом, связанным с изменением поступательного движения электронов. При больших значениях поля магнитная восприимчивость периодически меняется с изменением поля.
«Диамагнетизм Ландау» вызвал в учёном мире сенсацию.
– Надо смотреть правде в лицо: все мы питаемся крошками со стола Ландау, — сказал Рудольф Пайерлс, прочитав статью друга.
Гейзенберг, Бор, Борн, Дирак, Паули оценили блестящие способности Ландау. Любой университет счёл бы честью пригласить к себе работать молодого учёного, одного из лучших советских физиков. И Ландау не раз получал такие предложения. Но едва лишь начинался разговор, он перебивал собеседника:
– Нет! Я вернусь в свою рабочую страну, и мы создадим лучшую в мире науку.
– А роскошь, который вы там никогда не увидите?
– К ней я равнодушен.
Он страшно удивился, когда узнал, что один из его знакомых решил не возвращаться после командировки на родину.
– Продался за доллары, — сказал Дау. — Лодырь. Работать никогда не любил. Что о нём говорить — самоликвидировался. Перестал работать и впал в ничтожество.
Из своей первой научной командировки за границу Ландау вернулся в 1931 году. «Если Дау вернулся в Россию, то это произошло потому, что там было его сердце. Это произошло потому, что сам он, в глубине души, был революционером», — писала позднее зарубежная пресса.
«Осторожно, кусается!»
Без вдохновения нет воли, без воли нет борьбы, а без борьбы — ничтожество и произвол.
Николай Пирогов
В конце двадцатых годов директор ЛФТИ академик Абрам Федорович Иоффе занялся проблемой тонкослойной изоляции. Изобретение тонкослойной изоляции сулило промышленности молодого Советского государства миллионы рублей экономии. В популярной брошюре издания 1930 года Иоффе подробно рассказывает о причинах пробоя изоляторов. Только при очень низких температурах в изоляторе замирает хаотическое движение ионов (заряженных атомов), называемое тепловым движением. Если же к изолятору, положим к кристаллу, приложить напряжение, ионы начнут двигаться: в кристалле возникнет ионная лавина — ток. Каждый движущийся ион, сталкиваясь с атомом, закреплённым в кристалле, выбивает его, заставляет двигаться. На месте одной заряженной частицы оказываются две, при следующем столкновении — четыре, потом — восемь и так далее. «Однако и здесь удалось найти остроумный выход из положения, — пишет Иоффе. — Представим себе листок изолятора, толщина которого так мала, что ион при движении от одного электрода до другого испытывает всего пять столкновений… Словом, для тонкого листка изолятора ионная лавина не сможет достигнуть сколько-нибудь опасной величины. Чем меньше толщина изолятора, тем ближе его электрическая прочность к пределу прочности, вычисленному как электрическая сила, нужная для разрыва кристалла. Для очень тонких слоев изолятора, например для листочков слюды толщиной в несколько десятитысячных миллиметра, наблюденная электрическая прочность соответствует вычисленной». Поскольку в ту пору в Советском Союзе не было оборудования, необходимого для подобных экспериментов, опыты по тонкослойной изоляции проводились в Германии, в лаборатории Сименса.
В разгар работ по тонкослойной изоляции из полуторагодичной заграничной командировки в ЛФТИ вернулся молодой аспирант Лев Ландау. Он усомнился в правильности выводов Иоффе и доказал полную теоретическую необоснованность тонкослойной изоляции. Когда работы по тонкослойной изоляции были перенесены в СССР, опыты резко разошлись с данными лаборатории Сименса. Даже на материале, привезённом из Германии, не могли получить эффекта тонкослойности. Ландау показал, что теоретическая картина твёрдого тела не допускает необходимого для тонкослойной изоляции разгона ионов в твёрдом теле. Иоффе вынужден был признать, что само по себе уменьшение толщины не увеличивает прочности. Но Абрама Федоровича обидела резкость суждений молодого учёного. Однажды Иоффе в сердцах заявил Льву, что не видит смысла в его последней работе.
– Теоретическая физика — сложная наука, — ответил Ландау, — и не каждый может её понять.
Иоффе счёл себя оскорблённым. Он дал почувствовать Ландау, что дальнейшее его пребывание в институте нежелательно. Ландау ушёл из ЛФТИ.
Профессор Иван Васильевич Обреимов предложил Ландау занять кафедру теоретической физики в Харькове, и летом 1932 года Лев уехал из Ленинграда.
Украинский физико-технический институт (УФТИ) был открыт 7 ноября 1930 года. Ядро его составили бывшие сотрудники ЛФТИ: И. В. Обреимов, Л. В. Шубников, К. Д. Синельников, А. И. Лейпунский, А. К. Вальтер, Д. Д. Иваненко, В. В. Гей, Ю. Н. Рябинин, В. С. Горской. 15 августа 1932 года Л. Д. Ландау был назначен заведующим теоретическим отделом УФТИ вместо вернувшегося в Ленинград Иваненко. Одновременно он руководил кафедрой теоретической физики физико-механического факультета Харьковского механико-машиностроительного института, а позднее — и кафедрой общей физики Харьковского государственного университета. Лев получил комнату рядом с институтом, на улице Чайковского, 16. На двери своего служебного кабинета заведующий теоретическим отделом прибил табличку:
Л. Д. ЛАНДАУ
Осторожно, кусается!
Возвращаясь с работы домой, он вывешивал объявление: «Магазин открыт». Уходя, переворачивал его другой стороной: «Магазин закрыт». Институт был молод, и Дау был молод, работалось ему легко, трудился он увлечённо, засиживался за работой допоздна — словом, был счастлив.
У каждого сотрудника был свой ключ от библиотеки — занимались, сколько душе угодно.
В Харькове Ландау впервые выступил как лектор. Он явился на первую лекцию в сандалиях на босу ногу, широких парусиновых брюках и голубом пиджаке. Костюм молодого учёного произвёл фурор.
Лекции он читал блестяще. Великолепное знание материала, остроумие сделали Ландау любимым преподавателем. Со студентами он держался совсем просто. Его можно было спрашивать о чём угодно. Но едва начиналась сессия, студенческим восторгам приходил конец.
– Вы не знаете не только институтского курса, но даже школьной программы, — заявил он многим на первом экзамене.
– Лев Давидович, но я проработал два тома Хвольсона! — молил нерадивый студент.
– Если бы вы их прочли, у вас было бы другое выражение лица.
Из всех третьекурсников Ландау перевел на четвёртый курс только одного. Остальные провалились. Неслыханный скандал! Был срочно созван учёный совет. Ландау намекнули, что знания студентов зависят от качества преподавания.
– Значит, им в школе плохо преподавали алгебру, — парировал Ландау.
– Какую алгебру? Вы же экзаменовали их по физике?
– Но если человек не знает алгебры, он в жизни не выведет ни одной формулы. Какой же из него выйдет инженер?
Руководство института растерялось. Ясно было, что молодой преподаватель не намерен сдаваться. Назначили другого экзаменатора, перетрусившие студенты благополучно сдали экзамены и были переведены на четвёртый курс.
В 1933 году Нильс Бор прислал своему ученику приглашение принять участие в конференции по теоретической физике, и Ландау снова побывал в Копенгагене. На следующий год Лев ещё раз посетил своего учителя.
В 1934 году Ландау присвоена степень доктора физико-математических наук без защиты диссертации, а в 1935 он получил звание профессора. Труды двадцатишестилетнего учёного и его коллег по УФТИ привлекли внимание советских и зарубежных теоретиков. Харьков превращается в крупный физический центр: здесь созываются конференции по теоретической физике, в которых принимают участие Бор, Паули, Вейскопф, Плачек, Пайерлс.
Конференция по теоретической физике в Харькове. Май 1934 г. В центре: Н. Бор, Л. Ландау, Я. Френкель.
В Харькове начал издаваться на русском и немецком языках «Физический журнал Советского Союза». Чтобы привлечь зарубежных подписчиков, целый год его рассылали по разным странам бесплатно. Шрифты заказывали в Ленинграде. Вначале работать было трудно: наборщики немецкого языка не знали, и приходилось делать до двенадцати корректур.
В Харькове у Ландау появились первые ученики. Вначале их насчитывалось немного. Почти все были ровесниками Дау или куда старше его. Лев Давидович разработал так называемый «теоретический минимум», значительно превышающий вузовскую программу по физике. Желающим сдать теоретический минимум предлагалось девять экзаменов: два по математике и семь по теоретической физике.
– Меня интересует, — говорил Ландау своим ученикам, — сумеет ли человек проинтегрировать уравнение. Математическая же лирика интереса не представляет.
Сдача этих экзаменов ни на кого не налагала никаких обязательств, разве что на Льва Давидовича: заметив способного юношу, он считал своим долгом помочь ему войти в науку. Вступительный экзамен можно было держать до трёх раз. Профессор всегда находил время поговорить со студентом. В этом отношении он был бесконечно щедр. Но если студент проваливался в третий раз, Льва Давидовича невозможно было уговорить разрешить неудачнику четвёртую попытку. Тут Дау в полной мере проявлял твёрдость характера, за которую и прослыл жестоким. Ему ничего не стоило сказать студенту, трижды безнадёжно провалившемуся на экзамене:
– Физик из вас не получится. Надо называть вещи своими именами. Было бы хуже, если бы я ввёл вас в заблуждение. Больше не приходите. У меня каменное сердце, и ложной жалости нет.
Зато сколько радости доставляли ему способные студенты! Толковый юноша надолго занимал его мысли. И во время обеда, и вечером он вдруг снова вспомнит утреннего гостя и заулыбается:
– Очень способный мальчик приходил сегодня.
Однажды на заседании студенческого научного общества третьекурсник Александр Компанеец выступал с докладом. Едва он кончил, встал Лев Давидович, доказал полную несостоятельность утверждений докладчика и ушёл. Шура следом. Он не помнил, как он шёл и куда. Кто-то его окликнул, накинул ему на плечи пальто. Тут его заметил Дау и пригласил к себе.
Жилище профессора поразило Шуру. Стол, шкаф, стулья покрашены весёлыми красками: розовой, красной и голубой. Как в детском саду! В углу — тахта с большими подушками в ярких наволочках, под потолком — пёстрый самодельный абажур. Уже через полчаса гость знал о делении учёных на классы, о классификации работ и о том, что женщины подразделяются на пять основных групп. Но особенно сильное впечатление на студента произвела «логарифмическая шкала». Об этой шкале рассказывает ученик Льва Давидовича академик Виталий Лазаревич Гинзбург в статье, посвящённой шестидесятилетию учителя:
«Его любовь к систематизации и чёткости, — пишет он, — много лет назад нашла выражение в шуточной, по сути дела, классификации физиков в логарифмической шкале. Это значит, что физик, скажем, второго класса в десять раз меньше сделал (именно сделал, речь идёт только о достижениях), чем физик первого класса. И вот в этой шкале Эйнштейн имел половинный класс, а Бор, Шрёдингер, Гейзенберг, Дирак, Ферми и некоторые другие имели первый класс. Себя же Лев Давидович поместил в двухсполовинный класс и только, кажется, лет десять назад, довольный какой-то своей работой (я помню этот разговор, но забыл, о какой работе шла речь), сказал, что добрался до второго класса». В пятый класс попали «патологи», авторы «патологических» — пустых и бессодержательных работ.
Шура Компанеец первым сдал профессору теоретический минимум. За ним выдержали экзамены Исаак Померанчук, Илья Лифшиц, Александр Ахиезер, Вениамин Левич. (За четверть века теоретический минимум сдало всего сорок три человека.)
Семинар не помешал научной работе. В 1933 году Ландау издаёт труд «О возможности объяснения зависимости низкотемпературной восприимчивости от поля», с которым в науку вошло понятие антиферромагнетизма. Труд этот послужил толчком к началу теоретических и экспериментальных исследований явления антиферромагнетизма у нас и за границей.
В ферромагнетиках и антиферромагнетиках атомы имеют магнитные моменты и представляют собой как бы микроскопические магнитные стрелки. При низких температурах эти стрелки выстраиваются как бы в определённом порядке. В ферромагнетике все моменты выстраиваются параллельно. Отсюда и происходит намагниченность в отсутствие внешнего поля. В антиферромагнетике возникает другой периодический порядок магнитных моментов, при котором они направлены попеременно в противоположные стороны. Эту структуру можно себе представить, как две вставленные одна в другую ферромагнитные кристаллические решётки (или, как их называют, подрешётки) с противоположной намагниченностью. В целом антиферромагнетик не обладает собственным магнетизмом, а так же, как парамагнетик, намагничивается лишь под влиянием внешнего поля. Но в отличие от парамагнетика величина его намагниченности обладает сильной анизотропией, иными словами, намагниченность сильно зависит от ориентации магнитного поля по отношению к магнитным моментам подрешёток. Если внешнее поле перпендикулярно этим моментам, то намагниченность значительно больше, чем при параллельной ориентации.
В 1935 году выходит работа Ландау «Доменная структура ферромагнетиков и ферромагнитный резонанс», выполненная им совместно с Е. М. Лифшицем. Гипотеза о существовании ферромагнитных доменов была высказана Вейссом ещё в 1907 году, но только спустя двадцать восемь лет Ландау и его соавтор доказали это теоретически.
Как уже говорилось, магнитные моменты атомов в ферромагнетике ориентированы параллельно. Почему же при этом большой образец ферромагнетика (например, кусок железа) может быть ненамагниченным? Связано это с тем, что такой образец разбивается на попеременные слои, называемые доменами, у которых магнитные моменты направлены в противоположные стороны. Каждый такой слой включает много атомных слоев. Такая разбивка на домены имеет место лишь у достаточно больших образцов. Мелкие части ферромагнетика всегда намагничены, в то время как большой образец может быть и ненамагниченным. Если поместить такой образец в магнитное поле, то происходит возрастание одних доменов за счёт других и частичный поворот магнитного момента в каждом домене. В результате образец оказывается намагниченным.
В своей работе Ландау и Лифшиц дали полную теорию доменной структуры, определили форму и размеры доменов. Кроме того, в той же работе было предсказано явление так называемого ферромагнитного резонанса: резкое увеличение поглощения электромагнитных волн в ферромагнетике при определённом значении частоты.
«О степени научной активности Л. Д. в это время можно судить хотя бы по списку работ, законченных им в течение одного лишь 1936 года: теория фазовых переходов второго рода, теория промежуточного состояния сверхпроводников, кинетическое управление в случае кулоновского взаимодействия, теория мономолекулярных реакций, свойства металлов при очень низких температурах, теория дисперсии и поглощения звука, теория фотоэлектрических явлений в полупроводниках», — пишет Е. М. Лифшиц.
Евгений Михайлович Лифшиц становится соавтором Ландау и по многотомному «Курсу теоретической физики», который Ландау задумал ещё в Ленинграде. Концентрация материала, лаконизм, редкое сочетание простоты и глубины изложения сделали эти книги физической энциклопедией. История физики не знала подобного труда.
Курс состоит из семи книг (задумано было девять):
«Механика» (1940, 1958, 1965, первое издание написано совместно с Л. Пятигорским);
«Теория поля» (1941, 1948, 1960, 1962, 1967);
«Квантовая механика» (1948, 1963);
«Статистическая физика» (1938, 1940, 1951, 1964);
«Механика сплошных сред» (1944, 1954);
«Теория упругости» (1965);
«Электродинамика сплошных сред» (1959).
Почти все эти книги неоднократно перерабатывались авторами, и каждая такая переработка фактически равноценна написанию новой книги.
Книги Л. Д. Ландау и Е. М. Лифшица обладают достоинствами, которые редко встречаются в подобного рода курсах.
Это прежде всего исключительная полнота и чёткость изложения. После прочтения книги читатель получает отчётливое представление обо всех основных проблемах, решённых данной отраслью теоретической физики, а также о том, какие вопросы ещё требуют разрешения.
Другое достоинство книг этого теоретического курса в том, что они — настоящее руководство к действию. Довольно часто книги по теоретической физике пишут так, что читатель, даже понимая их, с изумлением обнаруживает, что он не в состоянии самостоятельно решить ни одной задачи в соответствующей области.
В книгах Л. Д. Ландау и Е. М. Лифшица материал изложен в такой форме, что даёт в руки изучающему все наиболее эффективные методы теоретической физики, причём так, что читатель оказывается в состоянии легко применить их к решению интересующих его проблем.
