עיקרי מדע

לב דוידוביץ 'לנדאו פיזיקאי רוסי

לב דוידוביץ 'לנדאו פיזיקאי רוסי
לב דוידוביץ 'לנדאו פיזיקאי רוסי
Anonim

לב דוידוביץ 'לנדאו, (נולד ב- 9 בינואר [22 בינואר, סגנון חדש], 1908, באקו, האימפריה הרוסית (כיום אזרבייג'ן) - נפטר ב- 1 באפריל 1968, מוסקבה, רוסיה, ברית המועצות), פיזיקאי תיאורטי סובייטי, אחד המייסדים של תורת הקוונטים של חומר מרוכז שמחקריו החלוציים בתחום זה הוכרו בפרס נובל לפיזיקה משנת 1962.

לנדאו היה ילד פלא מתמטי ונורא נפלא. הלימודים שלו שיקפו את הזיגזגים של רפורמות חינוכיות קיצוניות בתקופה הסוערת שלאחר המהפכה הרוסית בשנת 1917. כמו מדענים רבים מהדור הסובייטי הראשון, לנדאו לא השלים רשמית כמה שלבי חינוך, כמו בית הספר התיכון. הוא מעולם לא כתב עבודת דוקטורט, מכיוון שבוטלו התארים האקדמיים ולא שוחזרו עד שנת 1934. הוא סיים את לימודי התואר הראשון בפיזיקה באוניברסיטת לנינגרד, שם למד משנת 1924 עד 1927. בשנת 1934 הוענק לנדאו דוקטורט מלומד כבר מבוסס.

בעודו סטודנט, פרסם לנדאו את מאמריו הראשונים. תיאוריה חדשה של מכניקת הקוונטים הופיעה בגרמניה באותן שנים, והילד בן ה -20 התלונן כי הגיע קצת מאוחר מדי לקחת חלק במהפכה המדעית הגדולה. עד שנת 1927 הושלמה למעשה מכניקת הקוונטים, והפיזיקאים החלו לעבוד על הכללתה היחסית והיישומים שלה לפיזיקה של מצב מוצק וגרעיני. לנדאו התבגר באופן מקצועי בסמינר של יעקב א. פרנקל במכון הפיזיקו-טכני של לנינגרד ואז במהלך מסע החוץ שלו בשנים 1929–31. בתמיכת קצבה סובייטית ומלגת רוקפלר, ביקר באוניברסיטאות בציריך, קופנהגן וקיימברידג ', ולמד במיוחד מהפיזיקאים וולפגנג פאולי ונילס בוהר. בשנת 1930 לנדאו הצביע על השפעה חדשה הנובעת מכימות האלקטרונים החופשיים בגבישים - הדימגנטיות של לנדאו, בניגוד לפרמגנטיות הסחרור שטופל בעבר על ידי פאולי. במאמר משותף עם הפיזיקאי רודולף פיירלס טען לנדאו לצורך של מהפכה רעיונית נוספת בפיזיקה כדי לפתור את הקשיים ההולכים וגוברים בתורת הקוונטים הרלטיביסטית.

בשנת 1932, זמן קצר לאחר שובו לברית המועצות, עבר לנדאו למכון הפיזיקו-טכני האוקראיני (UFTI) בחרקוב (כיום חרקוב). לאחרונה אורגן והנוהל על ידי קבוצה של פיזיקאים צעירים, UFTI פרץ לתחומים החדשים של פיזיקה גרעינית, תיאורטית וטמפרטורה נמוכה. יחד עם תלמידיו הראשונים - יבגני ליפשיץ, איסאק פומרנצ'וק ואלכסנדר אחיעזר - חישב לנדאו את ההשפעות באלקטרודינמיקה קוונטית ועבד על תורת המתכות, פרומגנטיות ומוליכות על בשיתוף פעולה הדוק עם מעבדת הקריוגנים הניסויים של לב שובובנוב במכון. בשנת 1937 פרסם לנדאו את התיאוריה שלו על מעברי פאזה של הסדר השני, בהם הפרמטרים התרמודינמיים של המערכת משתנים ללא הפסקה אך הסימטריה שלה עוברת בפתאומיות.

באותה שנה, בעיות פוליטיות גרמו למעבר פתאומי שלו למכון לבעיות גופניות של פיוטר קפיצצה במוסקבה. עימותים מוסדיים באוניברסיטת UFTI ובאוניברסיטת חרקוב, והתנהגותם האיקונוקלסטית של לנדאו, הפכו לפוליטיזציה בהקשר של הטיהור הסטליניסטי, ויצרו מצב מסכן חיים. מאוחר יותר בשנת 1937 נעצרו כמה מדעני UFTI על ידי המשטרה הפוליטית וחלקם, כולל שובניקוב, הוצאו להורג. המעקב עקב אחרי לנדאו למוסקבה, שם הוא נעצר באפריל 1938 לאחר שדן בעלון אנטי-סטליניסטי עם שני עמיתים. שנה לאחר מכן הצליח קפיטסה לשחרר את לנדאו מבית הסוהר על ידי כך שכתב לראש הממשלה הרוסי, ויאצ'סלב מ. מולוטוב, כי הוא זקוק לעזרת התיאורטיקן בכדי להבין תופעות חדשות שנצפו בהליום הנוזלי.

הסבר תיאורטי קוונטי לגילויו של קפיטסה לגבי שטף העל בהליום נוזלי פורסם על ידי לנדאו בשנת 1941. התיאוריה של לנדאו הסתמכה על מושג של עירור קולקטיבי שהוצע בעבר על ידי פרנקל והפיזיקאי איגור טם. יחידה מכוונת של תנועה קולקטיבית של חלקיקים אטומיים רבים, ניתן לתאר מתרגש כזה מתמטית כאילו מדובר בחלקיק בודד מסוג חדש, המכונה לעתים קרובות "quasiparticle." כדי להסביר את השטף, לנדאו הניח כי בנוסף לפונון (הקוונטום של גל קול) קיימת עירור קולקטיבי נוסף, הרוטון (הקוונטום של תנועת המערבולת). תיאוריית השטחיות של לנדאו זכתה לקבלה בשנות החמישים לאחר מספר ניסויים שאישרו כמה השפעות חדשות ותחזיות כמותיות המבוססות עליה.

בשנת 1946 נבחר לנדאו כחבר מן המניין באקדמיה למדעים של ברית המועצות. הוא אירגן קבוצה עיונית במכון לבעיות פיזיות עם איסאק חלטניקוב ובהמשך אלכסיי אבריקוסוב. סטודנטים חדשים נאלצו לעבור סדרה של בחינות מאתגרות, המכונות מינימום לנדאו, על מנת להצטרף לקבוצה. הקולוקוויום השבועי של הקבוצה שימש כמרכז הדיונים העיקרי לפיזיקה תיאורטית במוסקבה, אם כי דוברים רבים לא הצליחו להתמודד עם רמת הביקורת ההרסנית שנחשבה נורמלית בישיבותיה. לאורך השנים, Landau ו- Lifshits פרסמו את הקורס הרב-פוליסטי שלהם לפיזיקה תיאורטית, כלי למידה עיקרי למספר דורות של סטודנטים למחקר ברחבי העולם.

העבודה הקולקטיבית של הקבוצה של לנדאו אימצה כמעט כל ענף של פיזיקה תיאורטית. בשנת 1946 תיאר את תופעת דעיכת לנדאו של גלים אלקטרומגנטיים בפלזמה. יחד עם ויטאלי ל. גינזבורג, בשנת 1950 השיג לנדאו את המשוואות הנכונות של התיאוריה המקרוסקופית (הפנומנולוגית) של מוליכות העל. במהלך שנות החמישים הוא ושיתופי הפעולה גילו כי אפילו באלקטרודינמיקה קוונטית מחודשת, מופיע קושי של סטייה שונה (אפס מוסקבה, או מוט לנדאו). התופעה של קבוע הצימוד הופך לאינסופי או נעלמת באנרגיה מסוימת היא תכונה חשובה של תיאוריות שדה קוונטי מודרני. בנוסף לתיאוריית השטחיות שלו מ -1941, הציג לנדאו סוג שונה של נוזלים קוונטיים משנת 1956 - 1958, שהרגשות הקולקטיביים שלהם מתנהגים סטטיסטית כפרמיונים (כמו אלקטרונים, נויטרונים ופרוטונים) ולא כמו בוזונים (כמו מזונים). התיאוריה הפרמי-נוזלית שלו סיפקה את הבסיס לתיאוריה המודרנית של האלקטרונים במתכות וסייעה גם להסביר את השטחיות ב He-3, האיזוטופ הקליל יותר של הליום. בעבודותיהם של לנדאו ותלמידיו, שיטת חלקיקי החלקה הוחלה בהצלחה על בעיות שונות והתפתחה לכדי בסיס חיוני של תורת החומר המרוכז.

גם לאחר נישואיו בשנת 1939, דבק לנדאו בתיאוריה כי אסור לאיגוד להגביל את חירותם המינית של שני בני הזוג. הוא לא אהב את הפילוסופיה הטבעית של המטריאליזם הדיאלקטי, במיוחד כשהוא מיושם בפיזיקה, אך הוא שמר על המטריאליזם ההיסטורי - הפילוסופיה הפוליטית המרקסיסטית - כדוגמה לאמת מדעית. הוא שנא את ג'וזף סטלין על בגידת האידיאלים של מהפכת 1917, ואחרי שנות השלושים של המאה העשרים הוא מתח ביקורת על המשטר הסובייטי ככבר לא סוציאליסטי אלא פשיסטי. מתוך מודע לכך שההאשמות הפוליטיות הקודמות נגדו לא בוטלו רשמית, ביצע לנדאו כמה חישובים עבור פרויקט הנשק האטומי הסובייטי, אך לאחר מותו של סטלין בשנת 1953 הוא דחה את העבודה המסווגת ככזו שאינה הכרחית יותר להגנתו האישית. פולחן המדע שלאחר המלחמה תרם להכרה בציבור ולפולחן הגיבורים שקיבל במהלך שנותיו המאוחרות. בשנת 1962 סבל לנדאו מפגיעות קשות בתאונת דרכים. הרופאים הצליחו להציל את חייו, אך הוא מעולם לא התאושש מספיק כדי לחזור לעבודה והוא מת מסיבוכים שלאחר מכן.