В Копенгагене у Бора и в других научных центрах

В 1929 году Ландау командируется на полтора года за границу. Такие длительные командировки молодых физиков для работы в ведущих научных центрах Европы и общения с крупнейшими учеными широко практиковались в то время. К тому же исключительные способности Ландау стали уже достаточно очевидны - он опубликовал несколько серьезных работ.

- Я был в Швейцарии, Германии, Дании, Англии, смотрел Бельгию и Голландию,- спустя тридцать лет вспоминал Ландау.- Это путешествие имело громадное значение для меня. Я перевидел всех великих физиков. Не виделся только и теперь уже не увижусь с Э. Ферми. Со всеми, кого я видел, было приятно разговаривать. Ни в ком из них не было и намека на кичливость, важность и зазнайство. В. Паули и В. Гейзенберга хорошо знал. Встречался с П. Дираком... Своим учителем считаю датского физика Нильса Бора. Именно он научил меня понимать принцип неопределенности квантовой механики. С Альбертом Эйнштейном встречался в Берлине, он произвел на меня большое впечатление.

Семинар в Институте теоретической физики (1930 г.). В первом ряду слева направо: О. Клейн, Н. Бор, В. Гейзенберг, В. Паули, Г. Гамов, Л. Ландау, Г. Крамерс

Кого я считаю крупнейшим физиком на Западе? Если говорить вообще, то это - Альберт Эйнштейн, а сейчас крупнейший теоретик - Нильс Бор - так ответил Ландау своим студентам. Было это в 1961 году.

Большую часть срока Ландау провел в Копенгагене у Нильса Бора. Институт Бора был подлинным мировым центром теоретической физики, "физической Меккой", куда съезжались теоретики со всех континентов. Там постоянно шла очень напряженная коллективная работа, царила атмосфера подлинной духовности, которая всегда возникала вокруг Бора, создавалась одним лишь его присутствием.

И весь стиль отношений, и научных, и человеческих,- свободных, легких, равноправных,- был, можно сказать, принципиально антииерархическим. Между физиками существовало самое тесное общение. Ежедневный, по-существу, обмен мыслями, идеями, результатами работы. Истина в буквальном смысле рождалась в спорах - повседневных и очных, а не разделенных большими временными и пространственными промежутками. Не надо было ждать, пока работа будет закончена, оформлена, опубликована и т. д. и пока тот же путь проделает какой-то отклик на нее.

Научное общение теоретиков - как оно происходит в жизни? Чаще всего так. Помимо работы где-нибудь в уединении, идет постоянный, коллективный научный разговор. Семинары, просто беседы вдвоем, впятером, как придется и где придется, у доски, в кафе, на прогулке.

В таких беседах, диспутах, подчас горячих и резких спорах бывает всякое. Высказываются и глубоко продуманные и только что родившиеся мысли, идеи, доказательства, аргументы. Многие из них обернутся мусором, вздором, на что не преминет указать собеседник, да еще, если такой характер, и поиздевается с наслаждением. Но все равно будет польза, недаром один из каламбуров Ландау гласит: "Работать в корзину, но не впустую". А главное, наверняка и драгоценные зерна окажутся в этой куче,- не могут не оказаться, если собрались вместе великие таланты и незаурядные умы. И кто-то эти зерна заметит, извлечет, и начнется - опять же в спорах и обсуждениях - совместная их обточка, шлифовка...

Ландау, с его великолепным владением аппаратом теоретической физики, способностью мгновенно схватывать и понимать новое, умением и потребностью идти своим путем, острокритической силой ума, оказался в Копенгагене в числе самых активных участников такой работы.

Что такое "абсолютная ценность" ученого? Чем и как измерить талант? Когда можно сказать, что ученый полностью осуществился, что все отпущенное ему природой он реализовал? Вопросы тонкие, а ответы неоднозначные. К примеру, хорошо известна придуманная Ландау классификация физиков-теоретиков по их вкладу в науку. Обычно она воспринимается как некая "шутка гения", к тому же стремящегося все и вся классифицировать и систематизировать. Согласно этой шкале физики-теоретики разделялись на пять классов. Половинный класс занимал один Эйнштейн, в первом были Бор, Шрёдингер, Гейзенберг, Дирак, Ферми... (А в бытность Ландау в Харькове у него был другой вариант классификации: в первый класс входили Ньютон, Френель, Клаузиус, Больцман, Гиббс, Максвелл, Лоренц, Планк, Эйнштейн, Бор, Гейзенберг, Шрёдингер, Дирак - в институте висели их портреты). Себя Ландау поместил только в двухсполовинный класс и лишь через много лет перевел во второй. Деятельность теоретиков оценивалась им по логарифмической шкале. Это означало, что находящийся в каждом последующем классе сделал для науки в десять раз меньше, чем физик предыдущего класса. Словно в круг Дантова Ада, в пятый класс Ландау поместил тех, кого называл "патологи".

Несмотря на шуточный антураж этой классификации, она представляется не случайной и по сути совсем не шуткой. С ней перекликаются такие, например, строки из воспоминаний одного из соавторов Ландау, академика В. Л. Гинзбурга:

"Талант Ландау так ярок, техника так отточена, что, казалось бы, он мог сделать еще больше, решить еще более трудные проблемы. Как-то, к слову пришлось, и я сказал это Льву Давидовичу, но он, словно и раньше думал об этом, очень четко ответил: "Нет, это неверно, я сделал, что мог".

'Погодите, погодите, Ландау, дайте и мне хоть слово сказать',- увещал Бор привязанного к столу Ландау - так дружеский шарж отразил дисскусию с Бором, вызванную работой Ландау и Пайерлса по квантовой электродинамике (1931 г.)

За этой неэмоциональной, сдержанной фразой слышится много скрытых эмоций. Безусловно, Ландау об этом думал и, вероятно, думал не единожды. Особенно впечатляет именно лаконичность ответа.

Был еще и такой эпизод в его жизни. Двадцатидвухлетняя девчонка, красивая, полная самомнения, заявила ухаживающему за ней Ландау:

- Вот если бы вы были гением...

На что Ландау очень серьезно заметил:

- Нет, я не гений. Вот Бор гений. И Эйнштейн гений. А я не гений.- И помолчав:- Но я очень талантливый.- И после паузы снова:- Я очень талантливый.

Трудно поверить, что это были ничего не значащие слова, сболтнулось - так, к случаю. Скорее, наоборот - слова эти свидетельство того, что он размышлял о себе и давал себе оценку, определял свою роль, свое место в физике, подводил какие-то итоги; и вовсе не беспристрастно, не со стороны - хотя и с высокой, может быть, предельной степенью объективности, но и с немалым зарядом эмоций.

Однажды Ландау обронил такую фразу:

- Я немножко опоздал родиться. Мне бы сделать это на 6-7 лет раньше. И я мог бы, как... (он назвал имена некоторых молодых из "первого класса").

Наверное, и вправду мог бы - судя по всему, что известно о поразительной мощи его ума и таланта и о том, как он до неправдоподобия свободно чувствовал себя во всех областях теоретической физики и как виртуозно владел ее сложнейшим математическим аппаратом.

Вот и Дирак недавно, при получении премии имени Роберта Оппенгеймера, сказал о себе:

- Я благодарен судьбе, что родился вовремя: будь я старше или моложе на несколько лет, мне не представились бы столь блестящие возможности.- И еще о том же:- Период, длившийся несколько лет, начиная с 1925 г., можно назвать золотым веком физики. Тогда быстро развивались наши основные идеи, и у всех было полно работы.

Вот к этому-то золотому веку бурного, как взрыв, и блистательного становления квантовой механики и "опоздал родиться" Ландау. Действительно, Бор, де Бройль, Шрёдингер, Борн, Гейзенберг, Ферми, Дирак, Паули... Правда, первые четверо начали жизнь еще в прошлом веке, зато вторая четверка родилась, как по заказу, кучно и "вовремя": Паули - 1900 год, Гейзенберг и Ферми - 1901, Дирак - 1902.

К началу золотого века Дираку было двадцать с небольшим, и тогда он сделал главные свои работы. Ландау в это время было только семнадцать. А к 1930 году, когда он попал в Копенгаген к Бору, все главное - основополагающее - в квантовой механике, было уже сделано.

Ю. Б. Румер вспоминает, что в самом конце 1929 года на коллоквиуме по теоретической физике в Берлине Павел Сигизмундович Эренфест познакомил его с Ландау. И тот с сожалением сказал:

- Как все хорошие девушки уже разобраны и замужем, так и все хорошие задачи решены. И вряд ли я найду что-нибудь достойное среди оставшихся.

Однако будущее показало, что и на долю Ландау тоже хватило "хороших задач". И он сам, и остальные физики много раз в этом убеждались. Хотя действительно главное в основах квантовой механики было уже сделано, но в Копенгагене по-прежнему шла широкая разработка этих основ. Вместе с другими теоретиками в ней участвовал и Ландау. С тех лет навсегда, до конца жизни, сохранилась его дружба с Бором и любовь к Бору. И каждая их встреча - и когда Ландау в 1933 и 1934 годах кратковременно бывал в Копенгагене, и когда Бор приезжал в СССР - станет праздником для Ландау.

Не удивительно, что особенно повлиял на Ландау - как и на большинство теоретиков - Копенгаген. Ландау очень многое взял у Бора, недаром он всегда говорил, что Бор - единственный его учитель. И хотя, казалось бы, по человеческим своим качествам они противоположны: Бор - предельно мягкий, доброжелательный, прямо-таки патологически тактичный, а Ландау - задира, резкий, саркастичный, многим казалось - резкий до грубости... но, во-первых, и Бор мог вскипать, а во-вторых, и Ландау вовсе не со всеми и не всегда бывал таким, не надо думать, что подобное поведение его было запрограммированно раз и навсегда.

Вдруг оказалось: как хорошо этот задира себя чувствует, когда весь темперамент можно выплескивать в научных спорах да в разных дурачествах, в веселых и уже безобидных шутках. Его любили, а экстравагантности и смешные проделки легко прощали. Здесь, в Копенгагене, их вообще хватало, и Ландау не был исключением. Таков был стиль жизни и поведения, что никак не мешало напряженнейшей и плодотворной работе, а может, даже помогало; потому что служило отдыхом и разрядкой.

Помимо Копенгагена, Ландау работал в Цюрихе у Вольфганга Паули и в Кембридже у Эрнеста Резерфорда. Было ли это влияние Паули или просто некое совпадение, но впоследствии физики, хорошо знавшие и Паули и Ландау - а прежде всего Эренфест,- отмечали сходство в характере их мышления и в некоторых чертах их творчества.

Вот что рассказывает о тех давних годах и о самом Ландау Рудольф-Пайерлс^*:

^* (Из Предисловия Р. Пайерлса к английскому переводу первого издания этой книги (Пергамон Пресс, 1980).)

"Дау, или Лев Давидович Ландау, был одним из великих физиков и одной из замечательных личностей нашего поколения. Мне посчастливилось хорошо его знать, мы были добрыми друзьями, хотя позднее война и другие события не позволяли нам видеться часто.

Я живо помню, какое большое впечатление он произвел на всех нас, когда в 1929 году появился у Паули в Цюрихе, где я тогда как новоиспеченный доктор философии работал в качестве ассистента. Он был даже несколько моложе меня и совершенно неизвестен. Но не понадобилось много времени, чтобы обнаружить глубину его понимания современной физики и искусство в решении фундаментальных проблем. Он редко прочитывал целиком статьи по теоретической физике, а лишь проглядывал их, чтобы посмотреть, интересна ли поставленная там проблема и если интересна, то каков подход автора к решению ее. После этого он сам проделывал все вычисления, и когда результаты его и автора совпадали, статья получала одобрение.

Конечно, дискуссии с ним и совместная работа давали очень много. Однако хотя физика и переживала в те дни становление новой квантовой механики, она отнюдь не была единственной темой наших разговоров. Он интересовался всем, что его окружало, людьми и их отношениями, образом жизни на Западе. Ко всему этому он подходил так же, как к физическим проблемам, строил теории, давал определения, классифицировал. Там он впервые занялся классификацией физиков по их роли в науке, хотя окончательную форму эта классификация приобрела значительно позже. Тогда же он начал, возможно, создавать шкалу оценок "ситуации", слово, которое он придумал для обозначения отношений между мужчиной и женщиной. Были строгие критерии того, когда можно считать ситуацию удовлетворительной. Если же он находил, что у его друзей или знакомых ситуация неудовлетворительна, то, безусловно, считал своим долгом указать на это - что далеко не всегда одобрительно воспринималось парой, о которой он проявлял беспокойство.

Он был уверен, что прогресс в физике зависит только от молодежи, и однажды, услышав упоминание о теоретике, о котором ничего не знал, произнес свою знаменитую фразу:

- Как, такой молодой и уже такой неизвестный?

Он интересовался политической жизнью на Западе и любил высмеивать некоторые ее черты. Первое его посещение Цюриха оказалось очень недолгим. В то время дипломатические отношения с Советским Союзом еще не были установлены, и швейцарские власти, возобновляя разрешение на пребывание Ландау, с каждым разом уменьшали сроки, пока он вообще не вынужден был уехать...

Через год он вернулся в качестве рокфеллеровского стипендиата, и трудности отпали. В этот второй приезд мы сделали еще одну совместную работу, касающуюся основ квантовой механики и связи их с теорией относительности. Инициатором этой работы был, конечно, Ландау. Это была одна из проблем, глубоко интересовавших великого датского физика Нильса Бора, и он решительно не согласился с нашими выводами. Когда потом мы оба, Ландау и я, поехали в Копенгаген, диспуты с Бором, несмотря на все наше уважение к нему, были очень горячими, но это ни в какой мере не повлияло на исключительно теплую привязанность Бора к Ландау".

Работа, о которой говорит Пайерлс, называется "Распространение принципа неопределенности на релятивистскую квантовую теорию", а была она, по существу, ниспровержением ниспровержения основ классической физики, но, конечно, не в смысле утверждения классики, а наоборот, еще больших ограничений ее применимости.

Разумеется, они отправились с этой "бомбой" в Копенгаген - куда еще? Недаром Эренфест сказал своему ученику Гендрику Казимиру, когда они ехали в Данию:

- Сейчас вы познакомитесь с Бором. Это самый важный момент в жизни любого молодого физика.

А другой молодой физик, Отто Фриш из Германии, так описал матери первую встречу с Бором: "Господь бог собственной персоной взял меня за пуговицу пиджака и ласково улыбнулся мне".

О некоторых перипетиях этой дискуссии рассказал Д. Данин в своей книге "Нильс Бор" - вообще там можно очень многое узнать не только о самом Боре, но и о его школе, об атмосфере, царившей в Копенгагене, о множестве событий в жизни физики и вокруг нее. Бельгийский теоретик Леон Розенфельд, направившийся из Льежа в Копенгаген, чтобы, как и остальные, поработать у Бора, а потом ставший его многолетним сотрудником и биографом, нарисовал картину, которую он застал по прибытии к Бору.

"Я приехал в институт в последний день февраля, и первым, кого я увидел, был Гамов. Я спросил его о новостях, и он ответил мне на своем образном языке, показав искусный рисунок карандашом, который он только что сделал. На рисунке был изображен Ландау, крепко привязанный к стулу и с заткнутым ртом, а Бор, стоявший перед ним с поднятым указательным пальцем, говорил: "Погодите, погодите, Ландау, дайте и мне хоть слово сказать". Гамов добавил: "Такая вот дискуссия идет все время". Пайерлс уехал днем раньше. Как сказал Гамов, "в состоянии полного изнеможения". Ландау остался еще на несколько недель, и у меня была возможность убедиться, что изображенное Гамовым на рисунке положение дел было приукрашено лишь в пределах, обычно признаваемых художественным вымыслом.

Для напряженной дискуссии была, конечно, причина, ибо Ландау и Пайерлс подняли фундаментальный вопрос. Они поставили под сомнение логическую состоятельность квантовой электродинамики..."

Еще одно свидетельство - Отто Фриша: "Эта сцена навеки запечатлелась в моей памяти. Бор и Ландау сцепились между собой. Ландау сидел, откинувшись на скамью, и отчаянно жестикулировал. Бор, наклонясь над ним, размахивал руками и что-то говорил. Никому из них и в голову не приходило, что в подобном методе ведения научной дискуссии есть что-то необычное".

Мы не станем вдаваться не только в подробности, но и в суть этой полемики, звеньями которой были: работа Ландау и Пайерлса, диспуты с Бором - в них помимо главы школы в той или иной степени участвовали и те, кто его тогда окружал.

События эти нашли отражение более чем через четверть века в шуточной биографии, написанной для сборника в честь пятидесятилетия Рудольфа Пайерлса его друзьями:

"...Сперва он учился у Зоммерфельда, а затем был переброшен к Гейзенбергу. Большинство своих открытий того времени он сделал в поездах. Путешествия заносили его далеко, например в Россию, и никто из знающих его жену не обвинит Пайерлса в том, что он вернулся оттуда с пустыми руками.

Некоторое время он работал ассистентом Паули. Паули, очевидно, был им очень доволен, потому что впоследствии с любовью вспоминал, что "этот Пайерлс всегда вычислял какую-нибудь ерунду".

В это время он внес крупный вклад в квантовую теорию излучения, и тут они с Ландау заварили такую кашу, что Бор с Розенфельдом расхлебывали ее несколько месяцев".

Почти через тридцать лет, в связи с присуждением Ландау премии имени Фрица Лондона за исследование низких температур, Бор писал, вспоминая эти события: "С самого начала на всех нас произвела большое впечатление его способность добираться до самых глубин физических проблем и его строго принципиальное отношение ко всем аспектам человеческой жизни, что часто приводило к спорам. В книжке, изданной к моему семидесятилетию, Розенфельд дает живую картину состояния крайнего возбуждения, в которое пришел институт из-за работы Ландау и Пайерлса о распространении принципа неопределенности на релятивистскую квантовую область, работы, которая в конечном итоге послужила для меня и Розенфельда поводом к созданию длинного научного трактата".

В Цюрихе, по-видимому, Ландау задумал и начал еще одну работу - о квантовомеханическом описании поведения свободных электронов, или, как принято было говорить, "электронного газа" в металлах. "В это время он внес важный вклад во многие области физики,- рассказывает Пайерлс.- Его работа о диамагнетизме электронов проводимости простым и элегантным способом разрешила загадку, смущавшую многих ветеранов".

Результатом этой работы стала статья "Диамагнетизм металлов". Ландау предсказал - открыл теоретически - возникновение совершенно особых магнитных свойств у газа свободных электронов в металле. Ему удалось это сделать потому, что он, в отличие от общепринятого подхода, основанного на законах классической механики и классической статистики, впервые применил квантование к "электронному газу" и таким образом пришел к результату, что в этом сильно нетривиальном "газе" появится состояние, известное как диамагнетизм.

...В свое время Пайерлса поразил своим предвидением, а потому четко ему запомнился один разговор с Ландау. Было это через несколько лет после описанных событий. Позади остались давние приезды в Ленинград, когда Пайерлс, попав в знакомлю нам компанию, был окрещен Ландау "паинькой", и когда он стал мужем Жени Канегиссер, и когда овладевал русским языком - всем доставляло немалое удовольствие наблюдать, как первую половину дня он прилично говорит по-русски, а вечером, видимо уставая, путается все больше и больше.

Дело было летом 1934 года во время совместной поездки по Кавказу. Их спутник, инженер, спросил:

- Что это такое мы читали про атомную энергию? Просто научная фантастика или здесь есть и реальные возможности?

Не задумываясь, Ландау ответил:

- Это сложная проблема. Существуют ядерные реакции, при которых освобождается энергия, но мы можем вызвать их только бомбардировкой заряженными частицами. Однако большинство заряженных частиц, проходя сквозь вещество, замедляется раньше, чем успевает попасть в ядро, поэтому приходится затрачивать гораздо больше энергии, чем получается при такой реакции. Не замедляясь, пролетают сквозь вещество нейтроны, но пока есть только один способ получать нейтроны - бомбардировкой заряженными частицами, то есть мы опять приходим к тем же трудностям. Но если когда-нибудь кто-нибудь откроет реакцию, при которой нейтроны будут высвобождать и вторичные нейтроны, и энергию, тогда, считайте, дело в шляпе.

Этот разговор, подчеркивает Пайерлс, произошел всего спустя два года после открытия нейтрона и задолго до того, как открытие деления ядер привело к мысли о цепных реакциях...

А что касается диамагнетизма металлов, то это явление, как мы уже знаем, вошло в науку под именем "диамагнетизм Ландау". Работа двадцатидвухлетнего Ландау стала существенной деталью в здании современной физики.

Интересна следующая подробность. Статья написана, собственно, не в Швейцарии, а в Англии ("Кембридж, Кавендишская лаборатория" - стоит под ней подпись) и заканчивается словами: "Я хочу здесь сердечно поблагодарить П. Л. Капицу за обсуждение результатов опытов и сообщение некоторых еще не опубликованных данных".

Хотя юность Капицы была связана с тем же городом, что и юность Ландау, и с теми же институтами - Ленинградским физико-техническим, университетом, но там пути их не сошлись. Петр Леонидович Капица родился в 1894 году, он был на четырнадцать лет старше Ландау, и ко времени переезда того в Ленинград жил и работал в Кембридже у Резерфорда. Здесь-то и состоялось его знакомство с Ландау, возник между ними научный и человеческий контакт.

Пройдет несколько лет, и оба окажутся под одной крышей, в городе, где прежде не живали. А рельсы их научных дорог будут то сближаться, то расходиться, чтобы на одном крайне важном этапе пойти параллельно и близко друг к другу. К этому приведет стечение многих событий и обстоятельств - и личных, и совсем не личных.