לב לנדאו (שנות חיים - 1908-1968) - הפיזיקאי הסובייטי הגדול, יליד באקו. יש לו הרבה מחקרים ותגליות מעניינים. האם תוכל לענות על השאלה, מדוע קיבל לב לנדאו את פרס נובל? במאמר זה נדבר על הישגיו ועל העובדות העיקריות של הביוגרפיה.
מקור לב לנדאו
אפשר לדבר הרבה זמן על מדען כמו לב לנדאו. שנות חיים, עיסוק והישגים של הפיזיקאי הזה - כל זה בוודאי יעניין את הקוראים. בואו נתחיל מההתחלה - עם מקורו של המדען העתידי.
הוא נולד במשפחתם של ליובוב ודוד לנדאו. אביו היה מהנדס נפט ידוע. הוא עבד בשדות הנפט. באשר לאמה, היא הייתה רופאה במקצועה. ידוע שאישה זו ביצעה מחקר פיזיולוגי. ככל הנראה, לב לנדאו הגיע ממשפחה אינטליגנטית. אחותו הגדולה, אגב, הפכה למהנדסת כימית.
שנות לימוד
לב דוידוביץ' למד בתיכון, אותו סיים בצורה מבריקה בגיל 13. הוריו הרגישו שבנם עדיין מאודצעירים להשכלה גבוהה. לכן, הם החליטו לשלוח אותו למכללה הכלכלית של באקו למשך שנה אחת. ואז, ב-1922, הוא התקבל לאוניברסיטת באקו. כאן למד לב לנדאו כימיה ופיזיקה. שנתיים לאחר מכן, לב דוידוביץ' עבר לאוניברסיטת לנינגרד, לפקולטה לפיזיקה.
עבודות מחקר ראשונות, בית ספר לתואר שני
בגיל תשע-עשרה, לנדאו כבר הפך למחברם של ארבעה מאמרים מדעיים שפורסמו. באחת העבודות הללו נעשה שימוש לראשונה במטריצת הצפיפות כביכול. מונח זה נמצא בשימוש נרחב כיום. הוא מתאר מצבי אנרגיה קוונטית. לנדאו סיים את לימודיו באוניברסיטה ב-1927. אחר כך הוא נכנס לבית הספר לתואר שני, ובחר במכון לנינגרד לפיזיקה וטכנולוגיה. במוסד חינוכי זה עבד על אלקטרודינמיקה קוונטית ועל התיאוריה המגנטית של האלקטרון.
נסיעת עסקים
בשנים 1929 עד 1931, לב לנדאו היה בשליחות מדעית. שנות חיים, עיסוק והישגים של מדען זה קשורים בשיתוף פעולה הדוק עם עמיתים זרים. אז, במהלך נסיעת עסקים, הוא ביקר בשוויץ, גרמניה, הולנד, אנגליה ודנמרק. במהלך השנים הללו, הוא פגש והתוודע למייסדי מכניקת הקוונטים, שרק החלה להופיע. בין המדענים שפגש לנדאו היו וולפגנג פאולי, ורנר הייזנברג ונילס בוהר. לאחרון, לב דוידוביץ' שמר על רגשות ידידותיים עד סוף ימיו. למדען זה הייתה השפעה חזקה במיוחד על לנדאו.
לב דוידוביץ', בפיגורגבול, ביצעו מחקרים חשובים של אלקטרונים חופשיים (התכונות המגנטיות שלהם). בנוסף, יחד עם פיירלס, הוא גם ערך מחקר על מכניקת קוונטים רלטיביסטית. הודות לעבודות אלו, לב לנדאו, שעיסוקו עניין עמיתים זרים, החל להיחשב לאחד הפיזיקאים התיאורטיים המובילים. המדען למד כיצד לטפל במערכות תיאורטיות מורכבות ביותר. יש לציין כי מאוחר יותר מיומנות זו הועילה לו מאוד כאשר לנדאו החל לערוך מחקר על פיזיקה של טמפרטורה נמוכה.
עובר לחארקוב
לב דוידוביץ' חזר ללנינגרד ב-1931. עם זאת, הוא החליט במהרה לעבור לחארקוב, שבאותה תקופה הייתה בירת אוקראינה. כאן עבד המדען במכון האוקראיני לפיזיקה וטכנולוגיה, היה ראש המחלקה התיאורטית שלו. במקביל, לב דוידוביץ' היה ראש המחלקות לפיזיקה תיאורטית באוניברסיטת חרקוב ובמכון הנדסה ומכני חרקוב. בשנת 1934, האקדמיה למדעים של ברית המועצות העניקה לו את התואר דוקטור למדעי הפיזיקה והמתמטיקה. לשם כך, לנדאו אפילו לא היה צריך להגן על עבודת גמר. התואר פרופסור הוענק בשנה שלאחר מכן למדען כמו לב לנדאו.
עיסוקו כיסה עוד ועוד תחומי מדע חדשים. לנדאו בחרקוב פרסם יצירות בנושאים כמו פיזור קול, מקור אנרגיית הכוכבים, פיזור אור, העברת אנרגיה המתרחשת במהלך התנגשויות, מוליכות-על, תכונות מגנטיות של חומרים שונים וכו'. הודות לכך, הוא נודע כתיאורטיקן בעל תכליתיות יוצאת דופן מַדָעִיתחומי עניין.
תכונה ייחודית של עבודתו של לנדאו
מאוחר יותר, כשהופיעה פיזיקת הפלזמה, העבודה של לנדאו על חלקיקים המקיימים אינטראקציה חשמלית הוכחה כמועילה מאוד. בהשאלה של כמה מושגים מהתרמודינמיקה, המדען הביע מספר רעיונות חדשניים לגבי מערכות בטמפרטורה נמוכה. יש לומר שכל יצירותיו של לנדאו מתאפיינות במאפיין אחד חשוב – השימוש הווירטואוזי במנגנון המתמטי בחיפוש אחר פתרונות לבעיות מורכבות. לב לנדאו תרם תרומה משמעותית לתורת הקוונטים, כמו גם לחקר האינטראקציה והטבע של חלקיקים יסודיים.
בית ספר לב לנדאו
טווח המחקר שלו הוא באמת רחב. הם מכסים כמעט את כל התחומים העיקריים של הפיזיקה התיאורטית. הודות לרוחב כזה של תחומי העניין שלו, המדען משך לחארקוב מדענים צעירים מוכשרים וסטודנטים מוכשרים רבים. ביניהם היה יבגני מיכאילוביץ' ליפשיץ, שהפך למשתף הפעולה של לב דוידוביץ' ולחברו הקרוב ביותר. בית הספר שצמח סביב לב לנדאו הפך את חרקוב לאחד המרכזים המובילים של פיסיקה תיאורטית בברית המועצות.
המדען היה משוכנע שפיזיקאי תיאורטי צריך להיות בקיא ביסודיות בכל תחומי המדע הזה. לשם כך פיתח לב דוידוביץ' תוכנית אימונים קפדנית ביותר. הוא כינה את התוכנית הזו "המינימום התיאורטי". מועמדים שרצו להשתתף בסדנה שהוביל נאלצו לעמוד בסטנדרטים גבוהים מאוד. די לומר זאת במשך 30 שנה, למרות הרביםהלוואי שרק 40 אנשים עברו את הבחינות ב"תאוריום". עם זאת, מי שהצליח, לב דוידוביץ' הקדיש בנדיבות את תשומת לבו וזמנו. בנוסף, ניתן להם חופש בחירה מלא בבחירת נושא המחקר.
יצירת קורס פיסיקה תיאורטית
לנדאו לב דוידוביץ' שמר על קשרי ידידות עם צוותו ותלמידיו. הם קראו בחיבה למדען דאו. כדי לעזור להם בשנת 1935, יצר לב דוידוביץ' קורס מפורט בפיזיקה תיאורטית. הוא יצא לאור בהוצאת לנדאו ביחד עם א.מ. ליפשיץ והיה סדרה של ספרי לימוד. התוכן שלהם עודכן ותוקן על ידי המחברים במהלך 20 השנים הבאות. ספרים אלה זכו לפופולריות עצומה. הם תורגמו לשפות רבות בעולם. נכון לעכשיו, ספרי הלימוד הללו נחשבים בצדק לקלאסיקות. בשנת 1962 קיבלו לנדאו וליפשיץ את פרס לנין על יצירת הקורס הזה.
עבודה עם Kapitza
לב דוידוביץ' ב-1937 נענה להזמנתו של פיטר קפיצה (תמונתו מוצגת להלן) והפך לראש המחלקה לפיזיקה תיאורטית במכון מוסקבה לבעיות פיזיקליות, שזה עתה נוצר באותה תקופה. עם זאת, בשנה הבאה המדען נעצר. האשמת השווא הייתה שהוא ריגל למען גרמניה. רק הודות להתערבותו של קפיטסה, שפנה אישית לקרמלין, לב לנדאו שוחרר.
כשלנדאו עבר מחרקוב למוסקבה, קפיטסה רק התנסה עם הליום נוזלי. אם הטמפרטורה יורדת מתחת ל-4.2 K (אבסולוטיהטמפרטורה נמדדת במעלות קלווין ונמדדת מ -273, 18 מעלות צלזיוס, כלומר מאפס מוחלט), הליום גזי הופך לנוזל. במצב זה, זה נקרא הליום-1. אם מורידים את הטמפרטורה ל-2.17 K, היא נכנסת לנוזל שנקרא הליום-2. יש לו כמה מאפיינים מאוד מעניינים. הליום-2 מסוגל לזרום דרך החורים הקטנים ביותר בקלות. זה נראה כאילו אין לו צמיגות בכלל. החומר עולה על דופן הכלי, כאילו כוח הכבידה אינו פועל עליו. בנוסף, המוליכות התרמית שלו עולה על המוליכות התרמית של נחושת מאות פעמים. קפיטסה החליט לקרוא להליום-2 נוזל-על. אולם לאחר בדיקה התברר שהצמיגות שלו אינה אפס.
מדענים הציעו שהתנהגות חריגה כזו נובעת מהשפעות שאינן שייכות לפיזיקה הקלאסית, אלא לתורת הקוונטים. השפעות אלו מופיעות רק בטמפרטורות נמוכות. בדרך כלל הם הופכים את עצמם למוצקים, שכן בתנאים אלה רוב החומרים קופאים. הליום הוא חריג. חומר זה נשאר נוזלי עד לאפס המוחלט אלא אם כן הוא נתון ללחץ גבוה. Laszlo Tissa הציע ב-1938 שהליום נוזלי הוא למעשה תערובת של שתי צורות: הליום-2 (נוזל-על-נוזל) והליום-1 (נוזל רגיל). כאשר הטמפרטורה יורדת לאפס כמעט מוחלט, הראשון הופך למרכיב הדומיננטי. השערה זו מסבירה את הופעתן של צמיגות שונות בתנאים שונים.
איך לנדאו הסביר את תופעת נזילות העל
לב לנדאו, ביוגרפיה קצרההמתאר רק את ההישגים העיקריים שלו, הצליח להסביר את תופעת ה- superfluidity, באמצעות מנגנון מתמטי חדש לחלוטין. מדענים אחרים הסתמכו על מכניקת הקוונטים, שבה השתמשו כדי לנתח את התנהגותם של אטומים בודדים. לנדאו, לעומת זאת, התייחס למצבים הקוונטיים של נוזל כמעט באותו אופן כאילו היה גוף מוצק. הוא שיער שיש שני מרכיבים של עירור, או תנועה. הראשון שבהם הוא פונונים, המתארים התפשטות ישר-ליווית נורמלית של גלי קול בערכים נמוכים של אנרגיה ומומנטום. השני הוא רוטונים, המתארים תנועה סיבובית. האחרון הוא ביטוי מורכב יותר של עירורים המתרחשים בערכים גבוהים יותר של אנרגיה ומומנטום. המדען ציין שניתן להסביר את התופעות שנצפו על ידי התרומות של רוטונים ופונונים והאינטראקציה ביניהם.
לנדאו טען שניתן להתייחס להליום נוזלי כרכיב "נורמלי", שטבול ב"רקע" נוזלי. איך אפשר להסביר את העובדה שהליום נוזלי זורם החוצה דרך רווח צר? המדען ציין כי רק הרכיב הנוזל העל זורם במקרה זה. והרוטונים והפונונים מתנגשים בקירות שמחזיקים אותם.
משמעות התיאוריה של לנדאו
התיאוריה של לנדאו, כמו גם שיפורים נוספים שלה, מילאו תפקיד חשוב מאוד במדע. הם לא רק הסבירו את התופעות שנצפו, אלא גם חזו כמה אחרות. דוגמה אחת היא התפשטותם של שני גלים בעלי תכונות שונות ונקראים הצליל הראשון והשני. הצליל הראשון הואגלי קול רגילים, ואילו השני הוא גל טמפרטורה. הודות לתיאוריה שיצר לנדאו, מדענים הצליחו להתקדם משמעותית בהבנת טבעה של מוליכות-על.
מלחמת העולם השנייה והשנים שלאחר המלחמה
לב דוידוביץ' במהלך מלחמת העולם השנייה עסק בחקר פיצוצים ושריפה. במיוחד הוא התעניין בגלי הלם. לאחר מאי 1945 ועד 1962 עבד המדען במשימות שונות. בפרט, הוא חקר את האיזוטופ הנדיר של הליום, בעל מסה אטומית של 3 (בדרך כלל המסה שלו היא 4). לב דוידוביץ' חזה את קיומו של סוג חדש של התפשטות גל עבור איזוטופ זה. "אפס צליל" - כך קרא לזה לב דוידוביץ' לנדאו. הביוגרפיה שלו מסומנת, בנוסף, בהשתתפות ביצירת פצצת האטום בברית המועצות.
תאונת דרכים, פרס נובל ושנות החיים האחרונות
בגיל 53 עבר תאונת דרכים שבעקבותיה נפצע קשה. רופאים רבים מברית המועצות, צרפת, קנדה, צ'כוסלובקיה נלחמו על חייו של מדען. הוא היה מחוסר הכרה במשך 6 שבועות. במשך שלושה חודשים לאחר תאונת הדרכים, לב לנדאו אפילו לא זיהה את קרוביו. פרס נובל הוענק לו ב-1962. עם זאת, מסיבות בריאותיות, הוא לא הצליח לנסוע לשטוקהולם כדי לקבל אותה. בתמונה למטה ניתן לראות את ל. לנדאו עם אשתו בבית החולים.
הפרס הוענק למדען במוסקבה. לאחר מכן חי לב דוידוביץ' עוד 6 שנים, אך לא חזר לחקור.עַרפִּיחַ. לב לנדאו מת במוסקבה כתוצאה מסיבוכים מפציעותיו.
משפחת לנדאו
המדען ב-1937 התחתן עם קונקורדיה דרובנצבה, מהנדסת תהליכים בתעשיית המזון. האישה הזו הייתה מחרקוב. שנות חייה הן 1908-1984. במשפחה נולד בן, שלימים הפך לפיזיקאי ניסיוני ועבד במכון לבעיות פיזיקליות. בתמונה למטה נראה ל. לנדאו עם בנו.
זה כל מה שיש לומר על מדען כמו לב לנדאו. הביוגרפיה שלו, כמובן, כוללת רק את העובדות הבסיסיות. התיאוריות שהוא יצר מורכבות למדי עבור הקורא הלא מוכן. לכן, המאמר מדבר רק בקצרה על מה שהתפרסם לב לנדאו. הביוגרפיה וההישגים של המדען הזה עדיין מעוררים עניין רב בכל העולם.
