Воспоминания о Л. Д. Ландау

Мне хотелось бы в заключение добавить еще один фактический штрих к личности Ландау. Однажды Евгения Михайловича Лифшица срочно отправили с почечными коликами в больницу. Утром я встретил Ландау в ИТЭФе (одно время он там работал по совместительству), и меня поразил его озабоченный, встревоженный, какой-то опущенный вид. Поразил — потому что обычно он был веселым, довольным, с блестящими глазами. Я спросил:

— Что-нибудь случилось?

— Женьку жалко.

— Но Елена Константиновна сказала, что ничего опасного нет.

— Я знаю, но ему же больно! Ненавижу боль!

Эта черта во внутреннем облике Л. Д. была для меня новой. Что человек был встревожен болезнью своего лучшего друга, было естественно и привычно. Но Л. Д. не просто был взволнован — он ощущал и ненавидел не свою боль! Такое встречается не часто. Обычно в физической боли люди одиноки.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Е. М. Лифшиц

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ И ОБЪЯСНЕНИЯ СВЕРХТЕКУЧЕСТИ ЖИДКОГО ГЕЛИЯ (к 60-летию академика Л. Д. Ландау)[82]

Шестидесятилетие Льва Давидовича Ландау дает повод вернуться к истории открытий, составивших одну из наиболее блестящих страниц советской физики и положивших начало новой области науки — физики квантовых жидкостей. Значение этой области все более растет: несомненно, что ее развитие за последние десятилетия оказало революционизирующее влияние и на другие области физики — физику твердого тела и даже на физику ядра.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ГЕЛИЯ II

Жидкий гелий — единственное вещество, которое может оставаться жидким при охлаждении вплоть до абсолютного нуля: все другие вещества в конце концов затвердевают. Между тем, согласно «классическим» представлениям, при абсолютном нуле все атомы вещества должны были бы остановиться, т. е. занять определенные положения внутри тела, а это означает, что тело было бы твердым.

Уже это обстоятельство — первое свидетельство того, что свойства жидкого гелия могут быть поняты только на основе совершенно иных представлений, а именно представлений квантовой механики. Хорошо известно, что этой механике подчиняются явления микромира — мира атомов и молекул. В данном же случае мы имеем дело не с отдельными микроскопическими частицами, а с макроскопическим телом, состоящим из огромного числа атомов. В известном смысле можно сказать, что в таких телах при обычных температурах квантовые свойства как бы заслоняются хаотическим тепловым движением частиц. Лишь при самых низких температурах, когда интенсивность этого движения становится слабой, проявляются глубокие квантовые свойства вещества. Все вещества, за исключением только гелия, затвердевают, прежде чем их квантовые свойства успевают в достаточной мере выявиться. Один лишь гелий может стать «квантовым» до своего затвердевания, а после этого он уже вообще не обязан затвердевать, так как в квантовой механике несправедливо утверждение о полной остановке движения атомов при абсолютном нуле температуры. Таким образом, жидкий гелий является единственным в своем роде объектом, который природа предоставила в распоряжение физиков для изучения «квантовой жидкости».

Гелий (при атмосферном давлении) переходит в жидкое состояние при абсолютной температуре 4,2°. При температуре же 2,2° гелий, оставаясь жидким, претерпевает еще одно превращение. Оно было первоначально открыто (Каммерлинг-Оннесом в 1926 г.) по скачкообразному изменению теплоемкости жидкости. Жидкий гелий при температурах выше точки превращения получил название гелий I, а ниже — гелий II. Именно последний и оказался жидкостью, совершенно исключительной по своим свойствам.

Первое указание на эти свойства было получено в 1936 г. в Лейдене В. Кеезомом и мисс А. Кеезом. Они обнаружили, что разность температур между концами заполненного гелием капилляра выравнивается чрезвычайно быстро, так что гелий II оказывается как бы наилучшим из известных нам проводников тепла.

ОПЫТЫ П. Л. КАПИЦЫ

Но решающий шаг в раскрытии свойств жидкого гелия был сделан в 1938 г. Петром Леонидовичем Капицей в Институте физических проблем в Москве. Проведенный им опыт имел целью измерение вязкости жидкого гелия.

Вязкость жидкости обычно измеряется по скорости ее протекания через тонкие капилляры. В опытах Капицы чувствительность такого способа была значительно увеличена за счет того, что его прибор допускал протекание большего количества жидкости, чем пропускает тонкий капилляр. Это было достигнуто в опыте, в котором гелий II протекал по узкой щели между оптически плоскими стеклянными дисками, расстояние между которыми устанавливалось прокладками из слюды. При ширине щели 0,5 микрона гелий I протекал едва заметно, а при заполнении системы гелием II уровни выравнивались в течение нескольких секунд. Опыт привел к поразительному результату: оказалось, что вязкость гелия II во всяком случае не превышает 10^—9 пуаз (что почти в 10 000 раз меньше, чем вязкость наиболее легкоподвижного из известных веществ — газообразного водорода).