Lev Landau (roky života - 1908-1968) - velký sovětský fyzik, rodák z Baku. Vlastní spoustu zajímavých výzkumů a objevů. Můžete odpovědět na otázku, proč dostal Lev Landau Nobelovu cenu? V tomto článku budeme hovořit o jeho úspěších a hlavních faktech z biografie.
Původ Lev Landau
O takovém vědci, jakým je Lev Landau, se dá mluvit dlouho. Roky života, povolání a úspěchy tohoto fyzika - to vše jistě čtenáře zaujme. Začněme úplně od začátku – původem budoucího vědce.
Narodil se v rodině Lyubova a Davida Landauových. Jeho otec byl známý ropný inženýr. Pracoval na ropných polích. Pokud jde o její matku, byla povoláním lékařka. Je známo, že tato žena prováděla fyziologický výzkum. Lev Landau zřejmě pocházel z inteligentní rodiny. Jeho starší sestra se mimochodem stala chemickou inženýrkou.
Roky studia
Lev Davidovich chodil na střední školu, kterou skvěle absolvoval ve 13 letech. Jeho rodiče cítili, že jejich syn je stále velmimladí pro vyšší vzdělání. Proto se rozhodli poslat ho na jeden rok do Baku Economic College. Poté, v roce 1922, byl přijat na univerzitu v Baku. Zde Lev Landau studoval chemii a fyziku. O dva roky později přešel Lev Davidovič na Leningradskou univerzitu na Fyzikální fakultu.
První výzkumné práce, postgraduální škola
V devatenácti letech se Landau již stal autorem čtyř vědeckých prací, které byly publikovány. V jedné z těchto prací byla poprvé použita tzv. matice hustoty. Tento termín je dnes široce používán. Popisuje kvantové energetické stavy. Landau absolvoval univerzitu v roce 1927. Poté nastoupil na postgraduální školu a vybral si Leningradský institut fyziky a technologie. V této vzdělávací instituci pracoval na kvantové elektrodynamice a magnetické teorii elektronu.
Služební cesta
V období od roku 1929 do roku 1931 byl Lev Landau na vědecké misi. Roky života, povolání a úspěchy tohoto vědce jsou spojeny s úzkou spoluprací se zahraničními kolegy. Během služební cesty tedy navštívil Švýcarsko, Německo, Nizozemsko, Anglii a Dánsko. Během těchto let se setkal a seznámil se zakladateli tehdy teprve vznikající kvantové mechaniky. Mezi vědci, se kterými se Landau setkal, byli Wolfgang Pauli, Werner Heisenberg a Niels Bohr. K tomu druhému si Lev Davidovič zachoval přátelské city po zbytek svého života. Tento vědec měl obzvláště silný vliv na Landau.
Lev Davidovich je pozaduhranice, provedl důležité studie volných elektronů (jejich magnetické vlastnosti). Kromě toho spolu s Peierlsem prováděl také výzkum relativistické kvantové mechaniky. Díky těmto pracím se Lev Landau, jehož povolání zajímalo zahraniční kolegy, začal považovat za jednoho z předních teoretických fyziků. Vědec se naučil, jak zacházet s vysoce složitými teoretickými systémy. Je třeba poznamenat, že později pro něj byla tato dovednost velmi užitečná, když Landau začal provádět výzkum fyziky nízkých teplot.
Stěhování do Charkova
Lev Davidovich se vrátil do Leningradu v roce 1931. Brzy se však rozhodl přestěhovat do Charkova, který byl v té době hlavním městem Ukrajiny. Zde vědec pracoval na Ukrajinském institutu fyziky a technologie, byl vedoucím jeho teoretického oddělení. Ve stejné době byl Lev Davidovich vedoucím kateder teoretické fyziky na Charkovské univerzitě a Charkovského inženýrského a mechanického institutu. V roce 1934 mu Akademie věd SSSR udělila titul doktora fyzikálních a matematických věd. K tomu Landau ani nepotřeboval obhajovat disertační práci. Titul profesora získal následující rok takový vědec jako Lev Landau.
Jeho povolání pokrývalo stále více nových oblastí vědy. Landau v Charkově publikoval práce na taková témata, jako je rozptyl zvuku, původ hvězdné energie, rozptyl světla, přenos energie při srážkách, supravodivost, magnetické vlastnosti různých materiálů atd. Díky tomu se stal známým jako teoretik s neobyčejně všestranným vědeckýzájmy.
Výrazný rys Landauova díla
Později, když se objevila fyzika plazmatu, se Landauova práce o elektricky interagujících částicích ukázala jako velmi užitečná. Vědec si vypůjčil některé pojmy z termodynamiky a vyjádřil řadu inovativních myšlenek týkajících se nízkoteplotních systémů. Nutno říci, že všechna Landauova díla se vyznačují jedním důležitým rysem – virtuózním využíváním matematického aparátu při hledání řešení složitých problémů. Lev Landau významně přispěl ke kvantové teorii, stejně jako ke studiu interakce a povahy elementárních částic.
Škola Lev Landau
Spektrum jeho výzkumu je skutečně široké. Pokrývají téměř všechny hlavní oblasti teoretické fyziky. Díky takové šíři svých zájmů přilákal vědec do Charkova mnoho talentovaných mladých vědců a nadaných studentů. Mezi nimi byl Evgeny Michajlovič Lifshits, který se stal spolupracovníkem Lva Davidoviče a jeho nejbližším přítelem. Škola, která vyrostla kolem Lva Landaua, proměnila Charkov v jedno z předních center teoretické fyziky v SSSR.
Vědec byl přesvědčen, že teoretický fyzik by měl být důkladně zběhlý ve všech oblastech této vědy. Za tímto účelem vyvinul Lev Davidovich velmi přísný tréninkový program. Nazval tento program „teoretickým minimem“. Uchazeči, kteří se chtěli zúčastnit workshopu, který vedl, museli splnit velmi vysoké standardy. Stačí říct, že už 30 let, navzdory mnohapřeje si, jen 40 lidí složilo zkoušky na "teorimu". Těm, kteří uspěli, však Lev Davidovič velkoryse věnoval svou pozornost a čas. Navíc jim byla poskytnuta úplná svoboda volby při výběru tématu výzkumu.
Vytvoření kurzu teoretické fyziky
Landau Lev Davidovich udržoval přátelské vztahy se svými zaměstnanci a studenty. S láskou volali vědce Dau. Aby jim pomohl v roce 1935, vytvořil Lev Davidovich podrobný kurz teoretické fyziky. Vydalo nakladatelství Landau společně s E. M. Lifshitzem a jednalo se o sérii učebnic. Jejich obsah byl autory během následujících 20 let aktualizován a revidován. Tyto knihy si získaly obrovskou popularitu. Byly přeloženy do mnoha jazyků světa. V současnosti jsou tyto učebnice právem považovány za klasiku. V roce 1962 obdrželi Landau a Lifshitz Leninovu cenu za vytvoření tohoto kurzu.
Práce s Kapitza
Lev Davidovich v roce 1937 odpověděl na pozvání Petera Kapitzy (jeho fotografie je uveden níže) a stal se vedoucím oddělení teoretické fyziky na Moskevském institutu fyzikálních problémů, který byl v té době nově vytvořen. Nicméně příští rok byl vědec zatčen. Falešným obviněním bylo, že špehoval pro Německo. Lev Landau byl propuštěn pouze díky zásahu Kapice, který se osobně obrátil na Kreml.
Když se Landau přestěhoval z Charkova do Moskvy, Kapitsa právě experimentoval s kapalným heliem. Pokud teplota klesne pod 4,2 K (absolutníteplota se měří ve stupních Kelvina a měří se od -273, 18 °C, tedy od absolutní nuly), plynné helium se stává kapalinou. V tomto stavu se nazývá helium-1. Pokud snížíte teplotu na 2,17 K, přejde do kapaliny zvané helium-2. Má některé velmi zajímavé vlastnosti. Helium-2 je schopno snadno protékat i těmi nejmenšími otvory. Zdá se, jako by neměl vůbec žádnou viskozitu. Látka stoupá po stěně nádoby vzhůru, jako by na ni nepůsobila gravitace. Jeho tepelná vodivost navíc stokrát převyšuje tepelnou vodivost mědi. Kapitsa se rozhodl nazvat helium-2 supratekutou kapalinou. Při kontrole se však ukázalo, že jeho viskozita není nulová.
Vědci navrhli, že takové neobvyklé chování je způsobeno efekty, které nepatří do klasické fyziky, ale do kvantové teorie. Tyto účinky se projevují pouze při nízkých teplotách. Obvykle jsou cítit v pevných látkách, protože za těchto podmínek většina látek zmrzne. Helium je výjimkou. Tato látka zůstává kapalná až do absolutní nuly, pokud není vystavena vysokému tlaku. Laszlo Tissa v roce 1938 navrhl, že kapalné helium je ve skutečnosti směs dvou forem: helium-2 (superfluidní kapalina) a helium-1 (normální kapalina). Když teplota klesne téměř k absolutní nule, první z nich se stává dominantní složkou. Tato hypotéza vysvětluje výskyt různých viskozit za různých podmínek.
Jak Landau vysvětlil fenomén supratekutosti
Lev Landau, krátká biografiekterý popisuje pouze jeho hlavní úspěchy, dokázal vysvětlit fenomén supratekutosti pomocí zcela nového matematického aparátu. Jiní vědci se spoléhali na kvantovou mechaniku, kterou používali k analýze chování jednotlivých atomů. Landau naproti tomu uvažoval o kvantových stavech kapaliny prakticky stejně, jako by se jednalo o pevné těleso. Předpokládal, že existují dvě složky buzení neboli pohybu. Prvním z nich jsou fonony, které popisují normální přímočaré šíření zvukových vln při nízkých hodnotách energie a hybnosti. Druhým jsou rotony, které popisují rotační pohyb. Ten je složitějším projevem excitací, ke kterým dochází při vyšších hodnotách energie a hybnosti. Vědec poznamenal, že pozorované jevy lze vysvětlit příspěvky rotonů a fononů a jejich interakcí.
Landau tvrdil, že kapalné helium lze považovat za „normální“složku, která je ponořena do supratekutého „pozadí“. Jak lze vysvětlit skutečnost, že kapalné helium vytéká úzkou mezerou? Vědec poznamenal, že v tomto případě proudí pouze supratekutá složka. A rotony a fonony se srazí se stěnami, které je drží.
Význam Landauovy teorie
Landauova teorie, stejně jako její další vylepšení, hrály ve vědě velmi důležitou roli. Pozorované jevy nejen vysvětlili, ale předpověděli i některé další. Jedním z příkladů je šíření dvou vln, které mají různé vlastnosti a nazývají se první a druhý zvuk. První zvuk jeobyčejné zvukové vlny, zatímco druhá je teplotní vlna. Díky teorii vytvořené Landauem byli vědci schopni učinit významný pokrok v pochopení podstaty supravodivosti.
Druhá světová válka a poválečná léta
Lev Davidovich se během druhé světové války zabýval studiem výbuchů a spalování. Zejména se zajímal o rázové vlny. Po květnu 1945 a až do roku 1962 vědec pracoval na různých úkolech. Zejména zkoumal vzácný izotop helia, který má atomovou hmotnost 3 (obvykle je jeho hmotnost 4). Lev Davidovich předpověděl existenci nového typu šíření vln pro tento izotop. "Nulový zvuk" - tak to nazval Lev Davidovich Landau. Jeho životopis je navíc poznamenán účastí na vytvoření atomové bomby v SSSR.
Autonehoda, Nobelova cena a poslední roky života
Ve věku 53 let měl autonehodu, při které byl vážně zraněn. Mnoho lékařů ze SSSR, Francie, Kanady, Československa bojovalo o život vědce. Byl v bezvědomí 6 týdnů. Tři měsíce po autonehodě Lev Landau ani nepoznal své příbuzné. Nobelova cena mu byla udělena v roce 1962. Ze zdravotních důvodů však nemohl odcestovat pro jeho převzetí do Stockholmu. Na fotografii níže můžete vidět L. Landaua s manželkou v nemocnici.
Cena byla předána vědci v Moskvě. Poté žil Lev Davidovich dalších 6 let, ale k výzkumu se již nevrátil.smog. Lev Landau zemřel v Moskvě na následky svých zranění.
Landau family
Vědec se v roce 1937 oženil s Concordií Drobantsevovou, procesní inženýrkou v potravinářském průmyslu. Tato žena byla z Charkova. Roky jejího života jsou 1908-1984. V rodině se narodil syn, který se později stal experimentálním fyzikem a pracoval v Ústavu fyzikálních problémů. Na fotografii níže je L. Landau se svým synem.
To je vše, co lze říci o vědci, jako je Lev Landau. Jeho životopis samozřejmě obsahuje jen základní fakta. Teorie, které vytvořil, jsou pro nepřipraveného čtenáře poměrně složité. O tom, čím se Lev Landau proslavil, se proto v článku mluví jen stručně. Biografie a úspěchy tohoto vědce jsou stále velmi zajímavé po celém světě.
