Страница:
В 1960 году Лев Давидович стал членом Лондонского Королевского общества. Девять лет спустя Петра Леонидовича Капицу попросили написать статью о Ландау для сборника «Биографии членов Лондонского Королевского общества».
Кому, как не Капице, было писать о своем коллеге – их связывала тридцатилетняя дружба и совместная работа.
В своем небольшом очерке Капица писал:
«Ландау был еще очень молод, когда начал серьезно заниматься физикой. Им был создан чрезвычайно оригинальный метод исследований, основанный на том, что работы учеников Ландау очень трудно отделить от работ самого Ландау. Трудно вообразить, как бы он мог столь успешно работать в различных областях физики без своих учеников. Эта работа осуществлялась во время непрекращающихся дискуссий и регулярно проводимых семинаров, на которых Ландау был самым активным участником и часто выступал с сообщениями. Не в пример большинству физиков-теоретиков его доклады были кратки, точны и содержали чрезвычайную концентрацию идей. Замечания Ландау на семинарах и конференциях были так же четки и ясно сформулированы, он не упускал случая в резкой форме указать докладчику на его ошибку. В годы юности он вел себя подобным образом с известными профессорами и нажил себе врагов в высоких академических кругах. Если бы не его огромный талант и преданность науке, это бы отразилось на его судьбе самым плачевным образом».
Капица не раз предлагал Ландау создать институт теоретической физики, в котором бы Лев Давидович занял пост директора. Петр Леонидович отлично понимал, что Дау не соответствовала скромная должность заведующего лабораторией. Однако стоило Капице начать разговор, как Дау моментально перебил его:
– К административной деятельности я абсолютно не пригоден. В настоящее время в Физпроблемах идеальные условия для работы, и по доброй воле я отсюда никуда не уйду.
Спорить с ним было бесполезно, да и неразумно: он действительно работал с полной отдачей сил.
Работа всегда была основным содержанием его жизни. И как мало значения он придавал всему тому, что не имело к ней непосредственного отношения. Деньги, слава, почести, вещи – все это было лишено для него всякого интереса. Погруженный в свои занятия и мысли, он иногда не замечал того, что происходило вокруг. Как-то он вернулся из отпуска, и мы втроем пили чай на кухне.
– Как тебе понравилась твоя комната? И кухня? – спросила Кора.
Дау удивленно посмотрел на нее.
– Разве ты не видишь, я сделала ремонт.
– Да? Я не обратил внимания.
Дау довольно безразлично относился к своей одежде, хотя все-таки отдавал предпочтение ярким цветам. Вернувшись из заграничной командировки, он носил светло-синий пиджак. Этот необычный для того времени яркий пиджак запомнили многие, о нем было столько разговоров, что в конце концов стали говорить, будто Ландау являлся на лекции в розовой курточке.
Выдумок было много. Рассказывали, что в Харькове Дау приносил на лекцию котенка. Однажды я спросила у него, правда ли это.
– Нет. Котенок существовал чисто теоретически. Просто я говорил, что неплохо было бы принести его в кармане, а потом достать. Студенты были бы довольны.
Один из приятелей Дау как-то познакомил его со своей матерью. Ландау сделал реверанс и сказал «мяу»! Удивлению дамы не было границ. Такое он позволял себе только в молодости: тогда ему нравилось шокировать окружающих. Впоследствии, когда миновала пора неуверенности в себе, все это прошло, а рассказы о странностях остались.
Евгений Михайлович Лифшиц вспомнил:
«Дау очень серьезно относился к жизни. Это сказывалось во всем. Считая себя человеком, не приспособленным к житейским делам, он в том или ином случае старался советоваться со сведущими людьми, намечая, с кем можно поговорить по тому или иному вопросу».
По воспоминаниям другого близкого знакомого, у Дау была странная слабость, совершенно необъяснимая. Он пытался выведывать у заядлых сердцеедов «секрет успеха» у девушек. К сердцеедам он относился не так, как к остальным мужчинам, явно выделяя их из мужской массы. И в то же время называл профанацией святого чувства любовь, лишенную романтики, когда «рыцарь» сегодня с одной, а завтра – с другой.
16 февраля 1960 года в Политехническом музее состоялось выступление Ландау «Молодежь и наука». Уже по тому, как он вышел на сцену, было видно, какой он энергичный, собранный человек.
– Мне недавно пришлось слышать мнение, – начал Лев Давидович, – что времена великих открытий в физике давно миновали. Вы, вероятно, догадываетесь, что оно было высказано человеком несведущим. Уверен, что среди вас таких легковерных людей нет. Хочу вас заверить, что вы еще будете свидетелями многих потрясающих открытий, а если будете работать в этой области знаний, то, быть может, и на вашу долю выпадет счастье заглянуть в современные тайны природы.
Мы находимся на пороге великих открытий, мы подошли к ним вплотную. Сейчас основной проблемой физики в области раскрытия законов природы является построение теории, которая, хотя еще и не существует, носит название теории элементарных частиц. Эта теория должна объяснить, почему в природе существуют именно эти элементарные частицы, а не какие-либо другие, и установить основные законы взаимодействия этих частиц друг с другом (за исключением электромагнитных, законы которых уже известны).
Не физику трудно описать пути, по которым могут идти поиски решений этой проблемы. Ясно только, что при этом придется отказаться еще от какой-то части наших привычных представлений, уцелевших от предшествующих разрушений.
Если не залезать в слишком далекое прошлое, то основными колоссами, на которых держится современная физика, являются теория относительности, созданная в 1905 году, и квантовая механика, созданная в 1900—1927 годах. Эти теории являются самыми общими из известных нам законов природы, и дальнейшее развитие теоретической физики возможно лишь на пути дальнейшего их усовершенствования. Кроме того, эти теории научили нас тому, что нельзя подходить к изучению природы с предвзятой меркой представлений, заимствованных нами из нашего скромного жизненного опыта, что природа устроена бесконечно хитрее, чем люди когда-либо могли вообразить себе.
Ландау закончил выступление гимном физике:
– Не сомневайтесь в великих возможностях физики. Физика может объяснить любое увиденное в жизни явление.
Как знать, быть может, среди его слушателей были такие, которые после этой лекции решили посвятить свою жизнь науке.
Дау, как уже говорилось, никогда не был затворником. К нему постоянно приходили знакомые, и тогда начинались дружеские беседы, полные быстрых исчерпывающе точных реплик и острот. Если же приходилось остаться одному, Дау читал. По-видимому, понятие «нечего делать» было для него совершенно чуждым.
Как-то вечером заглянула супружеская чета: жена – актриса и муж – инженер, приятели Ландау еще по Ленинградскому университету. Муж заметил на тахте раскрытый том Карла Маркса.
– Дау, вы на досуге читаете Маркса?
– Я марксист.
– Но вы же не член партии.
– Я беспартийный марксист. – Немного помолчав, он добавил: – Ваши недоуменные вопросы напомнили мне историю о девушке, которая очень удивилась, когда узнала, что присутствующий на званом обеде Альберт Эйнштейн занимается физикой. «Я уже покончила с этим предметом в прошлом году», – сказала она Эйнштейну.
5 мая 1961 года Лев Давидович встречал своего старого учителя Нильса Бора и фру Маргарет. Бор приехал в Москву по приглашению Академии наук СССР.
На Шереметьевском аэродроме собралось много народу. Первым к трапу подбегает Ландау. Он обеими руками жмет руку своего учителя и весь светится от счастья. Бор растроганно улыбается и не сводит восхищенного взгляда с ученика.
Но в следующее мгновение Дау оттеснили журналисты. Они завладели Бором.
– Я давно связан с учеными вашей страны, – сказал Нильс Бор, – и убежден, что тесное сотрудничество людей науки приносит наилучшие результаты. После многих довоенных визитов в Советский Союз я не оставлял мысли приехать к вам снова. Мне хочется особо подчеркнуть огромные достижения всей советской науки, находящейся в непрерывном развитии.
Все дни, что Бор провел в Москве, он почти не разлучался с Дау. Они не виделись двадцать четыре года. За это время в жизни Бора произошло много событий. Нильс Бор был непримиримым борцом против фашизма. С фашизмом он столкнулся лицом к лицу. Многие его ученики попали под действие гитлеровских расистских законов. Бор взял на себя заботу об этих людях: они прибывали в Данию в таком состоянии, что жене Бора приходилось выхаживать некоторых. Дворец в Карлсберге стал землей обетованной для физиков, бежавших от фашистов.
Лицо у Бора было особенно грустным, когда он рассказывал о трагическом для Дании 9 апреля 1940 года – дне оккупации страны. Вторжение фашистов началось на рассвете, а к полудню все было закончено – маленькая страна, население которой составляло всего четыре с половиной миллиона человек, не могла противостоять гитлеровским ордам.
Эхо разгрома немцев под Сталинградом докатилось до оккупированной Дании – диверсии приняли массовый характер. Фашисты потребовали от правительства смертной казни для саботажников. Тогда правительство Дании ушло в отставку.
Стало известно, что в Берлине отдан приказ арестовать Нильса Бора и доставить его в Германию. Датские участники движения Сопротивления вывезли Бора и его жену в Швецию. Вначале он жил у Оскара Клейна. Вскоре обнаружилось, что за Бором следят немецкие шпионы. В октябре 1943 года в бомбовом отсеке английского бомбардировщика «Москит» Нильс Бор тайно покинул Швецию.
Бор не мог подробно рассказать об этом путешествии, потому что полпути был без сознания. Случилось непредвиденное: английские летчики дали своему пассажиру и шлем с наушниками, и кислородные приборы, и парашют, и сигнальные ракеты (на случай, если бы ему пришлось прыгнуть с парашютом в море), они предусмотрели все, но не проверили, подходит ли Бору шлем. А шлем оказался мал, наушники не доставали до ушей, и Бор не расслышал команды летчика: «Включить кислородные приборы».
Бор пришел в себя после посадки самолета близ Шотландии. Отсюда его отправили в Лондон на другом самолете. Через неделю в английскую столицу приехал Оге, единственный из сыновей Бора, который пошел по его стопам.
В Англии Бор узнал, как далеко продвинулось дело создания атомной бомбы. Одним из первых Бор понял, как важно обеспечить всемирное сотрудничество в области ядерной физики, предупредить какую бы то ни было возможность использования нового источника энергии для массового уничтожения людей. Человек, открытия которого ускорили создание атомной бомбы, чувствовал особую ответственность за судьбу цивилизации.
Бор самым подробным образом рассказал Ландау о том, какие большие проблемы он возлагал на добрую волю людей, стоящих у власти, и как велико было его разочарование, после того как он безуспешно пытался объяснить премьер-министру Великобритании Черчиллю всю опасность положения.
– Мы говорили на разных языках, – вспоминал Бор о беседе с Черчиллем. – Открытая разработка проблем мирного атома – наивернейшее средство парализовать агрессивные замыслы. Для этого нужен свободный обмен научной информацией. В противном случае начнется бездумная гонка вооружений, которая превратит нашу планету в пороховой погреб, готовый каждую минуту рассыпаться на куски.
Бор рассказал, как из Англии он уехал в США, как интенсивно работал там. Только в конце лета 1945 года он вернулся на родину.
Нильс Бор был почетным гостем на веселом студенческом празднике физического факультета МГУ. Праздник этот назывался «праздником Архимеда». Проводился он на площади перед университетом. Здесь собралось несколько тысяч студентов. Бор выступил перед ними с речью, которую переводил Ландау. Слушали Бора с восторгом.
После окончания веселого представления Бор записал в книгу почетных гостей МГУ:
«Для меня было большим наслаждением и вдохновляющим переживанием посетить величественные здания Московского университета, познакомиться с превосходными условиями, созданными в его стенах для обучения и исследований во всех сферах знаний, встретиться со многими прославленными учеными, которые с энтузиазмом отдают свои силы важным научным изысканиям и делу воспитания бесчисленных студентов этого великого университета. Моя убежденность в том, что эти усилия будут вознаграждены громадными успехами, особенно окрепла после общения со студентами-физиками, чей единый коллектив, я полагаю, не имеет себе равных нигде в мире. Артистизм и чувство юмора, проявившиеся в из ежегодном празднестве в честь Архимеда и его заслуг перед человечеством, произвели на мою жену и на меня действительно неизгладимое впечатление.
Нильс Бор 7 мая 1961 года».
– Как он счастлив, – говорила о муже госпожа Маргарет Бор, – что Ландау здоров и жизнерадостен. У нас одно время ходили нелепые слухи, что ему плохо живется. А на самом деле из учеников Нильса Дау меньше всех изменился. Хотя прошло почти тридцать лет, как мы познакомились.
В Москве семидесятипятилетнему Бору пришлось очень много выступать. Во время его выступления в Физическом институте Академии наук СССР произошла ошибка в переводе, о которой впоследствии много говорили и писали. У Бора спросили:
– Как вам удалось создать первоклассную школу физиков?
Бор ответил:
– По-видимому, это удалось потому, что я никогда не боялся показать своим ученикам, что я глупее их.
Евгений Михайлович Лифшиц, переводивший выступление Бора, перевел эти слова так:
– По-видимому, это удалось потому, что я никогда не стеснялся заявить своим ученикам, что они дураки.
В зале поднялся шум и смех. Евгений Михайлович переспросил у Бора, что он сказал, перевел фразу правильно и извинился перед аудиторией за случайную оговорку.
– Это не случайная оговорка, – возразил Петр Леонидович Капица с места. – Она выражает принципиальное различие между школой Бора и школой Ландау, к которой принадлежит Лифшиц.
Реплика Капицы вызвала в аудитории аплодисменты. Бор и Ландау смеялись громче всех.
Спустя полгода жена Бора госпожа Маргарет Бор писала в новогоднем поздравлении Дау и Коре:
«Дорогие друзья, мы что ни день вспоминаем о вас, о счастливых днях, проведенных в Москве минувшей весной, и о чудесном дне в вашем доме. Надеемся снова встретиться с вами в недалеком будущем.На поздравительную открытку была наклеена фотография – дом под соломенной крышей. Березы, а по дорожке идет Нильс Бор. Взглянув на фотографию, Дау улыбнулся:
С наилучшими пожеланиями
М.Б.».
– Это Тисвилле, «вересковый домик». Когда над его дверью Нильс прибил подкову, у него спросили: «Неужели вы верите, что подкова приносит счастье?», на что он ответил: «Нет, не верю. Это предрассудок. Но, говорят, она приносит счастье даже тем, кто не верит».
Как ни ленился Дау водить пером, популярные статьи он тоже писал. Взять хотя бы главу «Трагедия света» из научно-популярной брошюры «Что такое теория относительности» (соавтором Дау на этот раз был его старый друг Юрий Борисович Румер):
«...Истинная теория явления отличается от простого пересказывания известных фактов учеными словами именно тем, что из нее следует гораздо больше, нежели дают сами факты, на которых она основывается...Ограничиваясь одними рассуждениями, мы уподобились бы некоторым древним философам, пытавшимся добавить законы природы из собственной головы. При этом неизбежно возникает опасность, что построенный таким образом мир при всех своих достоинствах окажется весьма мало похожим на действительный.
Верховным судьей всякой физической теории является опыт. А потому, не ограничиваясь рассуждениями о том, как должен распространяться свет в движущемся поезде, следует обратиться к опытам, которые покажут, как он распространяется в этих условиях на самом деле.
Конструкторы проектируют и будут проектировать свои двигатели, пользуясь законами старой физики, потому что поправки на теорию относительности имеют гораздо меньше влияния на их машины, чем микроб, севший, скажем, на маховик... Но зато физик, наблюдающий столкновение атомных ядер и не учитывающий изменения массы при ядерных превращениях, должен быть изгнан из лаборатории за невежество.
Соотношение между физикой, учитывающей теорию относительности, именуемой иначе релятивистской, и старой физикой, которую называют классической, – примерно такое же, как между высшей геодезией, учитывающей шарообразность Земли, и низшей геодезией, пренебрегающей этой шарообразностью...Релятивистская физика должна учитывать относительность размеров тела и промежутков времени между двумя событиями – в противоположность классической, для которой этой относительности не существует.
Однако всякая попытка сочетать конечную скорость света с сохранением старых представлений о пространстве и времени ставит нас в глупое положение человека, который знает, что Земля шарообразна, но уверен, что вертикаль того города, где он живет, есть абсолютная вертикаль, и опасается уходить далеко от места своего жительства, дабы не скатиться кубарем в мировое пространство».
Первое издание книги «Что такое теория относительности» вышло в свет в издательстве «Советская Россия» в 1959 году очень маленьким тиражом – всего 15 тысяч экземпляров (в 1963 году вышло второе издание тиражом 100 тысяч экземпляров). Не прошло и года со дня появления книги, как она была издана в Англии в отличном переводе профессора математической физики Эдинбургского университета Н. Кеммера. «Эта книга является не только блестящим вкладом в научно-популярную литературу, но также показывает в новом и привлекательном аспекте развитие научной мысли в России», – говорится в предисловии к английскому изданию.
Вместе с профессором Румером Ландау писал для газеты «Известия» статью «Парадокс времени»:
«Парадокс времени
20 сентября 1519 года флотилия Магеллана отчалила от берегов Испании и начала первое в истории человечества кругосветное плавание. Завершить его удалось лишь одному короблю. Он прибыл к островам Зеленого Мыса в июле 1522 года.
Моряки, отпущенные на берег, возвратились с поразившей их вестью: на суше четверг, тогда как на корабле, судя по календарю, только среда. Плывшие все время на запад моряки каким-то непонятным образом потеряли один день, и эта загадка взволновала образованных людей XVI столетия примерно так же, как волнует сейчас наших современников теория относительности.
Ученые вскоре объяснили загадку. Просто-напросто моряки своим первым кругосветным плаванием доказали, что Земля вращается вокруг оси, делая за сутки полный оборот. Моряки подтвердили то, что за четыреста лет до нашей эры Гераклид Понтийский высказал как смелую научную гипотезу.
В наше время образованных людей волнуют разговоры о том, что из теории относительности вытекает принципиальная возможность построить машину времени для путешествия в будущее. Что эта машина мыслится как космическая ракета, летящая со скоростью, близкой к скорости света. Что космонавт после путешествия в такой ракете, сам оставаясь молодым, увидит своих сверстников сильно постаревшими, то есть, иначе говоря, попадет в будущее.
Справедливы ли эти предположения? Да, справедливы. Более того, мы располагаем сейчас экспериментальными средствами, чтобы доказать принципиальную возможность создания машины времени, хотя до практического воплощения подобной машины, вероятно, еще очень и очень далеко.
Со времени создания теории относительности Альбертом Эйнштейном прошло более полувека. За это время теория относительности стала краеугольным камнем современной физики. Сегодня физика без теории относительности столь же немыслима, как и без представления об атомно-молекулярной структуре вещества. Теория относительности не только подтверждена огромным количеством опытных фактов, но и нашла инженерно-техническое применение в современных ускорителях заряженных частиц, при расчете ядерных реакторов и т. д.
И уж если следствия теории относительности проверены высшим судьей научного познания – практикой, то теория верна, как бы странно ни выглядели для неспециалиста ее положения.
Конечно, теория относительности принадлежит к числу «трудных» теорий, и нельзя от каждого читателя требовать свободного обращения с ее довольно сложным математическим аппаратом. Однако при помощи нескольких элементарных формул (за помещение их в статье мы просим прощения у читателей и у наборщиков) существо дела можно изложить сравнительно просто.
Вот как выглядит формула, которая связывает изменение длительности промежутков времени Т между двумя любыми событиями по “земным” и “ракетным” часам со скоростью движения ракеты:
Здесь V – скорость движения ракеты относительно Земли, C – скорость света, равная 300 000 километров в секунду.
Связь между средним временем распада мю-мезона, измеренным по лабораторным часам, и скоростью его движения описывается формулой:
Из теории относительности вытекает, что на Земле и на космической ракете время течет по-разному, то есть ход любых часов и протекание любых биологических процессов на ракете происходит медленнее, чем на Земле. Длительность промежутков времени между двумя любыми событиями по «земным» часам и по «ракетным» часам связаны простой формулой. Оказывается, их отношение зависит от отношения квадрата скорости ракеты относительно Земли к квадрату скорости света. (Напомним, что скорость света равна 300 000 километров в секунду.)
Зависимость эта такова, что, пока скорость ракеты мала по сравнению со скоростью света, различие длительностей промежутков времени между двумя любыми событиями на ракете и на Земле настолько ничтожно, что им можно и должно пренебречь.
Иное дело, если бы удалось построить ракету, летящую со скоростью, близкой к скорости света, например со скоростью 240 000 километров в секунду. На такой ракете можно было бы предпринять полет к Сириусу и обратно.
Сириус находится от нас на таком большом расстоянии, что свету нужно шесть лет, чтобы его преодолеть. (Напомним для сравнения, что от Солнца свет доходит к нам в течение всего лишь восьми минут.) Легко подсчитать время, которое потребуется для полета ракеты со скоростью 240 000 километров в секунду по маршруту Земля – Сириус и обратно. По “земным” часам и календарям для такого рейса понадобится пятнадцать лет.
Если мы теперь подсчитаем время, затраченное на этот рейс космонавтом (по его часам), то окажется, что оно равно девяти годам. Итак, космонавт прилетит обратно “омоложенным” на 15 – 9 = 6 лет. Другими словами, подобная ракета позволит космонавту за девять лет “путешествия во времени” попасть в будущее, отстоящее от него на шесть лет. Увеличивая скорость ракеты, можно совершать путешествия во все более и более отдаленное будущее.
Отметим, что из теории относительности следует принципиальная возможность создания машины времени только для путешествия в будущее. Напрасно даже надеяться, что дальнейшее развитие науки позволит нам путешествовать в прошлое. Иначе пришлось бы признать принципиально возможными нелепейшие ситуации. В самом деле, отправившись в прошлое, можно было бы очутиться в абсурдном положении человека, родители которого еще не появились на свет. Путешествие же в будущее таит в себе лишь кажущиеся противоречия.
Каковы же технические перспективы возможности построить машину времени?
При ближайшем рассмотрении они оказываются крайне мизерными. В самом деле, энергия движущейся ракеты, вес которой предельно скромен – одна тонна, при полете со скоростью 240 000 километров в секунду равна примерно 215 000 000 000 000 киловатт-часов. Столько энергии вырабатывается на всем земном шаре за несколько месяцев.
А ведь ракету надо еще разгонять в начале путешествия и затормаживать при его завершении, чтобы можно было безопасно приземляться. Если пользоваться современными ракетными двигателями, для этого потребовалось бы совершенно фантастическая энергия. Но даже если удастся сконструировать ракетный двигатель, выбрасывающий продукты сгорания с наибольшей возможной скоростью – скоростью света, то и тогда пришлось бы израсходовать энергию, примерно раз в двести большую указанной выше. Итак, на путешествие в будущее в самом лучшем случае понадобится столько энергии, сколько производится на всем земном шаре за несколько десятилетий. Сейчас это явно не по карману человечеству и вряд ли окажется доступным даже в отдаленном будущем. Мы уже не говорим о том, что при таких скоростях движения каждая встречная пылинка превратится в опасный снаряд.
Значит ли это, что у нас нет возможности экспериментально проверить замедление хода времени в ракете, летящей со скоростью, близкой к световой? Вовсе нет! Приведенная нами формула проверена на опыте. У нас нет возможности отправить в полет космонавта на ракете со скоростью, сравнимой со скоростью света. Но мы можем проверить формулы теории относительности на элементарных частицах, входящих в состав космических лучей, из которых многие, как показывает опыт, летят со скоростью, близкой к скорости света.