Воспоминания о Л. Д. Ландау

Из Ленинграда прибыло пополнение — четыре молодых человека — И. Я. Померанчук, Н. Е. Алексеевский, А. К. Кикоин и С. С. Шалыт, которым предстояло выполнить дипломные работы в УФТИ. Первый из них пошел к Ландау, а остальные трое к Л. В. Шубникову.

Нас стало четверо. И. Я. Померанчук, быстро сдавший теорминимум, органически вошел в группу Ландау. (Ландау начал: называть его Чуком.) Ландау стал в подлинном смысле слова кумиром Чука на всю жизнь, и как-то впоследствии Чук говорил, что за Ландау он пошел бы на каторгу.

Дипломная работа Чука касалась свойств металлов при очень низких температурах. Первым делом для этой цели нужно было изучить теорию металлов, но без излишней мишуры и ненужных деталей. Для этого очень подходящей оказалась обзорная статья Р. Пайерлса в «Ergebnisse der exakten Naturwissenschaften», написанная по-немецки. Статью эту вместе с Чуком изучал и я. Ландау и нам вслед за ним нравилось в этой статье то, что в ней с самого начала электрон рассматривается не как свободная частица, а как некоторая квазичастица, обладающая определенными энергией и квазиимпульсом, причем зависимость энергии от квазиимпульса может быть произвольной. Впоследствии эту зависимость, которую стали называть произвольным законом дисперсии, вроде бы «переоткрыли» заново, хотя она была известна с 1928 г. после классической работы Ф. Блоха. Не дай бог, если бы при изучении свойств электронов проводимости в металле в материалах, представляемых Ландау, или, как мы их называли, формулярах, он увидел бы квадратичный, а не произвольный закон дисперсии — был бы колоссальный «разгон»! Используя общий закон дисперсии электронов в кристалле, Чук вывел формулу для температурной зависимости электропроводности металла, обусловленной взаимодействием электронов друг с другом. Этот важный результат вместе с исследованием термоЭДС металлов стал основой дипломной работы Померанчука, которую он успешно защитил в Ленинграде.

Примерно в то же время в число сотрудников теоротдела был принят иностранный гражданин Л. Тисса, который был участником международной теоретической конференции, созванной Ландау. Ландау произвел на него такое сильное впечатление, что он решил стать его учеником и выхлопотал себе разрешение быть зачисленным в УФТИ. После сдачи теорминимума Ландау поручил ему исследовать образование электронно-позитронных пар при β-распаде.

После защиты дипломной работы Чук возвратился в Харьков и был принят на работу в УФТИ. С этого времени мы стали близкими друзьями и начался длительный период нашей совместной с ним работы, продолжавшийся до смерти И. Я. Померанчука.

Первой работой, которую Ландау поручил нам, было исследование рассеяния света светом — эффекта, который возможен в электродинамике вакуума, основанной на теории Дирака. На этой работе следует остановиться особо, так как она входила в круг основных задач квантовой электродинамики того времени, основывающейся на релятивистской квантовой механике электрона Дирака.

Релятивистская квантовая механика Дирака была вершиной теорфизики того времени. Из релятивистского уравнения Дирака вместе с принятой в то время интерпретацией отрицательных уровней энергии электрона вытекал ряд замечательных выводов. Помимо образования и аннигиляции электронно-позитронных пар, к ним относились рассеяние фотона фотоном и когерентное рассеяние фотона электростатическим полем, например полем ядра (эффект Дельбрюка).

Об образовании пар при столкновении тяжелых частиц, а также при β-распаде речь шла уже выше (этими задачами занимались Е. М. Лифшиц и Л. Тисса). Новые же эффекты — рассеяние фотона фотоном и рассеяние фотона в поле ядра — Ландау поручил нам с Чуком. Эффекты представлялись столь интересными, что, как мы выяснили очень скоро, ими занимался не кто иной, как сам В. Гейзенберг.

В отличие от образования пар эти эффекты относились к высшим приближениям теории вомущений: они были эффектами 4-го порядка, в то время как образование пар представляет собой эффект 2-го порядка.

С высшими приближениями в те времена еще не работали. К тому же существовало убеждение, что высшие приближения всегда приводят к бессмысленным физическим результатам.

Гейзенберг был первым, кто не побоялся трудностей и вместе со своим учеником Эйлером нашел поправку к функции Лагранжа свободного электромагнитного поля, обусловленную дираковским «морем» электронов на отрицательных уровнях. Более того, он нашел правильное выражение для функции Лагранжа свободного электромагнитного поля, учитывающего это «море». Из этой функции Лагранжа вытекали нелинейные электродинамические эффекты в вакууме, такие, как рассеяние света светом. В этом отношении Гейзенберг «обскакал» Ландау, который хотн и понимал всю картину в целом, но не успел или не смог найти эту функцию Лагранжа.

К началу нашей деятельности функция Лагранжа уже была найдена, и работу Гейзенберга Ландау назвал героической. На Ландау был не из тех, кто быстро сдавался и опускал руки. Он сразу догадался, что Гейзенберг решил только часть задачи, хотя, может быть, и самую красивую ее часть.