Автор книги, лауреат Государственных премий, почти сорок лет возглавлял созданный им в Тбилиси Институт физики.

Ландау как таковой

Характерные особенности его фигуры таковы, что их несподручно выражать словом “телосложение”. Это он, Ландау, пустил в ход выражение “теловычитание”, использованное впоследствии Граниным для характеристики Дана — одного из действующих лиц его романа “Иду на грозу”.

Льва Давидовича я знаю очень давно — с 1931 года. Я был студентом четвертого курса Ленинградского политехнического института, когда к нам в аудиторию вошел очень молодой человек — двадцатитрехлетний профессор Ландау, только что возвратившийся из длительной поездки по европейским научным центрам, куда он был командирован по окончании Ленинградского университета.

В его лекциях не было и тени формализма. Он избегал громоздких выводов и математических сложностей. Но когда на доске появлялась очередная, на вид простая формула, то за ней всегда стоял огромный математический аппарат, которым он владел безупречно и знания которого требовал от всех окружающих. Рассказывая студентам об электродинамике, он часто опирался на интуицию, еще чаще — на соображения о симметрии или размерностях и вкладывал в каждую свою фразу глубокий физический смысл, который часто оказывался труднее самых трудных математических выкладок.

Мы, студенты, считали, что он нас немного “дрейфит”. Впоследствии, когда ему говорили об этом, вспоминая прошлое, он всегда кричал в ответ тонким голосом: “Чепуха!” — и даже немного обижался.

Мы часто бывали у него дома и подолгу спорили о разных разностях. Его суждения были всегда предельно резкими — и в мыслях и во вкусах та же остро-угловатость, что и во внешнем облике. Он или что-то очень любил, как любил, например, историю, которую знал досконально,— всех времен и всех народов,— или ненавидел и презирал, как презирал, например, оперу, куда он не ходил никогда и принципиально.

В ту пору молодая профессура уделяла много сил и вкладывала много страсти в ниспровержение установившихся норм преподавания физических дисциплин. Ландау и Бронштейн ниспровергали в Политехническом, другие физики — в Ленинградском университете. Почва была благодатная. Это была эпоха расцвета так называемого бригадно-лабораторного метода, когда студенты составляли учебные планы сами, сами выбирали себе лекторов и назначали себе такие предметы, о которых преподаватели порой и не слыхивали. Экзаменов не было. Профессора знакомились со студентами на “консультациях”, во время которых один из студентов задавал за всю бригаду вопросы преподавателю. Задавать вопросы студентам не полагалось. Если преподаватель был молод, то такая консультация зачастую выливалась для него в настоящий экзамен. Но у Ландау и Бронштейна мы сидели смирно — мы всецело были на их стороне в борьбе за новый подход к преподаванию теоретической физики.

Теория вероятностей, аналитическая механика, теория относительности — все это в те годы было яблоком раздора между математиками и физиками. Теоретики старой формации вели с группой Ландау ожесточенные споры. Аналитическую механику нам читали и математики и физики. От мнения подопытных кроликов зависело очень многое. Помню, как однажды я возвращался из института в обществе Бронштейна и одного из молодых и очень талантливых математиков. Все 40 минут пути шел спор о курсах аналитической механики. Страсти накалялись. Весь трамвайный вагон — сплошь студенты — напряженно прислушивался.

— Дау, я хотел спросить вас...

— Чушь!—кричал Ландау, не дослушав вопроса, и жаждущий немедленно скрывался за дверью.

Конечно, репертуар его выкриков был значительно богаче: “патология”, “ахинея”, “галиматья”, “ерунда”, “глупости”, “позор говорить такие вещи” — необычайно разнообразили слышимую реакцию Дау на задаваемые ему вопросы.

Моей способностью задавать ему вопросы широко пользовались другие, и мне иногда приходилось задавать чужие вопросы. Ответы порой казались мне не очень интересными, коль скоро они не касались меня, и я их плохо слушал или бестолково доносил до подлинного автора вопроса. Тогда мне доставалось, но уже не от Дау, а от вопрошавшего. Не раз я говорил: — Дау, почему вы так нетерпимы к чужим недостаткам и готовы сожрать человека живьем только за то, что он задал вам вопрос в недостаточно продуманной форме?

— Что вы, Элевтерчик,— говорил Дау.— Я никогда и никого не обижаю, я никогда никого не сожрал, я вовсе не язычник. Наоборот, я полон христианского смирения. Просто я выполняю свой долг христианина и защищаю науку от нападок на нее со стороны...

— Ну вот уж и христианин,— говорил я, переводя разговор на его любимую тему.— Вы, как минимум, магометанин: вас полностью изобличают ваши взгляды на взаимоотношения с женщинами.

— Я не отрицаю,— возражал мне Дау,— что я красивист. Но это еще не значит, что я магометанин. Зато вы типичный душист, и я вас за это презираю! Фу! Как можно быть душистом? Послушайте! — кричал он проходившим мимо.— У нас объявился новый душист. Это Элевтер, который больше всего ценит в женщине душу вместо того, чтобы любить ее за красоту. А еще грузин! А еще усы носит! Как вам не стыдно быть душистом!— восклицал он театрализованным голосом.

Разговаривать на подобные темы он мог до бесконечности, притом был крупным теоретиком в этой области. Например, изобрел “модуль города” и подсчитал его для многих городов. Модуль Ландау — это отношение числа красивых женщин к общему числу женщин. Ходили слухи — впрочем, им не отрицаемые,— что он даже записывал адреса и телефоны своих знакомых не в алфавитном порядке, а в порядке убывающей красоты.

Как и все истинно талантливые люди, он был полон противоречий. Создавал себе репутацию человека нехраброго, а в действительности постоянно совершал очень смелые поступки. Да хотя бы его многолетняя борьба за свои взгляды на науку и ее преподавание — разве это не смелость? По существу, Ландау был очень добрым человеком и, несмотря па все свои наскоки, несмотря на воинственные выкрики в адрес тех, с кем он не соглашался, всегда готов был оказать любому материальную помощь. Но, внушив себе, что тот или иной человек — плохой физик, Ландау сохранял это представление (часто неправильное) на многие годы.

Можно предполагать, что он пополнял свои феноменальные знания исключительно на слух, главным образом на своих семинарах по теоретической физике, на которые стекались все его бывшие и теперешние ученики независимо от того, где они работали. Как правило, на каждом семинаре докладывалось по нескольку статей из новых журналов, причем все эти статьи докладывал один человек — очередной докладчик. Перебивая докладчика, которому приходилось подолгу работать над каждой статьей, чтобы разобраться в ней как следует, Ландау командовал: “Пропусти — это совершенно понятно” — или: “Пропусти — это чушь, я уже вижу, что вывод неправилен”.

Его творчество не распадалось на две части, как это обычно бывает: первая — написание некоторого уравнения и решение, сползающее с кончика пера вместе с каплей чернил, и вторая — отыскание физической сущности полученного решения. У Ландау физическое мышление полностью сливалось с мышлением математическим.

В пору, когда Ландау работал, например, над теорией космических лучей, было известно только, что они состоят из фотонов и электронов. За прошедшие годы к ним прибавились мю, пи- и К-мезоны, протоны и нейтроны, гипероны и другие элементарные частицы. Но к тому, что сделал Ландау в теории космических лучей, можно только добавлять. Изменять там нечего. Такое в физике случается редко. Он — классик.

Я многое сказал о Дау, кроме самого важного — как он работал. Увы! Я не могу рассказать об этом, несмотря на то что наблюдал его много лет подряд.

— Как же, как же,—сказал он,— я приблизительно помню, что там должно получаться, но точной формулы сейчас сказать не могу.

— А где об этом можно прочесть?— спросил я.

— Вы нигде не прочтете, потому что эта задача никем не была решена.

— Так откуда же вам известно хотя бы приблизительно, каков должен быть ответ?

— Э, старое дело! Это еще было в Казани во время эвакуации. У меня разболелся зуб, и мне пришлось долго сидеть в приемной у врача. Мне было скучно, и я придумал себе эту же задачу и решил ее на клочке бумаги.

— Решите теперь заново,— упрашивал я.

— Лень!—ответил Дау, часто ссылавшийся на свою в действительности не существовавшую леность.

...Нет, я положительно не знаю, когда работал Ландау. Единственное, что осталось мной не обследованным,— это часы, в какие он уединялся с Женей Лиф-шицем.

— Дау, Элевтер! Идите, я вас покормлю!—кричала снизу его жена.

— Коруша! Меня Элевтер не пускает,— ябедничал Дау.

— Рабочий день кончен, и надо развлекаться,— заявлял он.

— А куда вы идете?

— Константин Симонов — великолепный поэт?!— кричал он на меня.

— Я на этот мюзик-холл и за деньги носа не покажу,— нападал на Дау в свою очередь я.

— Не говорите глупости! Ерунда! Там красивейшие девушки... Известный душист! У вас не вкус, а черт знает что такое!—с этим криком он сбегал с лестницы и исчезал, а я шел к себе домой и переживал заново последние эксперименты Капицы и новую теорию Ландау.

— Моряки тоже говорят о живой и мертвой воде. Они, кстати, и цветом различаются. Не дай бог попасть кораблю в мертвую воду. Хоть все механизмы работают хорошо, а его ход в мертвой воде все не тот.

— Боюсь, Алексей Николаевич, что в данной ситуации ваша аналогия не совсем правильна: живую и мертвую жидкости в гелии-II совершенно нельзя разделить — они как бы растворены одна в другой.

Более всего меня поразил предсказанный Ландау опыт с вращением гелия: нормальная компонента (“живая”) должна была вращаться вместе со стаканом, а сверхтекучая (“мертвая”) — оставаться неподвижной.

Структура тепла

Уже со школьных лет мы привыкаем к тому, что тепловое движение атомов в твердом теле или жидкости можно представить себе в виде их колебаний вблизи положений равновесия. Однако тепловые колебания соседних атомов не вполне независимы друг от друга — между ними имеется определенная корреляция. Эта корреляция связана с силами взаимодействия между соседними атомами. Предположим, что мы “нагрели один атом”, то есть сообщили кинетическую энергию только одному из них. Благодаря этому атом начнет отклоняться от положения равновесия (тем больше, чем сильнее мы его “нагрели”) и потянет за собой соседние атомы, те в свою очередь потянут своих соседей и так далее. Таким образом “нагревание одного атома” приведет к возникновению упругой волны.

Наличием фононов объясняются тепловые свойства всех твердых тел при низких температурах. Тепловые свойства жидкого водорода или ожиженных благородных газов — неона, аргона и других, которые при нормальном давлении не замерзают вплоть до температуры в 20—30° по абсолютной шкале, также могут быть объяснены особенностями поведения фононов.

Но свойства жидкого гелия, единственной жидкости, не замерзающей даже при абсолютном нуле, с помощью только одних фононов объяснить нельзя — это доказал Ландау.

Он догадался, что свойства жидкого гелия могут быть поняты только в том случае, если предположить, что тепловое движение в нем осуществляют два типа квазичастиц. Первый — это обычные фононы. Второй он назвал “ротонами”, от слова “rotation” — вращение (предполагалось, что атомы гелия могут группироваться по нескольку штук вместе, образуя хоровод; впоследствии такое представление оказалось неправильным).

Совершенно интуитивно Ландау предположил, что в отличие от фононов, число которых связано с ростом температуры кубической зависимостью, число ротонов увеличивается приблизительно по экспоненциальному закону. И что для возникновения ротона — опять-таки в отличие от фонона — требуется затратить определенную порцию энергии. Эту минимальную энергию Ландау назвал энергетической щелью. Энергетическая щель — важнейший параметр в теории сверхтекучести, она в значительной степени определяет сущность этого явления, отличая жидкий гелий от всех других, неквантовых, классических жидкостей.

Подводя к жидкому гелию при абсолютном нуле тепло, мы будем порождать в нем тепловые возбуждения — фононы и ротоны. Но свойства этих квазичастиц таковы, что они могут вовлечь в тепловое движение только относительно небольшое количество жидкости.

Чем больше ротонов и фононов, тем большее количество жидкости участвует в тепловом движении. Наконец (лямбда-точка!) число квазичастиц становится так велико, что уже вся жидкость оказывается вовлеченной в тепловое движение. Все удивительные свойства жидкого гелия-II пропадают, и он превращается в тривиальную классическую жидкость — в гелий-I.

Что же следует из того, что в гелии в каждый данный момент в тепловое движение вовлечена только часть атомов, притом во всякое мгновение — разные атомы? Испытывать трение могут только те участки жидкости, в которых в данный момент есть тепло: трение всегда связано с выделением тепла. Поэтому при протекании через тонкие капилляры и щели такие участки жидкости будут тормозиться. А участки, лишенные тепла, будут просачиваться через тончайшие зазоры, не испытывая трения. Отсюда следует, что жидкость можно отфильтровать от содержащегося в ней тепла чисто механическим образом. Этим и воспользовался Капица, когда он измерял вязкость гелия по скорости его протекания через щель или когда он заставлял втекать в бульбочку навстречу выделявшемуся в ней теплу тонкий слой жидкости, теплосодержание которого оказалось равным нулю.

Совокупность участков жидкости, охваченных тепловым движением (в следующее мгновение тепловые возбуждения покинут их для того, чтобы вовлечь в тепловой хаос соседние участки), Ландау назвал нормальной компонентой. Совокупность же тех участков, в которых в данный момент тепла нет (но, может быть, оно появится в них в следующее мгновение), была названа им сверхтекучей компонентой. Гелий-II — это как бы смесь двух компонент, обладающих диаметрально противоположными свойствами. Если нагревать гелий-II, то нормальная компонента будет стремиться в более холодные части жидкости. а сверхтекучая — навстречу теплу. И хотя жидкость будет неподвижна как целое, обе компоненты потекут навстречу друг другу, выравнивая температуру во всем объеме.

Мне везет

— Когда сможете вернуться в институт?— спросил меня Петр Леонидович.

— Вероятно, смогу начать работу в январе.

— А в каком амплуа вы предпочитали бы начать работу у нас?

— Пожалуй, докторантом,— ответил я.— Пожалуй, так легче будет освободиться...

— Вы хотите продолжать исследования по сверхпроводимости?

— Нет, Петр Леонидович. Я мечтаю заняться сверхтекучестью. В развитие ваших последних работ и теоретических исследований Дау.

— Сверхтекучестью...— неопределенно произнес Капица и добавил: — Ну ладно, о деталях вашей работы мы поговорим после вашего приезда, а пока что езжайте и постарайтесь поскорее освободиться. Я, в свою очередь, предприму шаги, необходимые для вашего зачисления в докторантуру.

— Чем собираетесь заниматься?

— Я продумал большую программу экспериментов по сверхтекучести...

— По сверхтекучести? (Пауза.) Знаете, Элевтер, когда я приехал в Кембридж, Резерфорд спросил меня: “Чем вы хотите заниматься?” — “Альфа-частицами”,— ответил я. “Но альфа-частицами занимаюсь я”,— обрезал Резерфорд. И мне стало ясно, что я должен выбрать другую область исследования. Правда, я вскоре приобщился к тому, чем занимался сам Резерфорд.

— Но Петр Леонидович! — почти прошептал я.— Я понял вас в тот раз так, что вы согласны...

— Ну ладно, бог с вами. Начните тогда с того, на чем остановился перед войной я. Начните с измерения критических скоростей. Располагайтесь в большой комнате, там уже работают трое моих сотрудников, в частности Пешков. Он тоже изучает сверхтекучесть.

Роэнкро

В эксперименте, который был мной задуман, оставаться в покое должна была сверхтекучая компонента, а участвовать в движении прибора — нормальная компонента.

Если прибор заполнить жидким гелием-II, температура которого близка к лямбда-точке, то есть к 2,17 К, то момент инерции и период колебаний должны быть максимальными, а при абсолютном нуле — одинаковыми как для пустого прибора, так и для прибора, заполненного жидким гелием-II. В одном случае весь жидкий гелий был бы неподвижен, в другом — он весь находился бы в движении.

Каждой температуре жидкого гелия-II соответствует свое определенное количество тепловых квантов, а следовательно, и свое определенное количество вещества, ведущего себя как нормальная вязкая жидкость. Количество этого вещества в одном кубическом сантиметре получило название плотности нормальной компоненты и обозначение, составленное из греческой и латинской букв rn (“ро-эн”). Плотность невязкой, сверхтекучей компоненты обозначается символом rs (“ро-эс”). Сумма rn + rs равна обычной плотности жидкого гелия r, и потому отношение rn/r (физики скороговоркой произносят его “роэнкро”) — важнейший параметр жидкого гелия-II.

Выполнить задуманный мной опыт было довольно трудно по трем причинам. Во-первых, вязкость даже жидкого гелия-I — полностью нормальной жидкости — почти в 1000 раз меньше, чем вязкость воды при комнатной температуре. Стало быть, для того, чтобы увлечь весь жидкий гелий-I, находящийся между соседними лепестками, расстояния между ними должны быть очень маленькими. Расчет показал, что они не должны превышать 0,02 сантиметра.

Сто совершенно параллельных дисков: толщина каждого — одна тысячная, расстояние между ними — две сотых сантиметра. Зато — возможность определить роэнкро!

— Неужели вы в самом деле сможете измерить, как изменяется с температурой плотность нормальной компоненты?

— Попытаюсь, во всяком случае,— отвечаю уклончиво, боясь взять на себя всю полноту ответственности за будущее науки.

— Дау говорил мне, что вы взялись за определение роэнкро? Если вам это удастся, это будет очень здорово!—сказал мне Лифшиц через несколько дней после разговора с Ландау.

— Ты действительно сможешь открыть закон убывания роэн с понижением температуры?— спросил Мигдал.

— Смогу открыть!

— Вы скоро сможете сообщить данные о роэнкро?— вцепился в меня Смородинский.— Теоретики в них очень нуждаются.

— Скоро, Яша, дорогой, скоро.

Возле моего стола то и дело возникают фигуры интересующихся и сочувствующих: ученые, аспиранты, студенты, механики. Одни говорят “выйдет”, другие — “не выйдет”, третьи — “да ты нажми”, четвертые — “когда же?”. Хороша обстановка для работы!

И ведь это 1945 год. Еще идет война. Нет ни необходимых материалов, ни приборов. Часть оборудования не перенесла двойной транспортировки — в эвакуацию и из эвакуации. Кое-что институт оставил в Казани. Не было ни дьюаров, ни форвакуумного насоса, ни вакуумной резины. Все приходилось занимать, выпрашивать, выклянчивать.

— Ну, где у вас тут приборчик, которым вы собираетесь измерить плотность нормальной компоненты?

— Пока не готов, Петр Леонидович.

— А чем вы занимаетесь?— недовольным тоном спросил Капица.

— Ведь я здесь только полтора месяца... Вот успел сделать макет и собираюсь испытать его. Всего как два дня фольгу для прибора достал.

— Я не пойму,— сказал Капица,— вы приехали ко мне в игрушки играть, что ли?

— Причем тут игрушки? Работаю, как умею, не правится — могу уехать...

— Что вы там натворили?

— Ничего...

— А почему же Капица вышел от вас сам не свой от гнева? Я его спрашиваю: “Что с вами, Петр Леонидович?” А он махнул рукой и говорит: “Ну и гонористый парень, этот Андроников. Ничего ему сказать нельзя”. И ушел из института к себе в коттедж.

— Дело плохо,— говорю.

— Да уж не блестяще,— подтвердил Шальников.— Ираклия и Виву сюда выпишите с Арбата или сами к ним поедете?

— А ну вас, вечно одно и то же, не до шуток мне сейчас,— отмахнулся я от него, сел в автобус и поехал на Арбат к своим.

Наша лаборатория поняла это и всячески старалась вести себя так, чтобы мне ничто не мешало. Но поведение остальных было просто ужасным. Каждый раз, когда приходилось переживать один из напряженнейших моментов жизни, во время сборки стопки дисков, в комнату врывался кто-нибудь из посторонних и отвлекал мое внимание. Я делал неуверенное движение — и многочасовая работа шла насмарку.

Особенно я сошелся с Тумановым — мягким, интеллигентнейшим, очаровательным юношей, одинаково близким и теоретикам и экспериментаторам. Его рабочий день по сравнению с рабочим днем других сотрудников института был довольно рыхлым. По-видимому, это и была та главная причина, которая рассорила его с Ландау, чьим аспирантом он был, и привела в лагерь экспериментаторов. Зато у него был велик интерес к людям, его окружающим, и к тому, что они делают. Он оказывал любую помощь товарищам, и мы, перегруженные сверх меры, часто пользовались его услужливостью. В частности, он постоянно делал за меня расчеты.

Эксперимент

Теперь предстояло расчленить заготовку на алюминиевые и бумажные кружочки и выровнять их. Механический пресс стоит у моего стола в лаборатории, но алюминий — металл очень мягкий; не успеешь распрямить диск, глядишь, а он уже опять мятый. О том, чтобы такой диск взять в руки, не может быть и речи, от одного прикосновения на нем появляются изгибы и изломы.

Скидываю ноги с кровати, а в голове уже ясная картина: на каждом диске надо сделать ребра жесткости. И полная технология: необходимо на матрице сделать один круговой валик и концентричную этому валику канавку, высота и глубина которых равны толщине шайбы. Соответствующие канавка и валик, в точности таких же размеров, должны быть сделаны на пуансоне. И тут мне на помощь снова пришла высочайшая квалификация Гончарова, всегда готового выдать для науки все, на что он только был способен. Не будь Алексея Макарыча — не было бы и эксперимента, известного как “Андроникашвили-эксперимент”.

Стеклодув Петушков, машинисты ожижительных установок Яковлев и Мрыша, механики и токари Минаков, Арефьев, Гончаров, Христюк, Корольков — все это люди, сделавшие для меня гораздо больше, чем сделало большинство моих друзей и коллег по профессии. Без их доброго отношения, без их бескорыстной дружбы мои успехи в науке были бы совершенно невозможны.

“Последний штрих” пришел по безнадежности или по интуиции — не помню. Я взял два листа шероховатой бумаги, проложил между ними диск из алюминиевой фольги, вставил все это между пуансоном и матрицей и нажал на рукоятку пресса.

С трепетом разъединил листки бумаги и вынул металлический лепесток — совершенно плоский и жесткий. Но не блестящий, а матовый. Шероховатость, появившаяся на нем благодаря неровностям поверхности бумаги, приняла на себя (или, лучше сказать, разрядила) все напряжения, искажавшие форму лепестка.

Я слегка дунул — и легчайший листок отделился от стола и стал парить в воздухе.

Это была победа. И страшное волнение. Настало время собирать лепестки в стопку. Не прикасаясь к ним пальцами, подхватываю их лопаточкой из тонкой слюды и как бы роняю на ось, зажатую в миниатюрные тиски. Собрав стопку, заключаю ее в алюминиевую оболочку с толщиной стенки всего лишь в сотую долю сантиметра — шедевр, вышедший из рук Виктора Христюка. В этой эфемерной броне моему детищу были не страшны даже руки Ландау, которому я разрешил подержать прибор несколько секунд, что он и сделал с весьма понимающим видом.

В дьюар, в котором трепетно колотится о стенки моя стопка, залит жидкий гелий — и эксперимент начинается.

Главный тезис доказан

С точки зрения наших обычных представлений этого просто не может быть. Но гелий — жидкость не обычная, а квантовая. А квантовая механика имеет дело с системами, находящимися одновременно в различных квантовых состояниях. Наложение двух или нескольких состояний, или, как говорят, суперпозиция состояний, для квантовой механики — дело обычное. Правда, понятие о суперпозиции состояний было привычным для физиков, когда они говорили о явлениях микромира. Отныне масштабы применимости этого понятия возросли с размеров атомных орбит до размеров моего прибора.

— Надо бы поскорей показать кривую Дау. Он будет очень рад.

Уход Мигдала оставил меня в одиночестве. Мысли вихрились в голове, все время возвращаясь к различным этапам эксперимента. И хотя предшествующий ход событий вполне подготовил меня к свершившемуся, сейчас снова стало приходить в голову — да уж не удалось ли мне взвесить тепловые возбуждения и тем самым доказать реальность квазичастиц? Из способа описания квазичастицы превратились в реальность. Этого в эксперименте, предложенном Дау, было бы невозможно наблюдать.

“Неужели и стоит и движется? — повторял я про себя, как помешанный.— Но этого же не может быть!”

И тут я впервые ощутил, что настоящее научное открытие — это как раз то, что не может быть (с точки зрения суммы знаний, накопленных человечеством). Через тридцать лет к фразе: “Наука — это то, что не может быть” — я прибавил: “А то, что может быть,— это научно-технический прогресс”.

— В этой области температур у теории маленькая точность. Но основное, как вы понимаете, не в этом. Важно, что доказана возможность одновременного существования двух видов движения... Черт знает как красиво! Теперь будете знать, кто такой Ландау?!

— Впрочем, ваш эксперимент в известном смысле даже важнее того, который я предлагал вначале. Ведь вам удалось непосредственным образом взвесить нормальную компоненту, неотделимую от сверхтекучей.

Победной весной 1945 года праздновали 225-летие со дня основания Академии наук СССР. В Москву съехалось множество ученых из разных стран. По институту ходили французы, предводительствуемые супругами Жолио-Кюри. Знаменитый Ленгмюр — американский электровакуумщик, пользуясь насосом, носящим его имя, показывал, как получить в условиях лаборатории молнию. Эксперимент привлек много любопытных, и в комнату Шальникова, где это происходило, нельзя было пробиться. В другом помещении столпились англичане. Капица что-то долго объяснял им про мощные магнитные поля. Гости обращались с хозяином по-свойски, все время прерывая его возгласами “Питер!”,и, чтобы лучше видеть, влезали на стулья, на столы и даже перешагивали друг через друга.

Все иностранцы были поражены тем, что в СССР, в условиях войны, продолжали развиваться самые передовые исследования по физике низких температур. Через два или три месяца один из американских журналов напечатал статью, в которой говорилось об успехах в этой отрасли физики у нас в стране и сообщалось, что во многих университетах США <http://airbase.ru/hangar/usa/> “по примеру русских, не прекращавших научную работу в этой области даже во время войны, открываются такие же лаборатории”.

— Мне кажется, что название “Температурная зависимость плотности нормальной компоненты гелия-II”, которое вы собираетесь присвоить вашей статье, не отражает в достаточной степени сущности обнаруженных вами фактов. Вы пишете: “Удалось установить, что описанным способом возбуждается только нормальный вид движения, тогда как сверхтекучая часть гелия-II остается неподвижной”. Так и озаглавьте статью: “Непосредственное наблюдение двух видов движения в гелии-II”. Это же фундаментальный факт, что гелий-II может одновременно и стоять и двигаться!

Голландцы

— Дау, они ничего не смыслят в сущности физических явлений, протекающих в гелии-II.

— Кто они? По странной случайности вы забыли сказать мне, о ком вы говорите.

— Ах, да! Я говорю о голландцах: Кеезоме и его учениках. Опубликованы их статьи, из которых становится очевидным, что авторы не имеют ничего общего с современной наукой.

— Мне кажется, что в той степени, в какой это касается свойств гелия, этим страдают не только голландцы, но и англичане и тем более американцы. И вообще не ищите другого места в мире, где бы о гелии знали так много, как знают о нем в нашем институте. У кого вы еще найдете такого Элевтера, кстати, как я вам уже говорил, самого знаменитого из всех Элевтеров мира?

— Вы мне очень льстите, но это не так. Я очень бы хотел, чтобы это было так, но, к сожалению, существовал еще греческий министр иностранных дел Элевтерос Венизелос...

— Прозаическая личность, фу, как вам не стыдно так унижаться...

— Но пражский архиепископ Элевтерий?

— Какое сравнение? И какое значение вообще в XX веке может иметь какой-то архиепископ...

— ...А чем хотят увлечь нас эти три голландца?

— Не три, а четыре, хотя, правда, один из них бельгиец. Они измеряют теплопередачу в тонких щелях с зазором от 10 до 0,15 микрона.

— О-о! Это может нам пригодиться. Очень большой диапазон.

— На что вы жалуетесь? Вы хотите, чтобы они делали правильные выводы? Но ведь они не знают работ самого знаменитого в мире Элевтера по определению вязкости нормальной компоненты! До чего они могли додуматься, не зная этой величины?

— Они приводят интересные данные для значений критических скоростей.

— Ну, естественно! Они наверное и ставили эти работы с целью определения критскорости. Знаете, Элевтерчик, не был бы я ленив в такой степени, я бы занялся этой работой. Но лень пересчитывать в духе ваших идей все, что они там натворили.

— Поручите Халату!

— Халат занят теорией вязкости гелия-II. Кстати, я вам уже говорил, что теорфизика состоит из двух частей: одна — собственно теоретическая физика и другая — теория вязкости гелия-II?

— Уже говорили.

— В таком случае больше ничего интересного сообщить вам не могу.— И, сделав реверанс, он помахал воображаемой шляпой, подкрутил воображаемые усы, крикнул: “Эх, удалец, Элевтер!” —и удалился восвояси.

— Рабочий день кончился... не на такого напали...— послышалось в коридоре, и входная дверь хлопнула.

Если Дау прав и у гелия-II нет вязкости в обычном понимании, а есть только вязкость нормальной компоненты hn (этаэн) и если я прав в экспериментальном определении этой величины, рассуждаю, сидя в библиотеке, то из опытов голландцев можно получить то же самое значение этаэн и ту же самую зависимость от ее температуры...

— Ну знаешь! Основываться на измерениях каких-то голландцев — это уж совсем не солидно. Я ж тебе все время говорю: критскорость при всех условиях равна 20 см/сек.

— Нет, не обязательно.

— Нет, 20!

— Почему ты Кеезома, одного из опытнейших экспериментаторов Европы, считаешь “каким-то голландцем”?

— Он чересчур стар.

— Ну не веришь, так измеряй сам.

— Да зачем мне измерять, когда я и так знаю.

— Но ты знаешь неправильно!

— Нет, правильно!

Два плоских круглых стеклышка прижаты друг к другу крохотными струбцинками. Между стеклышками расположен нагреватель — миниатюрная цилиндрическая печка. Внешний диаметр этой печки около 100 микрон. Прибор размещается в дьюаре с жидким гелием-II. На нагреватель короткими импульсами подается ток. Выделяется джоулево тепло, но оно тут же рассеивается благодаря специфическому механизму теплопередачи в гелии-II. В момент, когда скорость гелия достигает критической, теплопередача нарушается, гелий вблизи нагревателя вскипает и вокруг него образуется газовый чулок. Зная поверхность печки и количество тепла, выделяемого в момент образования газового чулка вокруг нагревателя, можно высчитать скорость нормальной компоненты, соответствующей критическому режиму, и скорость сверхтекучей компоненты, движущейся навстречу нормальной.

А теперь существует даже формула, связывающая значение критической скорости с гидродинамическими характеристиками эксперимента — с радиусом стакана, расстоянием между соседними дисками, зазором в капилляре, толщиной щели и так далее.

Гипноз

В следующей серии моих экспериментов обе компоненты текли именно в свободном объеме гелия-II — и вот тебе раз! Я обнаружил огромный скачок температуры!

Знаете, что значит наткнуться на запрещенное физикой явление? Первое побуждение — закрыть эффект всеми имеющимися в вашем распоряжении силами.

— Что у вас получается? — спрашивают все: Ландау, Лифшиц, Смородинский... Вот, черт, привыкли интересоваться!..

— Ничего не получается!

— Как ничего? Вы же начали эксперименты?

— Начал, да ничего не получается.

— Да в чем загвоздка?

— Не выходит что-то, повторимости нету.

— Галя Мирская говорит, что у вас получаются какие-то вещи, запрещенные теорией Дау...

Мирская — практикантка, студентка V курса физфака, я выпросил ее себе в помощь.

— Чтоб этой Гале!.. В общем — да.

— Так вы же сами говорите, что повторимость экспериментов отсутствует?

— Нет, теперь все повторяется даже с ненужной точностью...

— Послушайте, Элевтер! Я в вас разочаровался. Вы, говорят, намерили какую-то ахинею?

— Дау! Но почему же ахинея? Измерение остается измерением.

— Чушь, чушь! Не хочу слушать. Черт знает что он говорит! Нашел какие-то явления, которые противоречат моей теории, и еще вздумал их защищать.

— Элевтер, как тебе не стыдно? Сознайся, что заврался.

— Да не заврался я... — Но ведь Дау говорит, что этого не может быть.

— Причем тут Дау? И без Дау известно, что по теории этого не должно быть. Все мы достаточно разбираемся в теории, чтобы понимать это. Но если получается?

— Не может получаться!

— Это по теории не может. Да видно теория не все учитывает, потому и получается.

Кажется, хватил лишку. Чего они все так разобиделись? Но, по правде сказать, я и себе-то казался чуть ли не преступником и уж во всяком случае — полной бездарностью: намерить скачки температуры в гелии-II!

Через неделю пошел советоваться с Халатниковым. Не тут-то было. На эту тему — рта не раскрывает.

Пришлось самому сесть за книги, журналы, расчеты. И вдруг — святые боги! “Скачок температуры у поверхности, на которой излучается тепло”... Не может быть! Это же статья Капицы! Ничего не понимаю. Та самая статья, которую я читал раз пятьдесят, та работа, основываясь на которой Дау строил свою теорию.

— Дау, а чем вы объясняете, что у Капицы тоже были скачки температуры?

— Не было у него никаких скачков. Вообще я в вас разочаровался. Намерить какую-то ерунду в такой яс.ной области.

— Почему Капица имел право измерить скачок, а я не имею?

— Да не было у него никаких скачков! Вы просто что-нибудь путаете. Вы даже статьи разучились читать. На кого, на кого, но возводить поклеп на Капицу, чьи работы я знаю наизусть... Это, знаете ли, уж сверх всякой меры.

— Дау, поглядите сюда...

— Не стану.

Говорят, что в жизни можно обойтись без насилия. Ерунда! Чтобы Дау согласился прочесть две строчки, пришлось прибегнуть, мягко выражаясь, к легкому давлению.

— Ничего не понимаю,— шипел Дау,— Первый раз вижу у Капицы какие-то скачки. Вот уж никогда их не замечал! Пш-пш-пш. Что бы это могло значить?

Но секрет так и не раскрылся. На следующий день все прибегают узнать — “на какой странице у Капицы в статье описаны эти ваши, ну как бишь их — скачки?”

— Вы читали про скачки температуры у Капицы?

— Читал! Но ведь это в корне противоречит теории

— Что за новости — скачки температуры какие-то?

— Хороши новости! Опубликованы в сорок первом, еще до войны, а сейчас, слава богу, сорок седьмой...

— О чем задумались, Элевтерчик?

— Думаю, откуда могут взяться скачки температуры.

— Хитер! Ишь чего захотел. Этого даже я не могу придумать.

— Дау, а не может быть так, чтобы градиент температуры создавали примеси, имеющиеся в гелии-II? — робко, даже чересчур робко, спросил я.

— Чушь! — закричал Ландау.— Во-первых, в гелии-II, как показали Шурочка Шальников и его югослав грозный Савич, примесей вообще быть не может, и вам это известно не хуже меня. Во-вторых, если бы они и были... если бы они и были... то они должны двигаться вместе со сверхтекучей компонентой... навстречу нормальной...

— Учитель! Вы читали новую статью американцев в “Физреве”?

— А что там пишут американцы? — небрежно спросил Ландау, не отрывая взгляда от бумаги, на которой были начертаны формулы, соответствовавшие обсуждаемому явлению.

— Они сообщают, что исследовали движение примесей в гелии-II. Им удалось растворить в гелии-II его легкий изотоп, который, таким образом, является примесью...

— Ну и что же?

— Атомы примеси, как оказалось, всегда движутся вместе с нормальной компонентой, а не со сверхтекучей. Очень интересно, очень интересно!

— Что с вами? — спросил меня участливо Померанчук.

— Не в ту сторону двигаются,— сказал Ландау.— Ну ничего, Элевтерчик, на этот раз нам с вами не повезло. Не будем отчаиваться. Я поручу Халату подумать на эту тему. Халат что-нибудь да придумает... Он такой — Халат!

Но интересно в этой истории одно: тот невероятный самогипноз, под которым находился автор теории Ландау, гипноз, под которым находились все окружающие — и теоретики и экспериментаторы, не разрешавшие себе даже задуматься о том, что в теории Ландау могли остаться неотраженными какие-то стороны явления сверхтекучести.

Не сомневаюсь в том, что если бы Ландау не абстрагировался полностью от всего второстепенного, если бы он не находился полностью во власти главных своих идей, которые он положил в основу теории, если бы он действовал с оглядкой на все то, что было сделано экспериментаторами,— то теория гелия-II вообще не появилась бы на свет. Более того, она не появилась бы даже в том случае, если бы Ландау задался важнейшим вопросом: “А что такое сверхтекучая компонента?”

Рыцарь науки

И вот как-то обнаруживаю, что одно такое расхождение касается основополагающих экспериментов, давших повод считать, что течение гелия-II через узкую щель полностью обратимо. Баланс теплот у меня явно не сходился. Правда, разница между тем, что было вычислено мной и что измерили экспериментаторы, составляла всего 10%. Но отклонение наблюдалось всегда в одну и ту же сторону и превышало ошибку измерения в 3—4 раза. Было ясно, что в своих опытах они не учитывали какого-то явления.

— Элевтер, Элевтер, где ты, я спас обратимость! Голос Ландау. То, что он обращается ко мне на “ты”, означает высшую степень возбуждения.

— Я — в ванной. Выйду к вам, как только оденусь.

— Некогда мне ждать! У меня важные новости! Мне удалось спасти обратимость!

— Не пройдет,— выслушав, отрезал я.— В эксперименте не учтена теплота конденсации.

— Ах, черт возьми, это, кажется, еще хуже! — закричал Дау. И кинулся было домой разрабатывать новые меры по спасению обратимости, но остановился перед изображением Семеновой на обложке театральной программы.

— Как! И вы захотели стать красивистом?

— Да при чем тут красивист. Просто она самая замечательная бале...

— Фу, какая глупость! Некогда мне слушать про ваших замечательных балерин. Не задерживайте меня, я иду спасать повергнутую вами обратимость!

Творческие разногласия

Эксперимент, в котором мне удалось доказать возможность одновременного существования двух видов движения в гелии-II — сверхтекучего и нормального, продолжал занимать мои мозги. И не только мои. Об этом же думали Шальников, Пешков. А как выяснилось потом, и профессор Пайерлс в Англии, и профессор Фейнман в США <http://airbase.ru/hangar/usa/>, и в Западной Германии гениальный Гейзенберг. И все думали об одном и том же: “А что будет, если гелий-II не колебать, как это делал Андроникашвили, а наливать в прозрачный стакан и крутить? Будет он одновременно и стоять и двигаться? И в чем конкретно выразится эта ситуация?”

Для всех других жидкостей глубина мениска от плотности не зависит. И для ртути, и для воды глубина менисков (при прочих равных условиях) одинакова. Мениск принимает форму параболоида благодаря тому, что на жидкость действуют две силы: одна — сила тяжести, другая — центробежная.

— Что вы еще затеяли? — говорил Ландау.— Ведь вы уже доказали своим прежним опытом, что теория верна!

В таких чрезвычайных обстоятельствах у меня сразу появилось много добровольных консультантов. Каждый из них находил, что мой прибор далек от совершенства. Одни — что стакан имеет эксцентриситет, другие — что прибор на больших оборотах вибрирует, третьи — что нужен агатовый подшипник с агатовой иглой.

— Ну что, домерился? — ехидно спросил Дау.— Покажи, как это выглядит.

— Ничего не вижу,— сознался он, немного сконфузившись.— Объясните мне: где здесь гелий? Все говорят “визуальное наблюдение”, а на самом деле ни черта не видно.

— Ты наблюдаешь что-то не то,— заключил Дау.— Это, наверное, какие-то нестационарности режима вращения.

— Да что вы, Дау, помилуйте! Вы же видите, что прибор вращается идеально! — взмолился я.

— Ну хоть чем-то должен мениск гелия-II отличаться от мениска обыкновенной жидкости?

— Он и отличается: при больших скоростях у него на верхушке параболоида образуется небольшое коническое углубление.

— Эге! — обрадовался Ландау.— Этим ты меня только убеждаешь в том, что наблюдаешь какие-то нестационарности. Ну посуди сам: откуда бы на параболоиде образоваться еще и конусу? Этот опыт никуда не годится, и, что главное, он ровно ни о чем не говорит. Как по-твоему, Шурочка?