Майя Бессараб - Лев Ландау
Сверхтекучее движение не есть теоретическая функция, а это есть вообще реально наблюдающееся при эксперименте явление.
Количественно полученные результаты тоже оказались в прекрасном согласии с теорией. Таким образом, эксперимент Андроникашвили наглядно показал, что заложенная в теории жидкого гелия основа, несмотря на свою странность, отвечает реальной действительности. Легко также видеть, что с помощью этих теоретических представлений действительно объясняются те кажущиеся противоречивыми явления, которые наблюдаются в жидком гелии.
Возьмем этот удивительный эксперимент Капицы с вытекающей струей жидкого гелия. С точки зрения теории сверхтекучести ясно, в чем тут дело. Нагревание жидкого гелия происходит необычным образом. Обычным образом тепло переходит от молекулы к молекуле, без всякого движения в целом. В жидком гелии под влиянием нагревания возникают одновременно два движения: тепло скапливается слева, потом движется слева направо вместе с нормальным движением.
Сверхтекучее же движение, наоборот, движется в противоположную сторону, так что полное количество гелия в бульбочке, естественно, установилось неизменно.
В жидком гелии, в котором распространяется тепло, имеется два встречных потока: поток нормальный и поток сверхтекучий, движущийся в противоположную сторону. Сверхтекучий поток благодаря отсутствию вязкости никак не действует на погруженные в него предметы. Нормальный поток вследствие вязкости действует на погруженные предметы. Поэтому крылышко, погруженное в гелий, чувствуя струю вытекающего гелия, колеблется, но оно совершенно не чувствует струи втекающего гелия.
Этим же обстоятельством объясняется и грандиозная теплопроводность гелия — способность к передаче громадного количества тепла.
В обыкновенной жидкости, где тепло передается молекулярным движением — от молекулы к молекуле, тепло передается медленно. В жидком гелии тепло буквально течет слева направо. Таким образом, может быть передано огромное количество тепла.
Наличием обоих течений объясняется и другое парадоксальное обстоятельство, о котором я говорил, именно то, что гелий обладает одновременно двумя вязкостями, в зависимости от того, каким способом эти вязкости измеряются. Когда гелий вытекает через щель, то, естественно, происходит сверхтекучее течение, не связанное с какой-либо вязкостью. Поэтому никакой вязкости мы при этом не наблюдаем.
Наоборот, когда в гелии движется тело, то это тело, естественно, взаимодействует не только со сверхтекучей, но и с нормальной частью, откуда и наблюдается вязкость. Этим объясняется и другое обстоятельство, а именно знаменитый гелиево-термический эффект — то, что гелий охлаждается в том сосуде, куда втекает через тонкие щели, и нагревается в том сосуде, откуда вытекает. При сверхтекучем движении гелий вытекает без всякого тепла. В том сосуде, куда он втекает, одно и то же количество тепла, а гелия становится больше. Соответственно гелий в этом сосуде охлаждается. Наоборот, в том сосуде, откуда гелий вытекал, гелия становилось меньше, а тепла оставалось столько же. Естественно, что гелий нагревался. Естественно, что все основные явления, которые наблюдаются в гелии, находят себе теоретическое объяснение.
Кроме этих явлений, теорией было предсказано еще одно явление, также в дальнейшем открытое в эксперименте. Именно в жидком гелии, в отличие от обыкновенной жидкости, могут распространяться два разных звука. Звук — это колебание плотности жидкости. В вязкой жидкости могут происходить такие колебания, которые распространяются с определенной скоростью. Такие колебания могут распространяться в гелии I со скоростью 250 метров в секунду. С такой же скоростью звук может распространяться в гелии П.
Теория показала, что наряду с таким звуком в гелии может распространяться звук особого рода, связанный с возможностью двух движений. В гелии возможен еще один звук, когда в целом масса не перемещается, а колебание нормальной и сверхтекучей части происходит друг относительно друга. Содержащая тепло часть гелия колеблется относительно остального гелия.
Этот звук получил название второго звука и был открыт Пешковым, который обнаружил распространение этого звука в гелии I. Распространение второго звука легко отличить от распространения обыкновенного звука, потому что его скорость не имеет ничего общего со скоростью обыкновенного звука: вместо 250 метров в секунду составляет 20 метров в секунду. Пешкову удалось обнаружить, что в гелии действительно распространяется особого вида звук. Он вызывается колебанием тепла.
Если производить колебания температуры в обыкновенной жидкости, эти колебания быстро затухают. Никакого второго звука здесь не получается. Если колебать температуру в жидком гелии, то это колебание распространяется как звук с определенной скоростью, которая составляет около 20 метров в секунду.
Таким образом, и это явление, предсказанное теоретически, было наблюдено при эксперименте. Есть, разумеется, и много других явлений более или менее удивительных, происходящих с жидким гелием. Разумеется, не следует думать, что все явления, происходящие в жидком гелии, достаточно исследованы и что все они получили ясное теоретическое объяснение. В действительности здесь еще много неясного, хотя основные черты и получили ясное экспериментально-теоретическое толкование, но вдаваться в эти детали мне не хотелось бы, а поэтому разрешите на этом закончить свою лекцию».
Глава шестая Год в тюрьме
Стыдно жить в стране, управляемой негодяями.
Сергей Ковалев. Из интервьюТеория сверхтекучести жидкого гелия, за которую впоследствии Ландау получит Нобелевскую премию, создавалась с перерывом: в ночь на 28 апреля 1938 года его арестовали.
Ландау жил в восьмой квартире жилого корпуса Института физических проблем. Этот длинный дом тянется от главного корпуса института вдоль улицы и сейчас полускрыт разросшимися липами. В годы, о которых идет речь, Дау занимал комнату на втором этаже. Он и его сосед по квартире Алексеевский для ведения хозяйства пригласили экономку. Это была женщина средних лет, хорошо знавшая свое дело.
Дау был пунктуален, и Алексеевский в то утро очень удивился, что тот так долго не выходит из своей комнаты. Вдруг дверь отворилась, на пороге появилась домоправительница. На ней лица не было. «Льва Давидовича ночью арестовали», — сказала она.
Алексеевский бросился в институт. Там уже знали об аресте.
Не теряя ни часа, директор Института физических проблем профессор Петр Леонидович Капица начал действовать. Сказалась не только его смелость, но и положение, которое он занял после того, как по прихоти всемогущего главы государства был задержан в России против собственной воли. Для него были созданы все условия, с его мнением считались, и он никак не ожидал, что у него ни с того ни с сего «сцапают» лучшего теоретика, единственного в Москве, кто мог теоретически обосновать и его собственную экспериментальную работу.
