В те годы Ленинград был научной столицей Советской России. В Ленинградском университете работали видные физики: А. Ф. Иоффе, Д. С. Рождественский, Д. А. Рожанский, пять лет здесь преподавал талантливый голландский физик Пауль Эренфест, и для способного юноши нельзя было пожелать более подходящего учебного заведения.
Лев очень полюбил Ленинград, Невский проспект с грохочущими трамваями и с торцовой мостовой, могучую полноводную реку, гигантские тополя пушкинских времён на набережной Мойки, крошечный кусочек песчаного берега у Петропавловской крепости, бесчисленные залы Эрмитажа с несметными сокровищами, Исаакиевский собор, наполняющий душу спокойствием…
В Ленинграде Ландау занимался ещё больше, чем в Баку. Случалось, работал по пятнадцать–восемнадцать часов в сутки. Дозанимался до того, что в конце концов потерял сон.
С лёгкой руки однокурсника Дмитрия Иваненко Лев получил новое имя: Дау. Ему очень понравилось короткое красивое слово. Позже этим именем его стали называть физики всех стран.
Он мало заботится о своей внешности и костюме, до самых холодов ходит в сандалиях и белых парусиновых брюках. Заметно, что их хозяин любит сидеть на крылечках, на ограде или просто на траве.
Часто на лекции он думает о чём-то своём. Порой одна фраза преподавателя даёт ему повод для размышлений. Спросят у него что-нибудь, он не слышит. Нередко в аудитории он забывает снять кепку. С профессорами держится подчёркнуто независимо. На просьбу экзаменатора вывести какую-то формулу может ответить:
– Сейчас выведу, но это к делу не относится.
Он ещё больше вытянулся и при своей немыслимой худобе стал несколько сутуловат. Чуб он зачёсывал набок, всячески стараясь пригладить густые вьющиеся волосы. Впрочем, ему не нравились ни его кудри, ни его высокая тонкая фигура. Он считал себя «активно некрасивым». Болезненная застенчивость держала его на почтительном расстоянии от девушек. Один из друзей однажды заметил, что Дау идёт за какой-то девушкой по Невскому. Он не видел никого, кроме незнакомки, и если бы на пути попался открытый люк, он очнулся бы только на дне колодца. Когда на следующий день его спросили, как зовут девушку, Дау очень удивился:
– Как же я мог узнать её имя?
– Подойти и познакомиться.
– Что вы, разве это возможно? Это неприлично.
В гостях он искал спасения от волновавших его юных созданий в обществе пожилых дам, с которыми можно было разговаривать совершенно спокойно. Было решено, что он никогда не женится, ибо женитьба — это лишение свободы.
На последнем курсе Дау подружился с Артюшей Алиханьяном. Прочёл новое хорошее стихотворение, первая мысль — надо рассказать Артюше, предстоит ответственное выступление на семинаре — надо посоветоваться с Артюшей.
Посещение лекций свободное, обязательно ходить только на лекции профессора Рождественского. Дмитрий Сергеевич Рождественский — дядя Митя, как называли его студенты, — не допускал к экзаменам тех, кто не слушал его лекций, и было известно, что одному студенту пришлось два года сидеть на третьем курсе только потому, что в первый год он не ходил на лекции дяди Мити. Дау появлялся в университете два раза в неделю, на лекциях Рождественского.
В один из тех дней, когда Лев сидел дома, обложившись книгами, приехала Любовь Вениаминовна. Она урвала несколько дней от московской командировки — решила проведать детей. У Сонечки всё было благополучно, а Лёва очень встревожил мать, хотя учился он превосходно. Ей хотелось, чтобы сын не занимался до умопомрачения, не сидел сутками над формулами. Возвратившись в Баку, Любовь Вениаминовна зашла к племяннице — Софье Владимировне Зарафьян. Она была такой грустной, что Софье Владимировне захотелось её утешить.
– Тетя Люба, Лёва гений, — сказала Софья Владимировна.
– Я бы предпочла, чтобы у меня был не гений, а сын, — возразила Любовь Вениаминовна.
За полгода до окончания университета в «Zeitschrift fur Physik» была напечатана первая научная работа Ландау «К теории спектров двухатомных молекул», посвящённая принципиальным вопросам квантовой механики — новой физической теории, согласно которой частицы атомных размеров одновременно обладают корпускулярными и волновыми свойствами: элементарная частица может вести себя одновременно и как волна, подобно электромагнитной волне или волне на воде. Такая двойственность присуща любым микрообъектам и, пожалуй, является самым удивительным свойством механики.
Основное понятие квантовой механики — понятие состояния. Обычная механика приучила нас к тому, что, произведя некоторое наблюдение, можно точно определить траекторию частицы. А в квантовой механике нельзя одновременно указать и положение электрона в пространстве, и его скорость, а если можно, то лишь с определённой степенью точности. Это утверждение носит в квантовой механике название принципа неопределённости.
Некоторые величины, характеризующие частицу (например, момент импульса) могут принимать только дискретный (прерывный) ряд значений. Другие, как, например, энергия, импульс, могут быть и дискретными, и непрерывными. Набор таких величин однозначно определяет состояние частицы. Под влиянием внешнего воздействия частица может переходить из одного состояния в другое. При этом невозможно достоверно определить, в какое именно состояние она перейдёт, но можно узнать вероятность, с которой она переходит в каждое из возможных состояний. Дискретность и вероятностный характер поведения частицы и составляют основу квантовой механики.
Статья восемнадцатилетнего студента — развитие идей Гейзенберга, Шрёдингера и других основателей квантовой механики.
– Когда я познакомился с общей теорией относительности Эйнштейна, я был потрясён её красотой, — много лет спустя рассказывал Ландау ученикам. — Статьи Гейзенберга и Шрёдингера привели меня в восхищение. Никогда раньше я с такой ясностью не ощущал мощь человеческого гения.
В 1926 году студент пятого курса университета Лев Ландау поехал в Москву на V съезд русских физиков. Съезд открылся 15 декабря и продолжался пять дней. Ландау выступил с докладом: «К вопросу о связи классической и волновой механики», выступал и в прениях, полемизируя с В. Е. Лашкарёвым, допустившим неточность в трактовке теории гравитации. Прошла неделя, надо было возвращаться в Ленинград. Из Москвы Лев ехал вместе с научным руководителем его дипломной работы. Это был профессор Виктор Робертович Бурсиан, учёный старой школы, важный и солидный. Студенты знали, что дома у профессора висят полотенца с вышитыми мудрыми изречениями на немецком, родном языке Бурсиана.
Лев Ландау выполнил дипломную работу намного раньше срока. Защиту назначили на 20 января 1927 года. После защиты профессор Лейфет спросил выпускника, где он намерен работать. Ландау ответил, что ещё не решил окончательно.
