Lew Dawidowitsch Landau

Lew Landau

Lew Dawidowitsch Landau (russisch Лев Давидович Ландау; * 9. Januar^jul./ 22. Januar 1908^greg. in Baku; † 1. April 1968 in Moskau) war ein sowjetischer Physiker und Nobelpreisträger.

Leben und Werk

Landau war der Sohn eines Ingenieurs, der in den Erdölfeldern bei Baku arbeitete. Wie Edmund Landau der jüdischen Familie Landau entstammend, aus der viele namhafte Rabbiner und Gelehrte hervorgegangen sind, beendete er bereits 1921 die Schule und studierte ab 1922 an der physikalisch-mathematischen und chemischen Fakultät der Universität Baku. 1924 wechselte er zur physikalischen Abteilung der Universität Leningrad, wo er Assistent von Abram Ioffe wurde. Enge Studienfreunde waren George Gamow und Iwanenko. 1926 erschien seine erste Veröffentlichung. 1929 erhielt Landau ein Forschungsstipendium, das ihn zu Max Born (Göttingen), Paul Ehrenfest (Leiden), Werner Heisenberg (Leipzig) und Wolfgang Pauli (Zürich) führte. Außerdem besuchte er Niels Bohr (in Kopenhagen, wo er nach 1929 auch 1933 und 1934 war) und Ernest Rutherford (Cambridge). In dieser Zeit entwickelte sich auch die Zusammenarbeit mit Rudolf Ernst Peierls.

Nach seiner Rückkehr nach Leningrad (1931) übernahm Landau 1932 die Abteilung für Theoretische Physik am Physikalisch-Technischen Institut in Charkow, wo er 1933 auch eine Professur für Theoretische Physik am Institut für Mechanik und Maschinenbau übernahm. Aufgrund seiner Verdienste wurde ihm 1934, ohne Vorlage einer Dissertation, der Doktortitel verliehen. 1935 erhielt er eine Professur für Allgemeine Physik an der Universität Charkow, 1937 folgte er einem Ruf Pjotr Kapizas an das Physikalische Institut in Moskau und übernahm dort die Leitung der Abteilung Theoretische Physik. Im April 1938 wurde Landau vom Geheimdienst zusammen mit seinen Freunden Moisey Korets und Rumer verhaftet. Der Grund war nach Gennady Gorelik^[1] ein antistalinistisches (aber von sozialistischem Pathos getragenes) Flugblatt, das er mit seinen Freunden am 1. Mai verbreiten wollte. Nach seiner Entlassung, die nach einer mutigen Einmischung von Kapiza 1939 beim Geheimdienstchef Beria zustande kam, kehrte er an das Moskauer Institut zurück, wo er eine wissenschaftliche Schule gründete, aus der hervorragende Physiker hervorgingen. Ende der 1940er Jahre und Anfang der 1950er Jahre arbeitete er am sowjetischen Wasserstoffbombenprojekt. Er organisierte die numerischen Rechnungen, mit denen ihnen eine erfolgreiche Vorhersage der Energiefreisetzung der ersten sowjetischen Wasserstoffbombe gelang (die nach Ideen von Andrei Sacharow im Slojka (Blätterteig) Design gebaut wurde)^[2]. Landau wurde dafür mit zwei Stalinpreisen (1949, 1953) und als Held der sozialistischen Arbeit (1954) ausgezeichnet.^[3] In den 1950er Jahren war er am Institut für Physikalische Probleme der Sowjetischen Akademie der Wissenschaften (dem späteren Kapitza Institut). Nach wie vor misstraute man ihm von offizieller Seite, er durfte zum Beispiel trotz seines hohen Ansehens keine Auslandsreisen machen und auch die Leitung des Instituts blieb bei Kapitza. Ein Grund dafür war, dass er kein Blatt vor den Mund nahm und sich häufig sarkastisch äußerte.

Landau war Mitglied vieler wissenschaftlicher Gremien. So gehörte er sowohl der sowjetischen Akademie der Wissenschaften an (ab 1946 als volles Mitglied) als auch der Dänemarks (1951), der Niederlande (1956) und der USA (National Academy of Sciences 1960 und ebenso American Academy of Arts and Sciences). Außerdem war er Mitglied der Royal Society (1960) und Ehrenmitglied des britischen Institute of Physics (1959). Vielfach ausgezeichnet, erhielt er 1962 für seine richtungsweisenden Arbeiten zur Theorie der kondensierten Materie (insbesondere zum flüssigen Helium) den Nobelpreis für Physik. 1960 erhielt er den US-amerikanischen Fritz-London-Preis und die deutsche Max-Planck-Medaille.

Landau lieferte Arbeiten zu fast allen Bereichen der modernen Physik. Nach frühen Forschungen zur Quantenmechanik und zum Magnetismus untersuchte er 1930 die diamagnetischen Eigenschaften von Metallen (u.a. Landau-Quantisierung), 1935 formulierte er eine mathematische Darstellung der Magnetisierungsmechanismen bei Ferromagnetika. In einer seiner ersten Veröffentlichungen führte er 1927 die Dichtematrix ein. Bei einer Arbeit über Höhenstrahlung begründete er 1938 die Kaskadentheorie der Elektronenschauer. Im Anschluss daran begann Landau mit Forschungen auf dem Gebiet der Tieftemperaturphysik. Bei Phasentransformationen entdeckte er 1938 an flüssigem Helium das Phänomen der Suprafluidität, bei der ein Stoff ab einer bestimmten, stoffcharakteristischen Sprungtemperatur seine viskosen Eigenschaften verliert. 1941 formulierte er die Theorie der Suprafluidität auf quantenmechanischer Grundlage, mit der erstmals die Eigenschaften von Flüssigkeiten vollständig beschrieben wurden. 1950 stellte Landau zusammen mit Witali Ginsburg die phänomenologische Theorie der Supraleitung auf^[4], welche die elektromagnetischen Eigenschaften dieser Leiter bei niedrigsten Temperaturen zusammenfasste (Ginzburg-Landau-Theorie). Gegen Ende der 1950er Jahren arbeitete Landau mit seiner Schule auch über Elementarteilchentheorien und Quantenfeldtheorien, ein Bereich, den er vorher trotz der Erfolge von Richard Feynman und anderen im Westen gemieden hatte. Hier gelang ihm und einigen anderen sowjetischen Physikern wie z. B. Isaak Pomerantschuk die Entdeckung eines inhärenten Problems der Quantenelektrodynamik, die Divergenz der Kopplungskonstante mit zunehmender Energie (oder anders ausgedrückt des „Verschwindens der nackten Ladung“). Das führte dazu, dass die Quantenfeldtheorie allgemein in der russischen Schule, die stark von Landau dominiert war, noch lange Zeit mit starker Skepsis betrachtet wurde.

Zusammen mit Jewgeni M. Lifschitz und später noch einigen anderen Autoren verfasste er ein zehnbändiges, richtungsweisendes Lehrbuch der Theoretischen Physik (in Russland ab 1938), das als zeitloses Werk von hoher Qualität international einen großen Einfluss hat. In dem Lehrbuch wird ein sehr breites Spektrum der theoretischen Physik behandelt, entsprechend den weitgespannten Interessen der Landau-Schule. Es spiegelt mit seinen sorgfältig ausgearbeiteten Übungsaufgaben auch den Geist des Physik-Unterrichts in der Landau-Schule wider. Wer dort Zugang erhalten wollte, musste eine Reihe von schriftlichen Prüfungen privat bei Landau und seinen Mitarbeitern bestehen, die im Niveau weit über den staatlichen Prüfungen lagen ("Theoretisches Minimum" von Landau und seinen Mitarbeitern genannt). Prüfen lassen konnte sich jeder nach vorheriger Absprache, auch ohne universitäre Voraussetzungen. Zu seinen Schülern zählen unter anderem Lew Pitajewski, Alexei Abrikosow, Isaak Chalatnikow, Lew Gorkow, Isaak Pomerantschuk, Boris Joffe, Laszlo Tisza, Benjamin G. Levich, Kompanejez, Jewgeni Lifschitz, Roald Sagdejew, Igor Dsjaloschinski, Alexander Pataschinski, Alexander Achijeser, Smorodinski und Semjon Gerschtein. Ebenso bekannt waren die Landau-Seminare, in denen Landau bei Unklarheiten jederzeit mit bohrenden Fragen unterbrechen konnte, was formal auch anderen gestattet war. Nach einer Anekdote^[5] unterbrach Landau, als er in den 1920er Jahren Deutschland besuchte, auch Albert Einstein in einem Vortrag bei einem Fehler. Einstein überlegte kurz, gestand den Fehler ein, die Zuhörer auffordernd, das zuvor Vorgetragene zu vergessen. Landau schätzte Einstein im Übrigen hoch ein. Er teilte Physiker in eine logarithmische Skala von 0 bis 5 ein (0 war die höchste Stufe), stufte Einstein bei 0.5 ein, die Väter der Quantenmechanik (Schrödinger, Bohr, Heisenberg, Bose, Dirac, Wigner) bei 1, sich selbst anfangs bei 2.5, und relativ spät in seiner Karriere bei 2.^[6]

Am 7. Januar 1962 ereignete sich ein tragischer Unfall: Auf dem Weg von Moskau nach Dubna stieß Landaus Auto auf vereister Straße mit einem entgegenkommenden Lastwagen zusammen^[7]. Elf Knochen und der Schädel waren gebrochen. Er rang in den anschließenden Wochen mit dem Tode und musste mindestens viermal wiederbelebt werden. Nach drei Monaten erwachte Landau wieder aus dem Koma. Von den Folgen des Unfalls jedoch konnte er sich nie wieder vollständig erholen, und er erlangte auch seine große Kreativität nicht annähernd zurück, trotz der Unterstützung seiner vielen Schüler und der sowjetischen Physiker-Gemeinde bei seiner Genesung^[8]. Lew Landau starb letztlich an den Folgen des Autounfalls sechs Jahre später am 1. April 1968.

Landaus Forschergruppe wurde zum Kristallisationskeim des 1965 gegründeten, weltweit bekannten Landau-Instituts für Theoretische Physik in Tschernogolowka bei Moskau. Zu dessen ersten Mitgliedern gehört der spätere Nobelpreisträger Alexei Alexejewitsch Abrikossow, der dort bis 1988 forschte.

Schriften

• mit Lifschitz: Lehrbuch der theoretischen Physik, deutsch bei Harri Deutsch, Thun:
  • Bd.1 Mechanik
  • Bd.2 Klassische Feldtheorie
  • Bd.3 Quantenmechanik
  • Bd.4 Quantenelektrodynamik (mit Lew P. Pitajewski, Wladimir B. Berestezki, früher auch als Relativistische Quantentheorie in zwei Teilen)
  • Bd.5 Statistische Physik, Teil 1 (bis in die 1970er Jahre nur in einem Band)
  • Bd.6 Hydrodynamik
  • Bd.7 Elastizitätstheorie
  • Bd.8 Elektrodynamik der Kontinua
  • Bd.9 Statistische Physik, Teil 2, Theorie des kondensierten Zustands, mit L. Pitajewski
  • Bd.10 Physikalische Kinetik, mit L. Pitajewski (behandelt werden Nichtgleichgewichtsprozesse)

Die erste deutsche Ausgabe erschien im Akademie Verlag, Berlin, ab 1957 (herausgegeben von Gerhard Heber, später Paul Ziesche). Eine englische Ausgabe erschien ab 1958 im Pergamon Verlag. Diese ersten Ausgaben gingen nur bis zum heutigen Bd.8. Es gibt auch eine zweibändige Ausgabe Theoretische Physik kurzgefasst, Hanser 1975 (Bd.1 Mechanik, Elektrodynamik, Bd.2 Quantentheorie)

Weitere Bücher von Landau:

• Gesammelte Abhandlungen, Moskau, Nauka 1969 (russisch)
• mit Rumer: Was ist Relativitätstheorie?, Teubner, 11. Auflage 1985
• mit Alexander Kitajgorodski: Physik für alle, 4 Bände, Aulis Verlag 1981-1983 (Bd.1 Physikalische Körper, Bd.2 Moleküle, Bd.3 Elektronen, Bd.4 Photonen und Kerne)
• mit Alexander Iljitsch Achijeser, Lifschitz: Mechanik und Molekularphysik, Akademie Verlag 1970
• mit Jakow Abramowitsch Smorodinski Lectures on Nuclear Theory, New York 1958, Dover 1993

Literatur

• Anna Liwanowa: Lew Landau, MIR 1982 (deutsch)
• Alexander Dorozynski: Der Mann, der nicht sterben durfte : das Leben des russischen Nobelpreisträgers Lew Landau, Econ 1966
• Gennady Gorelik Meine antisowjetische Tätigkeit.., Vieweg 1995 (Birkhäuser 1993)
• Gorelik The top secret life of Lev Landau, Scientific American August 1997
• Eine Biographie, verfasst von Lifschitz, findet sich auch im Anhang des ersten Bandes der Lehrbuchreihe über theoretische Physik (Mechanik), entnommen aus den Gesammelten Abhandlungen von 1969
• Eine russische Biographie von Maia Besserab (der Nichte von Landaus Ehefrau)
• Frantisek Janouch Lev D. Landau: His life and Work, CERN 1979
• Isaak Chalatnikow Landau. The physicist and the man. Recollections of L. D. Landau, Pergamon Press 1989
• Alexei B. Kojevnikov Stalin's Great Science: The Times and Adventures of Soviet Physicists, Imperial College Press 2004
• Kora Landau-Drobantseva Professor Landau: How we lived, 1999, Russischer Text
• Ammar Sakaji, Ignazio Licata (Hrsg.): Lev Davidovich Landau and his Impact on Contemporary Theoretical Physics, Nova Science Publishers, New York, 2009

Siehe auch

• Landau-Dämpfung

Weblinks

 Commons: Lev Landau – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Informationen der Nobelstiftung zur Preisverleihung 1962 an Lew Dawidowitsch Landau (englisch)
• Literatur von und über Lew Dawidowitsch Landau im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek
• Lew Dawidowitsch Landau. In: MacTutor History of Mathematics archive (englisch)
• Erinnerungen von Joffe an das Landau Seminar in den 1950er Jahren und an Landaus "Theoretisches Minimum"
• Gorelik´s Webseiten mit Aufsätzen zu Landau
• Interview mit Pitajewski über Landau

Einzelnachweise

1. ↑ Gorelik Lew Landau - pro socialist prisoner of the soviet state, Physics Today 1995. Er hält das dort abgedruckte Dokument aus den KGB Archiven für echt.
2. ↑ Einer der Mitarbeiter seiner Gruppe war Isaak Markowitsch Chalatnikow
3. ↑ Gennady Gorelik, loc.cit.
4. ↑ Während beide im sowjetischen Kernwaffenprojekt arbeiteten
5. ↑ Interview Lew Pitajewski
6. ↑ Interview Lew Pitajewski. Lifschitz in Landau, Lifschitz Mechanics. Eine 5 waren schon pathologische Fälle.
7. ↑ Lifschitz, Biographie von Landau in Landau, Lifschitz Mechanics
8. ↑ Der Titel eines Buches von Alexander Dorozynski Der Mann der nicht sterben durfte schildert die Bemühungen und ebenfalls Lifschitz in seiner Landau Biographie in Landau, Lifschitz Mechanics. Spontan fanden sich 87 Physiker zusammen, alles Nötige zu seiner Rettung zu organisieren, zum Beispiel Beatmungsmaschinen.

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