A Svéd Tudományos Akadémia fizikai Nobel-díjat odaítélő bizottságának 1962-ben alighanem nehéz lehetett eldöntenie, vajon L. D. Landau melyik műve szerepeljen a díj indoklásaként. A bizottság a "bőség zavarában" végül is átfogóan "a szilárd és folyékony anyagra, különösképpen a folyékony héliumra vonatkozó úttörő elméletei"-t említi, de az elméleti fizika ismerői számára világos volt, hogy egyedül csak a szuperfolyékonyság magyarázatára kidolgozott elmélete, vagy a Fermi folyadékok tulajdonságainak, így a zérushangnak a megjóslása, esetleg a másodfajú fázisátalakulások általános elmélete és a szupravezetők makroszkopikus leírására alkalmas egyenletek kidolgozása külön-külön is elegendően indokolná a díj odaítélését. Ezek, akárcsak a fémek diamágnességénék Landau-elmélete, egyenként is "óriási hatást gyakoroltak korunk fizikájának fejlődésére" -, hogy éppen az említett bizottság jelentését idézzük.
Landau káprárzatos tehetségű és káprázatos teljesítményt nyújtó tudós volt. Eredetien újat alkotott a fizika egymástól teljesen távol eső ágaiban és az általa felvetett gondolatok minden területen látványosan messzire vezettek. Amikor az elektrongáz diamágnességét vizsgálta, csak éppen megjegyezte, hogy "periodikus effektusok is léteznek" a mágneses tulajdonságokban. Hét évvel később felfedezték a de Haas-van Alfven effektust, és ezek a periodikus effektusok ma a fémek elektronjainak legfinomabb vizsgálatára alkalmasak. Amikor a harmincas években "egyetlen atommagként viselkedő égitest"-ről írt, még senki sem tudott a neutroncsillag-pulzárokról, hiszen ezeket csak a hatvanas évek végén pillantották meg az új, hatalmas rádióteleszkópok segítségével. Elemirész-fizikában, hidrodinamikában, plazmafizikában éppúgy otthon volt, mint az említett területeken: ő vetette fel komoly lehetőségként, hogy a tükrözésre szimmetrikus természetben a "tükörbe néző" balra forgó elektron jobbra forgó pozitront "lát", ő bizonyította be, hogy az elektronplazma rezgései mindig csillapodnak ….
Hogyan csinálta? A válasz egyszerű: az említett területek csak nekünk, a nézőknek tűnnek egymástól távol esőnek. Az örvénylő folyadék fodrozódása, a forgó atommagok rezgései vagy a csillaganyag hullámzása Landau számára éppúgy magától értetődően egyetlen dolog volt, mint ahogy a Renaissance művésze számára a költészet, festészet, szobrászat és zene, csupán egymást kiegészítő részeit jelentette egyetlen dolognak: a művészetnek. Meggyőződése, hogy csak az képes igazán eredményes tudományos alkotó munkára, aki az elméleti fizika minden ágában mély, átfogó tudást szerez, egyszerűen ennek a számára ösztönös kutatói stílusnak a tudatosulása.
Igen fiatalon már nemzetközi tekintélyű tudósként tisztelték. Még a huszonévesen világhírűek nemzedékének korában, Heisenberg és Dirac kortársai között is szokatlanul korán, 19 évesen írta nagy jelentőségű dolgozatát, melyben elsőként alkalmazta a sűrűség-mátrix módszert statisztikus egyensúlyban levő kvantumrendszerek vizsgálatára. Még ugyanabban az évben megszerezte fizikus diplomáját a Leningrádi Egyetemen és két évig a leningrádi Fiziko- Technikai Intézetben dolgozott. Azután 21 évesen Koppenhágába ment, Niels Bohr meghívására. Ő magát később Bohr tanítványának vallotta, Bohr Landaut legkiválóbb tanítványaként emlegette - tartós barátság alakult ki közöttük. Landau Koppenhága után megfordult Angliában, Németországban, Svájcban is, külföldi tartózkodása alatt dolgozta ki a fémek diamágnességének elméletét, találta meg a fémbeni elektronoknak azt az "energia-lépcső"-jét, amelyet a szakkönyvek azóta Landau-nívók néven tárgyalnak. Ezek az energialépcsők okozzák, hogy a fém elektronjai pályamozgásuk során igyekeznek a behatoló mágneses tér erősségét csökkenteni, ez az ún. orbitális diamágnesség.
Nehéz volna folytatni a felsorolást. Hol a szilárd és folyékony anyag nem várt viselkedése, hol az elemi részek fizikájának valami érthetetlen aszimmetriája ragadta meg az érdeklődését - és ebből az érdeklődésből legtöbbször átfogó új elmélet, új jelenségek megjóslása, új kísérletek tervezése következett. A kiindulópont mindig valami új, különös kísérleti eredmény, paradox jelenség.
Például a szuperfolyékony hélium megjelenése P. L. Kapitza laboratóriumában, a moszkvai Fizikai Problémák Intézetében. A folyékony hélium, amelynek viselkedése hirtelen megváltozik, amikor 2,2 Kelvin fok hőmérséklet alá hűtik: egy része pl. minden súrlódás nélkül egyszerűen átsuhan a kapillárison. Ráadásul a hátrahagyott rész erősen felmelegszik, mintha a folyadék "hidegebbik fele" távozott volna az edényből. Landau ötlete, mely a kvantumfolyadékok mai elméletének alapja, nemcsak hogy megmagyarázza ezeket a különös jelenségeket, de többet is "tud''; bebizonyítja, hogy az ilyen tulajdonságú ún. "szuperfolyékony" héliumban kétféle hullámok terjedhetnek, pontosan megjósolja mindkét hanghullám tulajdonságait és egyszerűen "kitalálja" a szuperfolyékony hélium mikroszkopikus örvényszerű gerjesztéseinek, a "roton"-oknak a tulajdonságait. Az ötlet pedig lényegében egyszerű - csak egy eredeti, újszerű látásmód kellett hozzá, hogy megszülessen. A szuperfolyékony héliumfolyadékban Landau nem egyes héliumatomok többé-kevésbé önálló, kavargó mozgását látta, hanem egyetlen, szigorúan rendezett kvantummechanikai rendszert, amelyben a közönséges folyadék kaotikus rendezetlenségét pontos illeszkedés, szigorú rend váltja fel. Ez nem azt jelenti, hogy az atomok a térben helyhez kötődnek - akkor szilárd kristályos anyaggal állnánk szemben -, hanem csak annyit, hogy nem beszélhetünk atomokról, mint mozgó egységekről, az atomok mozgása beleilleszkedik egy szervezett, az anyag egészét átfogó mozgásba. Ha most egy ilyen kvantumfolyadék-”darab" átfolyik egy kapillárison, belső állapota éppúgy nem változik meg, mint ahogy a szoba levegőjében egymásnak ütköző oxigénmolekulák belső állapotában sem történik semmi változás. Az ok a két esetben ugyanaz: a kvantumrendszerek "merevek", állapotuk megváltoztatásához, azaz a belső rend "felborításához" elegendően nagy külső hatásra van szükség.
Mindaddig amíg a kapillárison folyó hélium sebessége nem "túl" nagy, azaz kisebb a héliumban terjedő hang sebességénél, a cső falánál levő héliumatomok nem tudnak lelassulni, köti őket az "egész". A hatás ilyenkor egyszerűen nem elegendő a hélium belső állapotának legkisebb megváltoztatására, egyetlen atom leszakítására-lelassítására sem - a folyadék így nem tud energiát veszíteni: nem súrlódik. Közönséges folyadék esetében persze a cső falánál levő molekulák átadják energiájuk egy részét a csőnek, miközben lelassulnak, a szuperfolyékony állapotban viszont az energiát vagy az egész folyadékmennyiség veszíti el, vagy egyetlen atomja sem. Ez a ,,rend" persze csak egy tulajdonság a sok közül, amelyet Landau megsejtett és felhasznált a szuperfolyékony anyag elméletének megalkotásánál. Az átfolyás során például apró, örvényszerű mozgás is keletkezhet, ami "elvihetné" a folyadék, mint egész, mozgási energiáját és súrlódáshoz vezethetne. Abból hogy az abszolút zérus hőmérséklet közelében ez nincs így, Landau kikövetkeztette az ilyen kis mikroszkopíkus örvényeknek, az ún. rotonok-nak a mozgástörvényeit, keletkezésük feltételeit, anélkül, hogy létezésükre a legkisebb közvetlen kísérleti bizonyíték állt volna rendelkezésre. Tizenöt-húsz évvel később, amikor a szuperfolyékony héliumon igen lassú neutrónok nyalábját bocsátották keresztül, a nyaláb "megbotlott" ezeken a kis örvényéken és a neutronsugár elhajlásából világosan kiderült: a rotonok valóban léteznek és éppen úgy mozognak, ahogyan az elmélet alkotója "neutron-mikroszkóp" nélkül, pusztán a hélium "látható" viselkedése alapján megjósolta. A folyékony héliumhoz kapcsolódik Landau egy másik alapvető elméleti művének, a Fermi-folyadékok elméletének a megalkotása. Hélium-atom ugyanis kétféle van. A gyakori He(4) atommagjában 2 neutron van, perdülete 0, a ritkább izotóp He(3) magja csak 1 neutront tartalmaz, az atommagjának perdülete 1/2. Ez a "kémiailag" szinte teljesen elhanyagolható különbség hirtelen jelentőséget nyer alacsony hőmérsékleten, minthogy a kétféle alapanyagból teljesen különböző "belső rend"-et mutató, különböző kvantumfolyadék jön létre. Landau a He(3)-ból 1 °K alatt kialakuló Fermi-típusú kvantumfolyadék tulajdonságait is megjósolta. Itt is kétféle hang terjedésére következtetett, a közönséges hang mellett egy "gyorsabb" hullámmozgást, az ún. zéró-hangot jósolt. Valóban, öt-hat év múlva, a kísérleti technika fejlődésével sikerült is a zéró-hang észlelése. Az elmélet ugyanakkor nem zárja ki, sőt valószínűsíti, hogy tovább hűtve a Fermi-folyadék átalakuljon, a 1/2 perdületű atomokból párok alakuljanak ki, és ezekből a párokból, mint egységekből ismét egy szuperfolyékony tulajdonságú kvantumfolyadék épüljön, amely a He(4) szuperfolyadékra emlékeztet. És valóban, a hetvenes évek elején 2,6 ezred (!) Kelvin fok közelében végzett mérések szerint a He(3) Fermi-folyadék nem is egy, hanem kétféle szuperfolyékony változatba tud átalakulni, melyek a He(4) már ismert szuperfolyékonyságán kívül más, sokkal változatosabb sajátságokat mutatnak ….
Landau a kvantumfolyadékok elméletének kidolgozásán kívül sokat tett a kristályos anyag fázisátalakulásainak, a különböző fokú és jellegű rend megjelenésének és eltűnésének megértéséért. A közönséges mágneses rendezettség mellett először dolgozta ki az ún. antiferromágneses fázis termodinamikai elméletét, a réteges szupravezető anyagok elméletét. De dolgozatai jelentek meg az atommagok statisztikus elméletéről, továbbá a részecskék olyan gyors ütközéséről, ahol új részecskék tömege születik - eközben a protonok-mezonok "felhőjének" mozgására a folyadékmozgás törvényeit alkalmazta .... Először foglalkozott a kristályrácsban saját "csapdájába" eső elektron problémájával, az így kialakuló "polaron" mozgástörvényeivel.
Önálló tudományos munkássága mellett rendkívül nagy hatást gyakorolt a fizika fejlődésére - tanítványain keresztül is. Pontosabban szólva igazi fizikusiskolát, "elméleti műhelyt" alapított. Elkerülhetetlenül ismét eszünkbe jut a nagy hatású művészek körül kialakuló iskolák, stílusirányzatok analógíája .... A személyes munkatársak-tanítványok: Pomerancsuk, I. és E. Lifsic, Halatnyikov, Ahiezer, Szmorogyinszkij, majd a fiatalabbak, Pitajevszkij, Abrikoszov, Dzjalosinszkij, Gorkov és a többiek kiemelkedő alakjai a szovjet elméleti fizikának. De a Landau-iskola mégsem egyszerűen őket, vagy akár az ő tanítványaikat jelenti, hanem egyfajta szellemi közösséget, közös stílust, hangot a tudományos vitákban és cikkekben a problémák megfogalmazásában. Stílust, mely a Fizikai Problémák Intézetében negyedszázadon át hetenként megtartott szemináriumokon, elsősorban Landau személyiségének hatása alatt alakult ki. Éles, szenvedélyes viták zajlottak ezeken a szemináriumokon, semmiféle személyes tekintély nem védte azt, aki hibásan érvelt, de bárki megvédhette álláspontját akár Landauval szemben is. És közben megszületett a Landau-iskola "alapokmánya" is, az a mintegy nyolckötetes E. M. Lifsíccel együtt írott könyvsorozat, amelyben Landau összegyűjtötte azt az "elméleti minimumot", amelyre a tanítványoknak az aktív kutatómunka megkezdéséhez feltétlenül szükségük van .... A könyvsorozatnak, amely a modern elméleti fizika páratlanul széles látókörű, eredeti és egységes stílusú összefoglalása, nemcsak belföldön van tartósan nagy sikere, hanem Európában és az Egyesült Államok egyetemein és kutatóintézeteiben is tankönyvként, kézikönyvként talán a leginkább használt és idézett forrásmunka.
Valljuk meg, ebben az évszázadban még a zseniális fizikusnak is nagy konkurenciával kell számolnia. Átalakult a fizika teljes világképe, az "atomkorszak" óriási tudósegyéniségek megjelenését hozta: Einstein, Bohr, Schrödinger, Heisenberg, Dirac, Fermi, Pauli mellett nehéz volt kitűnni éppen ebben a tudományban. Lev Davidovics Landaunak sikerült.
Solt György