Е. М. Лифшиц
ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ И ОБЪЯСНЕНИЯ СВЕРХТЕКУЧЕСТИ ЖИДКОГО ГЕЛИЯ (к 60-летию академика Л. Д. Ландау)[82]
Шестидесятилетие Льва Давидовича Ландау дает повод вернуться к истории открытий, составивших одну из наиболее блестящих страниц советской физики и положивших начало новой области науки — физики квантовых жидкостей. Значение этой области все более растет: несомненно, что ее развитие за последние десятилетия оказало революционизирующее влияние и на другие области физики — физику твердого тела и даже на физику ядра.
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ГЕЛИЯ II
Жидкий гелий — единственное вещество, которое может оставаться жидким при охлаждении вплоть до абсолютного нуля: все другие вещества в конце концов затвердевают. Между тем, согласно «классическим» представлениям, при абсолютном нуле все атомы вещества должны были бы остановиться, т. е. занять определенные положения внутри тела, а это означает, что тело было бы твердым.
Уже это обстоятельство — первое свидетельство того, что свойства жидкого гелия могут быть поняты только на основе совершенно иных представлений, а именно представлений квантовой механики. Хорошо известно, что этой механике подчиняются явления микромира — мира атомов и молекул. В данном же случае мы имеем дело не с отдельными микроскопическими частицами, а с макроскопическим телом, состоящим из огромного числа атомов. В известном смысле можно сказать, что в таких телах при обычных температурах квантовые свойства как бы заслоняются хаотическим тепловым движением частиц. Лишь при самых низких температурах, когда интенсивность этого движения становится слабой, проявляются глубокие квантовые свойства вещества. Все вещества, за исключением только гелия, затвердевают, прежде чем их квантовые свойства успевают в достаточной мере выявиться. Один лишь гелий может стать «квантовым» до своего затвердевания, а после этого он уже вообще не обязан затвердевать, так как в квантовой механике несправедливо утверждение о полной остановке движения атомов при абсолютном нуле температуры. Таким образом, жидкий гелий является единственным в своем роде объектом, который природа предоставила в распоряжение физиков для изучения «квантовой жидкости».