13. Интеграл столкновений в кинетическом уравнении плазмы и затухание Ландау.
Следующее уравнение, которое было выведено Ландау в 1937 г., также можно было бы выгравировать на Скрижали:
— Здесь f — функция распределения, это вероятность нахождения в плазме электрона с импульсом р = mv в точке r в момент времени t; v — скорость электрона;
F = eE0+ (e/c)v x B0
— сила, действующая на электрон со стороны внешних электрического Е0 и магнитного В0 полей; — градиент в пространстве импульсов, D — тензорный коэффициент диффузии в этом пространстве.
Правую часть в данном уравнении часто записывают в виде так называемого интеграла столкновений, который первым ввел Ландау. Так он учел эффект от столкновений частиц при больших пролетах, применяя модель диффузии в пространстве скоростей (импульсов).
Несколько слов о затухании Ландау. Пусть в плазме смещено облако электронов, что можно сделать с помощью внешнего поля. Тогда при возвращении этого облака в равновесное положение в плазме возникает электромагнитная волна. В 1946 г. Ландау показал, что колебания, возникающие в возмущенной электронной плазме, затухают, даже если не учитывать кулоновское взаимодействие (трение) между электронами. Математически это следует из кинетического уравнения с нулевой правой частью, т. е. даже при отсутствии интеграла столкновений. Однако тогда следует заменить внешние поля на полные, самосогласованные поля Е и В, при которых уравнение Ландау переходит в уравнение Власова (см. далее). По Ландау, затухание вызвано тем, что число электронов, отстающих от волны, всегда немного больше числа электронов, опережающих фазовую скорость волны. Последнее приводит к излучению Вавилова — Черенкова и потере энергии волной.
14. Во время Великой Отечественной войны Ландау получил совместно с К.П. Станюковичем уравнение состояния вещества при взрыве, уравнение Ландау-Станюковича. Он вывел формулы для определения скорости истечения продуктов детонации газовых и конденсированных взрывчатых веществ, внеся существенный вклад в общую теорию горения и взрыва.
15. В 1945 г. Ландау опубликовал расчеты процесса сверхзвукового обтекания тела и пришел к неожиданному результату: вдали от тела следуют друг за другом две ударные волны, а не одна, как считалось ранее. Любопытно, что, по его рассказам, эти расчеты он сделал, сидя в тюрьме.
16. На мой взгляд, можно дополнить список достижений Ландау важнейшим техническим его результатом, который имеет исключительное общественно-историческое значение. Это результат группы Ландау (Е.М. Лифшиц, И.М. Халатников, С.П.Дьяков, Н.Н. Мейман.) по расчету «коэффициента полезного действия» атомной и водородной бомб. Хотя сам Ландау не любил эту работу и не хотел ею заниматься, но с гордостью носил звезду Героя Социалистического Труда, которой был награжден именно за указанное достижение. (И правильно делал. По существу он получил ее от имени двух сотен миллионов сограждан, которые не хотели бы оказаться под американскими бомбами, как японцы, напавшие на США, как северные вьетнамцы, напавшие на южных вьетнамцев, как югославы, ни на какую страну не нападавшие.)
17. И, наконец, полушутя-полусерьезно обсудим возможность размещения на мраморной доске почета, в последнем пункте, формулы математической «игры Ландау», которая стала популярной лишь примерно с 2000 года. В отличие от научных достижений Ландау, доступных очень узкому кругу физиков-теоретиков, и — только опосредованно через них — применяемых на общее благо человечества, упомянутая развивающая игра доступна в принципе всем успевающим школьникам, начиная с последнего класса, — и, конечно, студентам инженерных и естественно-научных специальностей. Суть игры состоит в том, что нужно добиться равенства двух пар любых двузначных чисел, вписывая перед ними и между сколько угодно любых знаков математических действий или элементарных функций, но не цифр! Для заинтересованных читателей в Приложении помещены полные правила игры Ландау, а также варианты общего ее решения и множество самых разнообразных, часто очень остроумных частных решений, которые читатели прислали в редакцию журнала «Наука и жизнь».