В конце 1934 г. Леонтович переходит на работу в ФИАН в качестве старшего научного сотрудника лаборатории колебаний, которую возглавлял Н.Д.Папалекси, и сразу оказывается в числе ведущих физиков института. В 1935 г. И.Е.Тамм, руководитель теоретического отдела ФИАНа, так охарактеризовал Леонтовича в связи с решением о присуждении ему степени доктора физико-математических наук без защиты диссертации:
«Михаил Александрович Леонтович принадлежит к числу выдающихся физиков-теоретиков. Отличаясь чрезвычайной ясностью ума и критической глубиной физической мысли, редкой по глубине и всесторонности эрудицией и владея в совершенстве математическим аппаратом, он вместе с тем является редким примером физика, сочетающего в себе теоретика и экспериментатора — наряду с теоретическими ему принадлежит и ряд экспериментальных работ. Ряд его работ относится к таким разнородным областям, как теория колебаний, квантовая теория, теория относительности. Но наибольшее значение имеют его работы по оптике и статистической физике.
Девять оптических работ М.А.Леонтовича посвящены всестороннему выяснению сложного комплекса явлений рассеяния света. Начав совместное с А.А.Андроновым развитие данной Л.И.Мандельштамом теории молекулярного рассеяния света на поверхности жидкости, он показал затем, что выводы этой теории приложимы также и к рассеянию света слабоматовыми поверхностями. Ряд его работ, выполненных частью совместно с другими авторами, посвящен комбинационному рассеянию (раман-эффекту) в кристаллах. В частности, им выяснена зависимость поляризации этого рассеяния от кристаллической структуры, связь рассеяния в кристаллах с рассеянием в растворах соответствующих веществ и т.д. В совместной с С.Л.Мандельштамом (младшим) работе впервые дан правильный расчет рэлеевского рассеяния твердыми телами. Наконец, в последней работе этого цикла М.А.Леонтович чрезвычайно изящно разрешает трудный вопрос о рассеянии света неравномерно нагретым телом.
Работа по рассеянию света естественно привела М.А.Леонтовича к рассмотрению некоторых общих проблем статистической физики. В этой области им достигнуты очень важные результаты, ставящие его в ряд наиболее крупных специалистов по статистической физике. Так, им впервые было дано обобщение статистических методов на случай непрерывных систем, установлено и исследовано понятие вероятности в функциональном пространстве, позволяющее правильно поставить и решать вопрос о степени зависимости флуктуаций в разных участках тел. Весьма близко к этим работам также и очень ценное исследование законов изменения флуктуаций во времени. Наряду с применением разработанных методов к ряду физических задач М.А.Леонтовичем достигнуты в последнее время существенные результаты в направлении обоснования статистической физики с точки зрения теории случайных процессов».
К этому следует добавить впервые решенную им (в соавторстве с Мандельштамом) задачу о квантово-механическом туннелировании микрочастицы через энергетический барьер, непреодолимый в рамках классической механики. Вскоре Г.А.Гамов, опираясь на эту работу (но не сославшись на нее), дает объяснение радиоактивного α-распада.
Последующий цикл работ Михаила Александровича, выполненный в 1936—1938 гг., относится в основном к молекулярной акустике. Вместе с Мандельштамом он ставит и решает в общей постановке трудную задачу о поглощении и дисперсии скорости звука в жидкостях в широком интервале частот. Развитую им общую теорию Леонтович привлекает для расчета поглощения звука в электролитах. К этому же времени относится его непримиримая борьба с лженаучными претензиями на материализацию (в механистическом смысле) эфира как носителя электромагнитных волн.
В 1939 г. Михаил Александрович избирается членом-корреспондентом АН СССР. В его научной характеристике того времени, подписанной С.И.Вавиловым, говорится:
«М.А.Леонтович, ближайший помощник и ученик академика Л.И.Мандельштама, является выдающимся и разносторонним физиком-теоретиком. Он свободно владеет методами самых различных ветвей физики. Собственные научные интересы М.А.Леонтовича охватывают статистическую физику, термодинамику, гидродинамику, теорию электромагнетизма и физическую оптику.
Научные работы, выпущенные М.А.Леонтовичем от своего имени, не очень многочисленны, но каждая из них является крупным вкладом в тот вопрос, которому она посвящена. Очень большое количество работ выполняется под руководством М.А.Леонтовича аспирантами МГУ и ФИАНа и студентами-дипломниками МГУ. М.А.Леонтович является одним из ведущих работников ФИАНа, его помощью и консультацией широко пользуются все сотрудники, от младших до членов-корреспондентов Академии наук. Для М.А.Леонтовича характерна большая требовательность к качеству научной работы вообще и своей собственной в первую очередь. На столь же высоком уровне, как и научно-исследовательская работа, стоит преподавание М.А.Леонтовича. Его лекции по статистической физике и по физической оптике пользуются огромной популярностью среди студенчества. Посещаемость этих лекций и теперь, когда выбор обязательных лекций предоставлен самим студентам, остается стопроцентной».
В начале Великой Отечественной войны Михаил Александрович вместе с Физическим институтом АН СССР (как и другими научными учреждениями) эвакуировался в Казань.[3] В 1942 г. по инициативе Хайкина на московском оборонном заводе №465 Наркомата электропромышленности создается лаборатория по разработке радионавигационной системы наведения для слепого бомбометания. Руководителем теоретической группы назначается Леонтович. После проведения необходимой теоретической части работы, в 1944 г., он переводится в теоретическую лабораторию радиолокационного института — НИИ-108, возглавлявшегося А.И.Бергом.
Наряду с решением специальных задач оборонного значения Михаил Александрович выполняет здесь важные теоретические работы в области радиофизики. Еще в лаборатории колебаний он сформулировал приближенные граничные условия для электромагнитного поля на поверхности хорошо проводящих тел (опубликовал эту работу лишь через десять лет, в 1948 г.). Эти «граничные условия Леонтовича» позволили решить большой класс радиофизических задач и сразу прочно вошли в радиофизику и радиотехнику.
В 1944 г. Михаил Александрович публикует фундаментальную работу по распространению радиоволн вдоль поверхности Земли. Он предлагает мощный метод параболического уравнения для комплексной амплитуды волны, получивший впоследствии большое значение в теории распространения волн и задачах нелинейной оптики. Еще одной основополагающей работой этого периода, также ставшей исходной для целого научного направления, становится его совместное с М.Л.Левиным исследование по общей теории тонких проволочных антенн. Ему принадлежит также плодотворная идея включения флуктуационных токов в уравнения электродинамики. Этот цикл работ Михаила Александровича фактически лег в основу нашей теоретической школы по радиофизике.
В оптической лаборатории МГУ. 40-е годы.
До 1946 г. Леонтович читает лекции в МГУ. В 1944 г. выходит в свет его замечательный курс «Статистическая физика», а спустя семь лет книга «Введение в термодинамику». В 1945 г. он возвращается на работу в ФИАН, где после смерти Н.Д.Папалекси в 1947 г. становится руководителем лаборатории колебаний. На первых послевоенных выборах в Академию наук, в 1946 г., Михаила Александровича избирают в академики. Работая в ФИАНе, он продолжает свою очень важную для воспитания нового поколения советских физиков педагогическую деятельность. С 1946 по 1954 гг. преподает в МИФИ (где с 1949 г. руководит кафедрой теоретической физики). Одновременно в 1947—1950 гг. заведует в Издательстве иностранной литературы редакцией физики.
С М.К.Романовским у только что собранного токомака Т-3. Начало 60-х годов.
С 1951 г. в деятельности Леонтовича наступает новый важный период. Ему поручают руководство теоретическими исследованиями по управляемому термоядерному синтезу в Институте атомной энергии. Это решение было принято по предложению Тамма. Следует сказать, что в то время управляемый термоядерный синтез (УТС) привлекал в первую очередь возможностью ускорить наработку трития для термоядерной бомбы. И Леонтович страшно обиделся на Тамма, втягивающего его в работу над бомбой. Вскоре, однако, проблема с термоядерной бомбой была решена без управляемого синтеза, и Михаил Александрович с большим энтузиазмом стал заниматься проблемой производства электроэнергии с помощью неисчерпаемого источника энергии — ядерного синтеза. Его участие в работе по УТС сыграло исключительную роль для успешного развития физики высокотемпературной плазмы в СССР. Первые же его работы по расчету электродинамических сил, возникающих при смещении токового канала относительно проводящего кожуха, по динамике пинчевого разряда, по стабилизирующему действию на разряд сильного продольного магнитного поля стали основой для последующих обширных исследований, которыми занялись его ученики. Он принимает активное участие в постановке новых экспериментов, в анализе и обсуждении их результатов. Для всего коллектива физиков, собранного с целью решения задачи по созданию термоядерной плазмы, Михаил Александрович становится высшим авторитетом в вопросах не только научных, но и общечеловеческих. Его принципиальность, прямой и открытый взгляд на жизнь и живейший интерес ко всем научным новостям во многом способствовали формированию на долгие годы здорового климата в коллективе, находившемся в сфере его влияния и внимания. А влияние Михаила Александровича испытали на себе несколько десятков физиков, как работавших непосредственно с ним, так и тех, кто участвовал в работе его знаменитого семинара.
3
По воспоминаниям академика А.М.Обухова,
«плотность числа академиков, докторов и кандидатов наук на единицу площади (как служебной, так и жилой) была, по-видимому, рекордной в истории развития науки. Кроме науки были и неотложные практические дела. Например, нужно было разгружать баржи с дровами и лесом. Следует заметить, что большинство научных работников, в особенности теоретиков, подходило к решению подобных практических проблем как-то неквалифицированно. Однажды мне повезло — я попал в бригаду, которой руководил молодой и энергичный член-корреспондент АН СССР Леонтович. Оказалось, что он и в этой, сугубо практической области не уступал профессионалам. Работая с полной отдачей, он своим примером показывал как нужно брать бревно на плечо, изредка взбадривал нас острым словом. Видя его высокую фигуру и чувствуя на себе его взгляд, все члены бригады как-то подтягивались и успешно выполняли задание».