Сам Ландау всю жизнь относился к Нильсу Бору с непреходящим уважением. Он считал его своим единственным учителем. В 1933 и в 1934 годах Ландау опять побывал в Копенгагене, а когда Бор в 1934, 1937 и в 1961 годах приезжал в Советский Союз, непременно сопровождал его во всех поездках.
Работая в Копенгагене, Ландау постоянно общался с выдающимися, а главное, молодыми, как он сам, физиками – Гайзенбергом, Паули, Пайерлсом, Блохом, Вигнером. Там же Ландау встречался с Дираком, даже разговаривал однажды с Эйнштейном, хотя, по словам самого Ландау, ничем не заинтересовал его. Работая у Бора, он выполнил работу по диамагнетизму электронного газа и (совместно с Пайерлсом) – по релятивистской квантовой механике.
В 1932 году вернулся в Россию.
В 1934 году без защиты диссертации получил степень доктора физико-математических наук.
С 1932 по 1937 год Ландау руководил теоретическим отделением Харьковского физико-технического института. Здесь Ландау вывел известное кинетическое уравнение при кулоновском взаимодействии частиц, а также выполнил теорию фазовых переходов второго рода и теорию промежуточного состояния в сверхпроводимости. В Харьковском институте работали в те годы многие талантливые физики, среди них Л. В. Шубников, А. И. Лейпунский, К. Д. Синельников, М. Руэман, Л. В. Розенкевич, Б. Подольский. Не случайно именно в Харькове был построен первый советский электростатический линейный ускоритель, на котором в 1932 году были подтверждены результаты смелых экспериментов Кокрофта и Уолтона по расщеплению ядра. В Харьковском институте бывали Бор, Дирак, Эренфест, Хаутерманс, Вайскопф, – несомненно, это был самый крупный, после Москвы и Ленинграда, физический центр страны. К сожалению, репрессии конца тридцатых нанесли институту столь чудовищный урон, что институт уже никогда не оправился от этого урона: физики Шубников, Горский и Розенкевич были расстреляны, Вайссберг, Руэман и Хаутерманс арестованы и высланы в Германию. Подверглись арестам директор института академик Обреимов и его заместитель Лейпунский.
В 1937 году академик Капица пригласил Ландау в Москву – руководить теоретическим отделением Института физических проблем.
Здесь Ландау работал до самой кончины.
Здесь он получил соотношение между плотностью уровней в ядре и энергией возбуждения, создал (наряду с Х. Бете и В. Вайскопфом) статистическую теорию ядра, выполнил исключительно важные исследования по теории фазовых переходов. В 1957 году предложил закон сохранения комбинированной четкости (одновременно с А. Саламом, Т. Ли и Ч. Янгом) и независимо от них же выдвинул теорию двухкомпонентного нейтрино.
Здесь же Ландау создал знаменитый теоретический семинар.
Но в апреле 1938 года Ландау был арестован, как было сказано в обвинении – «…за шпионскую деятельность в пользу Германии». Одновременно с Ландау был арестован физик Румер. Как впоследствии смеялся Ландау: «…мы внезапно перешли с физического листа римановой поверхности на нефизический». В заключении Ландау пробыл ровно год и вышел на свободу только благодаря активным действиям академика Капицы. Прямо в день ареста Ландау Капица написал личное письмо Сталину, на которое, впрочем, ответа не получил. Не получил ответа от Сталина и Нильс Бор, написавший ему, что «…если проф. Ландау действительно арестован, то я убежден, что речь идет о печальном недоразумении, потому что я не могу себе представить, чтобы профессор Ландау, который всегда себя всецело посвящал науке и которого я высоко ценю как искреннего человека, мог совершить что-либо, оправдывающее его арест».
Через год, 6 апреля 1939 года, Капица написал В. М. Молотову.
«…За последнее время, работая над жидким гелием вблизи абсолютного нуля, – написал он, – удалось найти ряд новых явлений, которые, возможно, прояснят одну из наиболее загадочных областей современной физики. В ближайшие месяцы я думаю опубликовать часть этих работ. Но для этого мне нужна помощь теоретика. У нас в Союзе той областью теории, которая мне нужна, владел в полном совершенстве Ландау, но беда в том, что он уже год как арестован. Я все надеялся, что его отпустят, так как я должен прямо сказать, что не могу поверить, что Ландау – государственный преступник. Я не верю этому потому, что такой блестящий и талантливый молодой ученый, как Ландау, который, несмотря на свои 30 лет, завоевал европейское имя, к тому же человек очень честолюбивый, настолько полный своими научными победами, что у него не могло быть свободной энергии, стимулов и времени для другого рода деятельности. Правда, у Ландау очень резкий язык и, злоупотребляя им, он нажил много врагов, которые всегда рады сделать ему неприятность. Но при весьма его плохом характере, с которым и мне приходилось считаться, я никогда не замечал за ним каких-либо нечестных поступков.
Конечно, говоря все это, я вмешиваюсь не в свое дело, так как это область компетенции НКВД, но все же я думаю, что я должен отметить следующее как ненормальное. Ландау год как сидит, а следствие еще не закончено, срок для следствия ненормально длинный. Мне, как директору учреждения, где он работает, ничего не известно, в чем его обвиняют. Главное, вот уже год по неизвестной причине наука, как советская, так и вся мировая, лишена головы Ландау. Ландау дохлого здоровья и, если его зря заморят, то это будет очень стыдно для нас, советских людей. Поэтому обращаюсь к вам с просьбами. Нельзя ли обратить особое внимание НКВД на ускорение дела Ландау? Если это нельзя, то, может быть, можно использовать голову Ландау для научной работы, пока он сидит в Бутырках? Говорят, с инженерами так поступают».
Под личное поручительство Капицы Ландау был освобожден.
Больше того, Ландау с блеском, как это и обещал Капица правительству, создал теорию сверхтекучести, которая объяснила все известные тогда свойства жидкого гелия, а также предсказала ряд совершенно новых явлений, в частности – существование в гелии второго звука. «Если бы это теоретическое положение не было так полно подкреплено экспериментальными доказательствами, – писал позже Капица, – оно звучало бы как идея, которую очень трудно признать разумной».
Кстати, на вопрос, какую вашу работу следует считать лучшей, Ландау неизменно отвечал: «Конечно, теорию сверхтекучести гелия. Ее до сих пор многие не понимают».
Лучшего места для жизни и для работы, чем Институт физических проблем, Ландау просто не мог себе представить: много зелени, теннисный корт, отдельный двухэтажный дом для сотрудников, двухуровневые квартиры на английский манер, отлично оборудованные мастерские, лаборатории, прекрасная библиотека. Правда, основная работа Ландау, как правило, заключалась в долгих беседах с коллегами и учениками. А учениками Ландау считали себя И. Я. Померанчук, Р. З. Сагдеев, Е. М. Лифшиц, А. А. Абрикосов, А. Б. Мигдал, А. И. Ахиезер, Л. П. Горьков, В. Н. Грибов, Л. П. Питаевский, И. М. Халатников, В. Б. Берестецкий, А. С. Компанеец, А. Я Смородинский и многие другие. Причисляли себя к ученикам Ландау и И. М. Лифшиц и В. Л. Гинзбург.
«Попасть в школу Ландау было нелегко, – писал Капица. – Для этого нужно было пройти ряд специальных экзаменов, программу которых он составлял сам. В эти экзамены входили не только механика и теоретическая физика, но и математика в том виде, в котором она нужна в теоретической физике. Экзамены сдавались по разделам и могли длиться другой раз по много месяцев. Ландау называл программу экзаменов „теоретическим минимумом“, и он считал, что он составляет тот минимум знаний, с которыми ученый может начать успешно заниматься теоретической физикой. Сдать этот экзамен удавалось немногим, за все время – немногим более сорока человек. Этим ученикам Ландау щедро отдавал свое время и давал им большую свободу в выборе темы, и их работы публиковались под их именами».
Одной из особенностей Ландау было то, что он почти не читал научную литературу. Читали научную литературу его ученики, а затем кратко пересказывали прочитанное учителю. Как правило, Ландау интересовался только основной идеей. Если идея оказывалась свежей, если она останавливала его внимание, он самостоятельно делал математический вывод, часто – своим путем, весьма отличным от пути автора. При этом, он воспринимал все новое и с чисто эстетической стороны.
«Он рассказывал, – вспоминал Е. М. Лифшиц, – как был потрясен невероятной красотой общей теории относительности (иногда он говорил даже, что такое восхищение при первом знакомстве с этой теорией должно быть, по его мнению, вообще признаком всякого прирожденного физика-теоретика). Он рассказывал также о состоянии экстаза, в которое привело его изучение статей Гейзенберга и Шрёдингера, ознаменовавших рождение новой квантовой физики. Он говорил, что они дали ему не только наслаждение истинной научной красотой, но и острое ощущение силы человеческого гения, величайшим триумфом которого является то, что человек способен понять вещи, которые он уже не в силах вообразить. И, конечно же, именно таковы кривизна пространства-времени и принцип неопределенности».
