Кванты и музы

…Кто знает, как возникают идеи в уме человека. Конечно, основой являются длительные сосредоточенные размышления. Лишь они на базе всего предыдущего опыта создают ту среду, в которой вспыхивает озарение. Но сами по себе размышления редко дают что-либо радикально новое. Они, скорее, способны обеспечить постепенное продвижение, систематическое преодоление мелких трудностей, но не взлёт, не скачок.

Многие крупные учёные, обдумывая впоследствии свои собственные открытия, отмечают эту особенность человеческого интеллекта. Открытие возникает в мозгу внезапно, подобно ракете, взмывающей в вышину.

Может быть, озарение постигло Лебедева в душном экипаже, раскалённом лучами Солнца, когда он, естественно, обратил внимание на несовершенство вентиляции. Решающая идея, обеспечившая путь к успеху, сводилась к способу выравнивания температур внутри прибора, в котором луч света, давление которого на молекулы газа надо было измерить, приводил к неравномерному нагреву газа.

Здесь тоже недоставало «вентиляции», способной выровнять температуру. Возможно, свежий воздух горных вершин, освежающий утомлённого путника, навёл Лебедева на мысль добавить к измеряемому газу водород.

Этот самый лёгкий газ, почти не поглощая свет, энергично выравнивает температуру в смеси газов. Этому способствует малая масса его молекул, быстрота их передвижения.

Недаром Лебедев сказал, что готов пожертвовать жизнью для завершения работы. Осознав всю мощь новой идеи, он не мог ехать лечиться и возвратился в лабораторию.

Последний из серии приборов, на котором были выполнены решающие опыты, не отличался в принципе от прибора, описанного Лебедевым в 1907 году. Конечно, он был сделан лучше, точнее, изящнее, но главное достижение заключалось в другом — в применении водорода.

Программа, составленная в юности, была завершена. Она заняла двадцать лет. Это было настойчивое движение к труднейшей цели по пути, отдельные этапы которого явились вершинами экспериментального искусства.

С полным правом и со скромным достоинством Лебедев завершает итоговую статью, вышедшую в 1910 году, словами: «Таким образом, гипотеза о давлении света на газы, триста лет тому назад высказанная Кеплером, получила в настоящее время как теоретическое, так и экспериментальное обоснование».

Снова, как прежде, достижение Лебедева вызвало восторженные отклики учёных. Выдающийся астроном Шварцшильд писал ему: «Я хорошо помню, с каким сомнением услышал в 1902 году о Вашем предположении измерить давление света на газ, и я преисполнился тем большим удивлением, когда прочёл, как Вы устранили все препятствия».

Известный физик Пойнтинг был так потрясён результатами русского учёного, что, отбросив свои дела, приступил к сходным опытам. Ему удалось измерить давление лу чей света, падающих на препятствие не перпендикулярно, а под углом. Расчёты для этого случая сразу же после первых публикаций Лебедева сделал казанский физик Гольдгамер. Позже Алиса Гольсен, ученица профессора Герлаха, используя новейшую вакуумную технику, провела блестящие опыты, спустившись в такой вакуум, где с радиометрическими силами можно было уже совершенно не считаться. Величина светового давления надёжно заняла своё место в формулах и уравнениях астрофизики.

Так Лебедев первым достиг вершины в экспериментальном исследовании свойств света, заслужил славу, которая не тускнеет и в наши дни.

Но лишь тот, кто не знает Лебедева, может подумать, что он почил на лаврах или хотя бы снизил напряжение своей работы.

Лебедев был хорошим альпинистом. В этом отношении, как и во многих других, он проложил верную дорогу русским и советским физикам. Физики и сейчас составляют существенную часть бесстрашного племени альпинистов.

Покоряя очередную, недоступную ранее вершину (и в горах, и в науке), Лебедев присматривался к другим вершинам — готов был выбрать следующую, ещё более трудную цель.

Ещё не успев закончить цикла работ по измерению давления света на газы, он начал обдумывать труднейшую задачу, тревожившую наиболее крупных физиков и не потерявшую актуальности в наши дни.

Речь идёт о природе магнетизма небесных тел. В то время этот вопрос считался тесно связанным с вопросом об эфире, этой гипотетической межзвёздной среде, вошедшей в обиход науки с незапамятных времён. В эфир верил Аристотель, об эфире писал Декарт, помощником в своей теории света избрал его Френель… Даже когда Максвелл обнаружил материю, наполняющую Вселенную — электромагнитное поле, он не решился на радикальную ампутацию эфира от тела науки. Более того, он продолжал в него верить! Иначе зачем ему было сочинять какую-то странную модель мира, в которой электромагнитное поле существовало не само по себе, как самостоятельная субстанция, о чём лаконично говорили его же четыре знаменитых уравнения, а интерпретировалось как натяжения эфира.

В общем, никто не мог решиться выбросить эфир на свалку истории, где уже несколько десятилетий покоился теплород, другой представитель семейства невесомых субстанций, недоступных ни чувствам, ни приборам.

Инертная традиция заставляла думать, что электромагнитные волны Максвелла распространяются в эфире. Иначе всё повисало в пустоте, а это пугало. (Один из примеров, свидетельствующий, что не природа, как думали древние, а мысль человеческая боится пустоты.) Учёные ещё не решались на героический отказ от эфира, они занимались бесполезной тратой сил, пытаясь примирить эфир с действительностью и со своими представлениями о ней. И в первую очередь пытались понять, почему эфир (по утверждениям противоречивых гипотез вещество вязкое, словно студень) не мешает движению небесных и земных тел?(Над этой проблемой работал в те годы и малоизвестный в наше время российский инженер Иван Осипович Ярковский (1844–1902). Он разрабатывал оригинальную концепцию эфира, предполагая, что уплотнённый эфир может превращаться в обычное вещество; в некоторой степени эта идея созвучна знакомому нам взаимопревращению излучения и вещества (аннигиляция и рождение пар частица-античастица). А размышляя над движением небесных тел сквозь эфир, Ярковский предложил в 1887 г. новый механизм, компенсирующий сопротивление эфира и использующий эффект отдачи при излучении (лебедевское давление света!). Недавно этот эффект, названный именем Ярковского, был обнаружен в движении небольших астероидов и искусственных спутников Земли. Подробнее см.: Сурдин В.Г. «Неуловимая планета». Фрязино: Век-2, 2006. — Прим. В.Г. Сурдина)

Никого не удивило, что к десятку противоестественнейших гипотез, связанных с вопросом об эфире, прибавилась ещё одна гипотеза, утверждающая, что при движении небесных тел сквозь эфир возникает эфирный ветер. На его поиски устремились экспериментаторы. И среди них замечательный физик американец Майкельсон. Он не обнаружил эфирный ветер. Можно было поверить его мастерству и наконец сказать: нет эфирного ветра, значит, нет и эфира. Но этого не случилось. Учёные продолжали отрабатывать другие версии, подтверждающие реальность эфира. Например, версию о том, что магнетизм небесных тел является следствием их движения сквозь эфир.

В доказательство этого включился и Лебедев. Он начал с более простого эксперимента. Ещё в 1902 году поставил опыт для обнаружения электрического тока, который, по тогдашним же представлениям, должен возбудиться в куске проводника при его движении через эфир. Результат был отрицательный. Причём Лебедев достиг замечательной точности: он установил, что и трёх десятимиллионных долей вольта не возникло в его приборе, которые можно было бы отнести за счёт эфира.

Такая точность сделала бы честь любому экспериментатору. Казалось бы, это даёт Лебедеву право утверждать, что никакого эфира в природе не существует. Но решающее слово должны сказать теоретики.

Лишь через три года Эйнштейн в своей гениальной теоретической работе показал, что иного результата и быть не могло.

И всё-таки вопрос о природе магнетизма небесных тел оставался открытым. Кусок провода — не звезда, не планета. Нужно усложнить опыт, искать иные доказательства. И это мучило Лебедева.