Ирина Радунская - Кванты и музы
Наиболее остроумная черта метода Никольса и Хэлла основана на том, что световое давление возникает мгновенно, а конвекционные и радиометрические силы — только после нагрева лепестков. Поэтому они использовали кратковременное включение света и баллистическую методику измерения.
Слабость метода Никольса и Хэлла проявилась в отношении к круксовым силам. Вместо того чтобы добиваться очень высокого вакуума, они, следуя указанию самого Крукса, попытались использовать счастливое мгновение. А оно должно было наступить при давлении порядка десяти миллиметров ртутного столба. В этот момент радиометрические силы меняют знак, проходя через нуль. Экспериментаторы старались обнаружить эту нулевую точку и работать возможно ближе к ней. Это было смелое и остроумное решение. Однако при этом давлении конвекционные силы ещё велики и требуют особых мер для борьбы с ними. Американцы (как это делал и Лебедев) для этой цели посылали свет то на одну, то на другую сторону лепестка.
Но методика Никольса и Хэлла не оправдала себя. Она была очень сложна. Сложна и дорога была их аппаратура. Несмотря на применение приборов высокой метрологической точности, они в первой публикации допустили ошибку в 22 % из-за неверного определения сопротивления болометра. Устранив этот дефект, они сочли достигнутую погрешность равной одному проценту, но беспристрастные учёные оценили её существенно выше.
Ошибка измерений американцев привела к тому, что выделить чётко световое давление на фоне мешающих факторов им не удалось.
Лебедев ясно понимал недостатки опытов Никольса и Хэлла, но не критиковал их в печати, указывая на независимость работы и различные методики. В последней же, оставшейся незаконченной, популярной статье он кратко рассмотрел недочёты этой работы, заключив, что её результат можно рассматривать как опытное доказательство существования светового давления (если принять на веру, что американские исследователи работали вблизи указанной Круксом нулевой точки).
«Мне кажется, — пишет Лебедев, — что было бы правильнее воспользоваться работой Никольса и Хэлла для обратного заключения, а именно: допуская существование светового давления, утверждать, что открытый Круксом любопытный переход радиометрических явлений через нуль при определённых давлениях не зависит от продолжительности свечения».
Только тонкий и благожелательный учёный мог позволить себе не отмахнуться от работы менее удачной, чем его, а отыскать в ней максимум полезного, найти то, что оправдало бы её проведение.
Лебедев необычайно точно определил уязвимость конкурирующей методики. Два остроумных приёма Никольса и Хэлла — использование явления Крукса и баллистической методики — требовали независимого доказательства их совместимости. Поскольку такого доказательства не дано, результат допускает двоякое толкование…
Работа Лебедева вышла далеко за пределы просто удачного эксперимента. Измерив давление света на твёрдые тела, подтвердив численно справедливость теории Максвелла, Лебедев тем самым доказал, что свет несёт не только энергию, но и импульс, а значит, в этом отношении он не отличается от других форм материи. Этот вывод, полученный Лебедевым из опыта, перекликается с важнейшим выводом о соотношении между массой и энергией, сделанным через несколько лет Эйнштейном в его теории относительности.
Всемирное признание — достойная оценка такому выдающемуся деянию.
Несмотря на крайнее переутомление и усиливающуюся болезнь, Лебедев не удовлетворился достигнутым. Программа, составленная перед отъездом из Страсбурга, требовала дальнейших тягчайших напряжений. Он хотел обязательно обнаружить давление света на отдельные молекулы, а ведь молекулы в миллиарды миллиардов раз более мелкие предметы, чем крылышки. И давление света в этом случае должно быть ничтожнее, неуловимее дыхания комара.
Лебедев изготовил не менее двадцати приборов, но в каждом проявлялись мешающие эффекты, неизмеримо превосходящие то, что нужно было наблюдать.
Друзья говорили Лебедеву, что он губит себя, губит, как машину, работающую на износ. Врачи требовали перерыва в работе, считая, что жизнь учёного в опасности и может быть спасена только длительным покоем. Тогда-то он и сказал: «Пусть я умру, а работу доведу до конца».
Лебедев продолжал работать ещё более напряжённо, чем раньше. Встретив очередную трудность в своём эксперименте, он переходил к приборам своих учеников. И те ещё и ещё раз поражались, как легко их учитель добивался того, что казалось им совершенно недостижимым. Тем временем Лебедев всё более чётко стал понимать, что ни слушание лекций, ни чтение, ни даже личная работа не обеспечивают формирование учёного. Без регулярного общения, обмена мнениями, без обсуждения и споров не рождаются настоящие физики. И Лебедев стремится создать в своей лаборатории атмосферу научного творчества, подобную виденной им у Кундта и Кольрауша. Теперь ему недостаёт только коллоквиума.
В 1902 году, приступив к новому циклу труднейших исследований, Лебедев организует свой коллоквиум. Первый в России. Сейчас такие занятия обычно называют семинарами. Лебедев проводил их еженедельно. Здесь обсуждались рефераты новейших научных работ. Праздником было сообщение о завершённой работе кого-либо из участников. Уровень, актуальность и глубина обсуждения проблем были столь привлекательны, что заседания посещали не только ученики Лебедева, но и крупные учёные, в том числе и нефизики: знаменитый естествоиспытатель Тимирязев, математики Млодзеевский и Лузин, врач Лазарев, которого посещения коллоквиума привели в число учеников Лебедева.
Лазарев сделал от имени заболевшего учителя первое предварительное сообщение об успехах в измерении давления света на газы. Было это 27 декабря 1907 года. Участники I Менделеевского съезда первыми услышали о том, что давление света на газы обнаружено, познакомились с основными идеями эксперимента и конструкцией прибора, услышали о невероятных трудностях проведения этой работы.
На её завершение ушло ещё около двух лет. Вот как описывает заключительный этап работы один из учеников Лебедева:
«В конце весеннего семестра, когда начинался летний перерыв в университетских занятиях (это время совпало с неудачной пробой одного из приборов для исследования давления света на газы), Лебедев по настоянию врачей был вынужден выехать на отдых за границу. Причём перед поездкой в Швейцарию, где должен был отдыхать, он заехал в Гейдельберг, который очень любил и где жил известный специалист по сердечным болезням Эрб. С ним Лебедев часто советовался.
После нескольких дней отдыха Лебедев решил заехать к астроному Вольфу в обсерваторию на горе Кенигштуль в окрестностях Гейдельберга. Вольф, ничего не зная о болезненном состоянии Лебедева, начал расспрашивать о том, как идёт работа со световым давлением. Лебедев признался, что до сих пор его постигают одни только неудачи. Вольф с жаром стал доказывать, что надо ещё раз попытать свои силы, что “только такой экспериментатор, как вы, — говорил он, — может справиться с этой задачей и что решение этой задачи для астрономов существенно необходимо”. Лебедев отшучивался, но, когда он ехал от Вольфа к себе в гостиницу по склонам Кенигштуля, ему вдруг пришла в голову новая мысль. На следующий день, вместо того чтобы ехать в Швейцарию, он садится в вагон и едет в Москву. Всё лето и осень — лихорадочная работа, и на съезде естествоиспытателей и врачей в декабре 1909 года Лебедев сделал доклад о своей работе, которая и до сих пор осталась непревзойдённой… Никто не отважился пойти по пути Лебедева!»
…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.
