С В Е Т

РУССКОЙ ЦИВИЛИЗАЦИИ

А Н А Л И Т И Я

С. Болушевский, А. Милютин

ЛЕБЕДЕВ ПЁТР НИКОЛАЕВИЧ. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЙ ВКЛАД В ПОНИМАНИЕ ПРИРОДЫ СВЕТА

Петр Николаевич Лебедев родился в Москве 24 февраля (8 марта) 1866 года. Еще в юношеские годы увлекся физикой, поэтому для обучения выбрал Императорское Московское техническое училище. Не окончив его, в 1887-м Лебедев отбыл в Германию, где работал в лаборатории известного физика Августа Кундта. В 1891 году написал диссертацию и сдал экзамен на первую ученую степень. Вернувшись обратно в Россию, Лебедев получил место ассистента в лаборатории физики профессора А.Г. Столетова. Результаты работы, выполненной в лаборатории Кундта, легли в основу магистерской диссертации, за которую ему присудили степень доктора физики. Вскоре Лебедев стал профессором Императорского Московского университета. Он не ограничивался только исследовательской деятельностью, а прилагал немало сил для создания научной школы, ученики которой в будущем достигли успехов на ниве физики. В 1911 году Лебедев покинул Императорский Московский университет вместе со многими прогрессивными преподавателями в знак протеста против реакционных действий министра просвещения Кассо. На частные средства Лебедев создал новую физическую лабораторию, но закончить исследования было не суждено — ученый скончался 1 (14) марта 1912 года из-за болезни сердца.

Один из видных физиков XIX века Уильям Томсон как-то написал: «Я всю жизнь воевал с Максвеллом, не признавая его светового давления, и вот… Лебедев заставил меня сдаться перед его опытами».

Согласно теории британского физика Максвелла световой луч, падающий на поглощающее тело, производит на него давление. Сегодня человеку, далекому от физики, это утверждение может показаться спорным, а уж подтвердить теорию на практике — и вообще почти невозможным. А в XIX веке доказательство этого утверждения тем более представляло большую техническую проблему, но талант и одаренность помогли Лебедеву с успехом решить задачу. Трудность эксперимента заключалась в том, что величина давления света, если оно и существовало, очень мала. Для ее обнаружения требовалось провести почти филигранный по исполнению эксперимент. Для этого Лебедев изобрел систему легких и тонких дисков на закручивающемся подвесе. Можно только удивляться, как ученому удалось создать крутильные весы с такой высокой точностью показаний. Однако помимо малых значений давления еще одна сложность заключалась в том, что его измерению мешали другие явления. Например, при падении света на тонкие диски, которые Лебедев использовал в своих опытах, они нагреваются. В результате разности температур освещенной и теневой сторон возникают конвекционные эффекты. Ученый преодолел все эти трудности, продемонстрировав непревзойденное мастерство.

На первый взгляд прибор, который сконструировал физик, кажется очень простым — свет падал на легкое крылышко, подвешенное на тонкой нити в стеклянном баллоне, из которого выкачан воздух. Закручивание нити свидетельствовало о световом давлении. Однако за внешней простотой легко не заметить упорного труда, потраченного на его создание. Крылышко представляло собой две пары платиновых кружков, один из которых был блестящим с обеих сторон, другой — покрыт платиновой чернью.

Толщина платиновых крылышек была максимально тонкой, что приводило к мгновенному выравниванию температур и отсутствию «побочных» эффектов. Дополнительно для исключения движения газа из-за разницы температур свет направлялся поочередно на обе стороны крылышка. Кроме этого, всю установку поместили в максимально возможный для того времени вакуум — в стеклянный баллон с прибором Лебедев добавлял каплю ртути и подогревал ее, в итоге воздух под воздействием ртутных паров вытеснялся с дополнительным использованием насоса. Затем температура в баллоне понижалась, что приводило к конденсации ртутных паров и резкому снижению давления. Кропотливый труд ученого был вознагражден, и Лебедев сообщил, что теория Максвелла подтверждена его опытами. «Таким образом, существование максвелло-бартолиевых сил давления опытным путем установлено для лучей света», — такой фразой Лебедев закончил доклад об открытии. Стоит добавить, что доказанный факт имел огромное значение для того времени. А все потому, что реальность существования давления электромагнитных волн говорит о том, что они обладают механическим импульсом, а значит, и массой. Это в свою очередь свидетельствует о том, что электромагнитное поле материально. Таким образом, ученым было доказано, что материя существует не только в форме вещества, но даже в форме поля.

Следующая задача, которую поставил перед собой физик, — определить давление света на газы. Эта задача была еще труднее, чем предыдущая, поскольку световое давление на газы во много раз меньше, чем давление на твердые тела. Требовалось провести более тонкий по исполнению эксперимент. На подготовку опыта ушло немало времени. Из-за трудностей Лебедев много раз бросал эту затею, но потом принимался снова. В итоге было создано около двух десятков приборов, потрачено десять лет, но когда работа была закончена, удивлению научного сообщества не было предела, а Британский Королевский институт избрал Петра Николаевича своим почетным членом. Трудности, с которыми столкнулся Лебедев во время проведения эксперимента, были такими же, как при опытах с твердыми телами. Чтобы температура газа была равномерной, следовало обеспечить строгую параллельность лучей, что получить невозможно в принципе. Однако смекалка ученого не знала границ — он придумал ввести в исследуемый газ водород, который обладает большой теплопроводностью, что в итоге способствовало быстрому выравниванию разности температур. Все результаты экспериментов Петра Лебедева и других исследований совпадали с величиной давления света, которую рассчитал Максвелл, что явилось дополнительным подтверждением его электромагнитной теории света. За уникальные опыты и общий вклад в науку Лебедева в 1912 году выдвинули на соискание Нобелевской премии. Среди других кандидатов фигурировал и Эйнштейн. Однако по иронии судьбы ни один из великих ученых не получил ее в том году: Эйнштейн — из-за отсутствия опытного и практического подтверждения своей теории относительности (премию получил лишь в 1921 году), а Лебедев — из-за того, что премию не присуждают посмертно.

Источник: http://рос-мир.рф

15.05.2019