Журнал «Знание-сила» - Знание - сила, 1998 № 05(851)

Так предсказывала электромагнитная теория света, придуманная великим Максвеллом за год до рождения Лебедева, — очень необычная теория.

Вещество, электричество и свет — столь очевидно различны, что долгое время физики исследовали их порознь. Об их взаимосвязи догадывался Фарадей, а Максвелл воплотил догадку в точную теорию. Некоторые выводы ее, однако, оказались столь странными, что мало кто им поверил. Никто, впрочем, не обязан верить теории, пока эксперимент не проверил ее предсказание.

В самом деле, из своих формул Максвелл получил, что электромагнитные сигналы могут путешествовать без проводов, и что их скорость равна скорости света; отсюда он предположил, что и сам свет — это электромагнитные колебания. Из этих же формул он обнаружил, что поток света должен не только нагревать освещаемую поверхность, но и давить на нее. Вычислил это давление и понял, что оно должно быть очень мало.

Новые идеи Максвелла не укладывались в рамки тогдашних научных представлений. Британская идея электромагнитного поля, или распределенной по пространству силы, выдвинутая Фарадеем, была чужеродной для континентальной — прежде всего германской — физики, где были только электрически заряженные частицы, между которыми попарно действовали силы. В течение нескольких десятилетий физика пребывала в растерянности — не имея оснований отвергнуть идеи Фарадея — Максвелла и не имея духу поверить в них.

Первый успех теории Максвелла принесли опыты немецкого физика Генриха Герца, сначала скептически смотревшего на британскую теорию. В 1888 году Герц сумел материализовать то, что у Максвелла было лишь математическими формулами: в результате он убедился сам и убедил других, что электромагнитные колебания могут путешествовать без проводов и действительно со скоростью света.

Что касается самого света, предсказания Максвелла оставались под вопросом. Даже его соотечественник, Вильям Томсон, не верил в световое давление, хотя он получил дворянский титул лорда Кельвина за свои научные заслуги именно в области электричества (за участие в проекте трансатлантического телеграфного кабеля).

В проверке максвелловской теории света могла помочь вертушка Крукса. Именно поэтому физики старались ее усовершенствовать. Прежде всего они пытались удалить воздух из-под колпака — улучшить условия для своих измерений. К тому времени, когда Лебедев знакомился с проблемой, физики научились откачивать воздух из сосуда так, что его там оставалась лишь одна стотысячная часть. Однако и этого остатка было слишком много — воздушные веяния все еще во много раз превышали силу светового давления.

И вот за дело, начатое англичанами, взялся русский, получивший отличное германское образование в весьма французском Страсбурге. Теперь, на рубеже двадцатого века, в своей московской лаборатории, тридцатилетний Лебедев был в расцвете сил, и они все ему понадобились: опыт, приобретенный в предыдущих работах, увлеченность и упорство молодого исследователя, не лишенного здорового честолюбия.

• Петр Лебедев, 1882год

И Лебедеву удалось то, что не давалось многоопытному Круксу, — он придумал, как уменьшить долю остающегося под колпаком воздуха еще в сто раз, и добился, наконец, чтобы помехи стали меньше светового давления. Несколько лет потребовалось на измерение величины, сравнимой с весом блохи. Это, конечно, удивительно, но... кому нужно такое легковесное дело?

В предыдущих абзацах есть искусные англичане, русский умелец и блоха — все необходимое, чтобы вспомнить знаменитый сказ Лескова о Левше. Там, однако, русские мастера подковали «аглицкую блоху», чтобы себя показать и англичан посрамить. При таких намерениях немудрено, что заводная блоха, получив подковки, утратила способность прыгать.

Лебедев свою блоху подковал, чтобы она прыгала лучше. И он бы так не старался, если бы эта прыгучесть не была важна для науки — для мировой науки. Результат его опытов, как бы мала ни была измеренная им величина, отвечал на большой вопрос науки его времени.

Вот почему доклад Лебедева о его экспериментах на Первом международном конгрессе физиков в Париже (август 1900 года) и его публикации в центральных журналах очень быстро сделали ему имя. Кроме прочего, опыты Лебедева заставили именитого физика лорда Кельвина сдаться перед максвелловской теорией.

• П.Н. Лебедев — студент МТУ (теперь МГТУ им. Н. Э. Баумана). В МТУ он учился в 1884—1887годах

Эти слова Тютчева относятся и к физике. Герц не предполагал, что открытые им электромагнитные колебания могут быть использованы для дальней связи. Лебедев надеялся, что его опыты помогут понять силы, действующие между молекулами.

Наука, однако, устроена так, что полученные результаты начинают жить самостоятельной жизнью, независимо от намерений и надежд своих авторов. Через семь лет после опытов Герца родилась радиосвязь. Через шесть лет после опытов Лебедева теория относительности завершила максвелловскую революцию. В 1905 году появилась самая знаменитая формула физики: Е = mc², знакомая даже тем, кто не знает, что означают входящие в нее буквы. Эта эйнштейновская формула совпала с той, которую проверял Лебедев.

Таким образом, накануне двадцатого века эксперимент Лебедева, окончательно убедив физиков в правильности максвелловской электродинамики, упрочил опытный фундамент для физики нового века. На этом фундаменте предстояло еще не раз — и дерзко — достраивать v перестраивать здание научных представлений. Относительность, кванты, гравитация — в первые десятилетия века, физика элементарных частиц и Вселенной — в последние.

Но не слишком ли это мало для научного достижения — проверка теории и фундамент для новых? Кроме суда истории, решения которого любят писать историки спустя много десятилетий, в науке двадцатого века действует авторитетный людской суд. Его решения называются Нобелевскими премиями и выносятся с 1901 года.

Свой ежегодный отбор Нобелевский комитет начинаете того, что обращается к видным ученым с просьбой назвать имена кандидатов. Уже в 1902 году такая просьба была направлена Лебедеву.

А в 1912 году сам Лебедев был назван кандидатом. Его предложил Вильгельм Вин, получивший Нобелевскую предыдущего, 1911 года за открытие законов теплового излучения. Вин назвал двух кандидатов: Лебедева и Эйнштейна. У русского физика шансов на успех было, пожалуй, больше. Не потому, что его вклад в науку значительнее, а из-за позиции Нобелевского комитета, который к теоретическим работам относился с большой осторожностью, ожидая их твердого — опытного и практического — подтверждения. Осторожность эта была настолько большой, что Эйнштейн получил Нобелевскую премию лишь в 1921 году, через полтора десятилетия после работ, обессмертивших его имя.