Андрей Сахаров

Давление света предсказал в 1865 году, за год до рождения Лебедева, британский физик Максвелл, придумавший электромагнитную теорию света — очень необычную по тем временам. Магнетизм, электричество и свет столь очевидно различались, что долгое время физики исследовали их порознь. О взаимосвязи электричества и магнетизма догадался Фарадей, а Максвелл воплотил догадку в точную теорию. Из нее следовало, что электромагнитные сигналы могут путешествовать без проводов и что их скорость близка к скорости света; отсюда ученый предположил, что и сам свет представляет собой электромагнитные колебания, и тогда поток света должен не только нагревать освещаемую поверхность, но и давить на нее. Максвелл вычислил это давление и обнаружил, что оно чрезвычайно мало.

Правоту Максвелла можно пояснить с помощью знаменитой формулы Е = mс², с которой нынче знакомы даже те, кто не знает, что обозначают входящие в нее буквы, что Е — это энергия, т — масса, а с — скорость света.

Человек, бросавший когда-либо мяч, и без формул знает: чем больше масса мяча и скорость, тем сильнее толкнет мяч того, в кого попадет. Иначе говоря:

давление р — масса * скорость = тс.

(Физик уточнит это равенство словами «на единицу площади за единицу времени».)

Учитывая это, слегка перепишем знаменитую формулу:

Е = тс² = тс*с = рс, или р = Е/с.

Значит, чтобы подсчитать световое давление р, надо энергию света разделить на скорость света — огромную величину, равную 300 тысячам километров в секунду. Поскольку делить надо на такое большое число, давление света получается очень маленьким. В этом был корень всех трудностей экспериментаторов вплоть до Лебедева.

А теоретикам трудно было уложить новые идеи в рамки тогдашних научных представлений. Британская идея электромагнитного поля, заполняющего пространство, была особенно чужеродной для германской физики, которая знала лишь заряды и силы, действующие между ними. Несколько десятилетий в науке царила неопределенность — не было оснований отвергнуть идеи Фарадея — Максвелла и не хватало духу поверить в них.

В физике самый надежный путь к вере — опыт, и как раз опыты германского ученого Генриха Герца подтвердили теорию Максвелла. Герц скептически смотрел на британские формулы, однако сумел их воплотить «в железе», а в результате убедился сам и убедил других, что электромагнитные колебания могут путешествовать без проводов, и действительно со скоростью света. Однако давление света оставалось под вопросом. В него не верил даже соотечественник Максвелла, лорд Кельвин, хотя он получил дворянство за научные заслуги в области электричества — а именно за участие в знаменитом проекте трансатлантического телеграфа.

Обнаружить световое давление могла бы вертушка Крукса, если ее как следует усовершенствовать. Прежде всего надо было удалить из-под колпака воздух, мешавший измерениям. К тому времени, когда Лебедев познакомился с проблемой, его опытные коллеги научились откачивать воздух на 99,999 процента. Однако и этого остатка было слишком много — слабенькие веяния воздуха все еще во много раз превышали силу светового давления.

И вот задело, начатое англичанами, взялся русский физик, получивший отличное немецкое образование в полуфранцузском Страсбурге. Тогда, на рубеже XX века, тридцатилетний Лебедев был в расцвете сил, и все они ему пригодились, чтобы сделать то, что не давалось многоопытному Круксу. Он придумал, как уменьшить долю остающегося под колпаком воздуха еще в 100 раз и добился наконец, чтобы помехи стали меньше светового давления. Несколько лет потребовалось на ловлю эффекта, незаметного даже для самой маленькой блохи. Кому же оказались нужны столь легковесные измерения?

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, но при этом она утратила прыгучесть. Лебедев же свою блоху подковал, чтобы она лучше прыгала. И он старался, потому что эта прыгучесть была важна для всей мировой науки. Результат его опытов, несмотря на малость измеренной им величины, отвечал на большой вопрос того времени. Вот почему доклад Лебедева о его экспериментах на Международном конгрессе физиков в Париже в августе 1900 года быстро сделал ему имя, вынудив заодно именитого Кельвина признать, наконец, электродинамику Максвелла¹[1].