Сергей Вавилов

Сейчас, когда прошло уже много лет со дня тех опытов, приходится порою слышать, что Вавилов перестарался, убив так много времени, чтобы убедиться в квантовой структуре света. Ведь, когда ставились знаменитые вавиловские опыты в темноте, было и без того достаточно убедительных свидетельств, что свет состоит из квантов. Говорят: необязательно было перепроверять это заново, да еще вводя такой элемент установки, как выдержанное в темноте зрение лаборанта.

В действительности невозможно переоценить научное значение экспериментов, проведенных под руководством Сергея Ивановича Вавилова по визуальной проверке квантовой природы света: оно огромно.

Подтверждением того, что свет действительно «зернист» и что «зернистость» эту можно увидеть воочию — непосредственным зрением, — не ограничилось значение ленинградских экспериментов. Этот цикл работ важен еще в том отношении, что он много дал фактических материалов для обоснования нового, чрезвычайно чувствительного метода исследования самих свойств зрения.

Сергей Иванович, который очень любил те опыты и гордился ими, часто говорил:

— Преимущество визуального метода еще и в том, что он дает новое, весьма тонкое средство для исследования недр глаза.

Благодаря этому методу оказалось возможным производить определение пороговой чувствительности глаза в зависимости от длин волн падающего света. Появилась возможность считать фотоны «штуками».

Было установлено, например, что для зеленых световых лучей с длиною волн от 500 до 550 миллимикрон число световых квантов, соответствующее пороговому значению глаза, колеблется у различных наблюдателей от 8 до 47, в среднем около 20. Однако общее число падающих при этом на глаз квантов примерно в десять раз больше: от 108 до 335, в среднем около 200 «штук».

Отсюда ясно, что значительная часть фотонов, попадающих в глаз, поглощается глазными средами и не вызывает зрительного ощущения. Пользуясь этим обстоятельством, можно исследовать прозрачность глазных сред по отношению к световым лучам с различными длинами волн.

И по сей день визуальные опыты Вавилова оцениваются очень высоко.

«Значение опытов по визуальному наблюдению квантовых флуктуаций не ограничивается наглядностью, с которой они демонстрируют квантовую структуру светового потока, — писал Петр Петрович Феофилов, бывший ученик Вавилова, крупнейший советский специалист по физической оптике. — С. И. Вавилов показал, что визуальные наблюдения флуктуаций позволяют решать тонкие вопросы физиологии зрения. Так, например, флуктуационный метод определения чувствительности сетчатки позволил обнаружить второй максимум чувствительности в ультрафиолетовой части спектра, существование которого было подтверждено впоследствии независимыми наблюдениями спектральной чувствительности глаза, лишенного хрусталика».

Прекрасная тема исследовательских работ для физиологов! Особенно когда стало выясняться, что человек способен заметить квантовые флуктуации — колебания в ту или другую сторону — и при сравнительно высоких яркостях. То есть когда квантов совсем не единицы — их много. Сегодня ученые уже предпринимают первые попытки создать совершенно новую флуктуационную теорию зрения.

Исследования С. И. Вавилова по квантовым флуктуациям света вызвали огромный интерес во всем мире. Имя Вавилова стало еще шире известно в кругах не только советских, но и зарубежных физиков.

Не обошлось без курьезов. Некоторые западные физики старались замолчать достижения Вавилова, некоторые делали попытки исказить и принизить их значение.

Характерен в этом смысле пример с американскими физиологами Гехтом, Шлером и Пирреном. Они работали в Нью-Йорке и в 1941 году опубликовали результаты своих оптических визуальных измерений квантовых флуктуаций. Схема опытов американцев отличалась от схемы советского ученого лишь несущественными деталями и значительно меньшим объемом. Однако Гехт и его сотрудники вначале вовсе даже не сослались на исследования русского физика. Позднее же они намеренно исказили смысл его опытов.

В «Микроструктуре света» С. И. Вавилов доказал несостоятельность критики в его адрес со стороны американцев. Он показал, что исследования заокеанских физиологов оказались просто плохим вариантом его самых ранних и давно опубликованных работ.

В 1944 году метод зрительных наблюдений квантовых флуктуаций был неожиданно еще раз «открыт» в Голландии. На этот раз в роли «открывателя» выступил физик из Утрехта Ван дер Вельден. Задача, метод наблюдений и обработка результатов с принципиальной стороны и в данном случае во всем совпадали с первыми работами Вавилова. Однако выяснилось, что утрехтские результаты не совпадают ни с данными, полученными в Ленинграде, ни с данными американцев. Ван дер Вельден уверял, например, что даже два поглощенных глазом кванта уже вызывают зрительное восприятие. Этот результат был явно ошибочен.

Таким образом, правильно осознав ведущие принципы подобных оптических исследований, голландский физик в то же время не сумел их правильно использовать.

ЧАСТЬ ПЯТАЯ «СВЕТ — МОЕ ПРИЗВАНИЕ»