Сергей Вавилов

«По правде, я допустил бы такую мысль, если бы меня не смущало различие в способе отдачи затерянного света Луной и камнем. Луна, удаляясь от середины конуса тени, начинает отдавать этот затерянный в ней свет много раньше, чем она выходит из тени и вновь начинает наслаждаться тем большим светом, которым прежде освещалась. Не так происходит дело с камнем, для коего достаточно при поглощении света лишь приближаться к этому большому свету. Нужно в течение значительного времени подвергать его освещению, заставлять впитывать свет и сохранять его затем в течение короткого времени в тени».

На протяжении последних трех веков загадку люминесценции пытались разрешить такие знаменитые ученые, как Роберт Бойль и Роберт Гук, Доменико Боттони и Исаак Ньютон, Леонард Эйлер и Хэмфри Дэви. Из трех поколений французских физиков — деда, отца и сына Беккерелей — двое занимались люминесценцией: отец Эдмон и сын Анри, тот самый, кто открыл явление радиоактивности.

Привлекала загадка холодного свечения и Михаила Васильевича Ломоносова. Однажды он написал: «Надо подумать о безвредном свете гниющих деревьев и светящихся червей. Затем надо написать, что свет и теплота не всегда взаимно связаны и потому различествуют». Но он считал, что зеленая люминесценция паров ртути в вакуумной трубке возникает так же, как и свет в эфире: под влиянием механических колебаний тел, в данном случае — капель ртути, встряхиваемых вместе с трубкой. Исходя из такой гипотезы, Ломоносов намеревался заставить гусли, колеблющиеся в пустоте, излучать свет.

«Нам ясно, конечно, что Ломоносов ошибался, — писал по этому поводу Сергей Иванович Вавилов. — Механические колебания струн или ртути слишком медленны, чтобы можно было в них искать возможную непосредственную причину светового излучения. Ртуть светится в вакууме при встряхивании вследствие электризации, возникающей при трении металлической ртути о стеклянные стенки трубки и последующих разрядных явлениях в парах ртути, сопровождающихся свечением. Однако весьма замечательна последовательность мысли Ломоносова, переходящей в эксперименте от звуковых колебаний в воздухе к световым колебаниям в эфире»[15].

Для полноты картины нельзя не упомянуть и об исследованиях Василия Владимировича Петрова. Замечательный русский физик, живший на рубеже XVIII и XIX веков, изучал свечение гниющих растений, животных организмов и минералов. Он сделал много ценных наблюдений и высказал ряд интересных мыслей. Вавилов уверял, что некоторые из работ Петрова не потеряли своего значения поныне.

Почему же возвращаемся к прежнему вопросу, несмотря на всю эту блестящую галерею выдающихся умов, занимавшихся вопросами люминесценции, ее разгадка до текущего столетия оставалась под семью замками?

Ответ прост: ученые прошлых веков располагали средствами одной лишь классической физики. Люминесценция же, как сейчас известно, — квантовое явление. Объяснить ее без знания квантовой теории невозможно.

Неудивительно, что, когда Вавилов всматривался в пятнышки света на своих установках, решая квантовые проблемы, он попутно за теми пятнышками разглядел и нечто большее: природу люминесценции.

Ведь с появлением квантовых представлений о структуре света сложилась и та основа, на которой можно было разрешить извечную тайну.

Глава 4. Холодный свет (окончание)

Раздумывая о люминесценции снова и снова, Вавилов рисовал перед собою не только теоретическую или историческую картину. Его занимала и практическая сторона.

— Люминесценция сегодня для науки пасынок, — говорил он себе. — В ее существенную практическую пользу никто не верит, и это расхолаживает исследователей, никто не хочет заниматься ею серьезно. А может быть, возможно доказать, что и она практически полезна? Дать тем самым люминесценции могучий жизненный импульс. Появится импульс — начнется исследовательский прогресс. Как было с технической оптикой и механикой, с электричеством и магнетизмом.

Какой же импульс «вытянет» люминесценцию?

— Прежде всего ее экономичность. Люминесценция — самый выгодный в природе способ преобразования различных форм энергии в свет. Ведь в этом случае нет потерь на тепло. Люминесцентные источники всегда холодные. Правда, все уверены, что в люминесценцию превращается совсем немного возбуждающей энергии. Поэтому холодный свет в природе большей частью слабый. Так что, мол, невыгодно добиваться практически целесообразных — достаточно больших — выходов люминесценции. Недешево обойдутся людям нормальные количества света при помощи холодного свечения, так что и возиться с изучением его нет расчета.

Но так ли это? Действительно ли в эксплуатации люминесценция не может дать ничего серьезного? Будем экспериментировать. Постараемся это доказать или опровергнуть.