Версия для печати

К столетию со дня смерти П.Н. Лебедева

1 марта 2012 года исполнилось 100 лет со дня смерти выдающегося русского физика Петра Николаевича Лебедева. Он прожил короткую (1866 - 1912), но яркую жизнь. Его имя находится в ряду тех имен, которыми может гордиться русская наука. О жизни ученого и его научном наследии рассказал заведующий Лабораторией электронов высоких энергий ФИАН, доктор физико-математических наук Астон Антонович Комар.

Вклад Петра Николаевича Лебедева с мировую физику связан с полученным им в начале XX столетия доказательством существования давления света на объекты, на которые этот свет падает. Для твердых тел это доказательство было получено в 1900 году, (сообщение Лебедева в Париже на Всемирном конгрессе физиков), для газов - 1907-1910 гг. В 1901 году в старейшем немецком журнале "Анналы физики" (Annalen der Physik) была напечатана его работа "Опытное исследование светового давления"; в 1910 году в том же журнале опубликована и статья, касающаяся экспериментов с газами.

Имя Лебедева помнят и чтут и в России наших дней. Не случайно именем Лебедева назван крупнейший институт Российской Академии наук - Физический институт им П.Н. Лебедева РАН в Москве. Идея создания такого института широкого физического профиля была высказана Лебедевым незадолго до смерти. В Москве его имя также присвоено улице, проходящей рядом с Физичесим факультетом МГУ, в память о временах, когда П.Н. Лебедев был профессором университета (1901-1911 гг.).

В наши дни, когда даже школьники старших классов знают, что свет - это электромагнитное излучение, открытие Лебедева не кажется поразительным, однако история помнит имена тех ученых, которые совершают открытия в решающие моменты. Если вернуться на сто с лишним лет назад и взять представления физиков того времени, то картина мира будет выглядеть иначе, чем сейчас. Ясного понимания природы света у большинства физиков в те годы не было, за исключением, может быть, одного - Джеймса Клерка Ма́ксвелла, с которого и начинается классическая электродинамика.

Уравнения Максвелла, описывающие совместное поведение электрического и магнитного полей, были сформулированы 150 лет назад (в период 1861-1864 гг.). Из них вытекало существование нового независимого самоподдерживающегося вида материи - электромагнитного поля, которое может распространяться в пространстве со скоростью света. В те годы воззрения Максвелла разделяло не так много физиков. После формулировки этих уравнений был объявлен конкурс на экспериментальное подтверждение существования электромагнитных волн, следовавшего из уравнений Максвелла. Этот конкурс спустя примерно двадцат пять лет выиграл физик Генрих Герц (работы 1887-1888 гг.), тем самым, навсегда прославив свое имя. Он придумал способ создания (вибратор Герца) и регистрации электромагнитной волны. Было также показано, что волна распространяется со скоростью света.

Интересно отметить, что в это время П.Н. Лебедев учился в Германии и, очевидно, работы Герца не могли не произвести на него серьезного впечатления. Работы Герца сделали часть дела - они доказали факт существования электромагнитных волн. Но, согласно Максвеллу, электромагнитная волна, переносящая энергию и импульс, должна определенным образом воздействовать на объекты, с которыми она сталкивается, то есть должна возникать своеобразная механическая отдача. Эксперименты, проведенные Герцем, не позволяли это выявить. Видимо, в этот период у Лебедева и возникла идея измерить давление света, то есть электромагнитной волны с очень высокой частотой.

Очевидно, что эффект должен быть очень небольшим. Указание на это сразу следует из известного руководства Максвелла "Трактат об электричестве и магнетизме" (1873 г.) Там написано об электромагнитной волне: " ... в направлении ее распространения (появляется) давящая сила, которая во всякой точке численно равна количеству находящейся там энергии, отнесенной к единице объема". Оценки для солнечного света давали ничтожную величину давления на поглощающую поверхность - 0,4 мг/см2.

Лебедеву пришлось подумать о выборе самого мощного источника света (в те годы это были дуговые лампы) и мобилизовать все свое искусство для создания миниатюрного сверхчуствительного прибора для измерения давления. Тем более до него на этом поприще трудился целый ряд экспериментаторов, и все они потерпели неудачу. Прибор состоял из двух пар маленьких легких платиновых крылышек круглой формы (диаметр каждого 5 см), подвешенных на тоненькой стеклянной нити (крутильные весы) внутри вакуумированной колбы. Поверхность одного из крышелек была зачерненной, а другого - зеркальной. Свет практически полностью отражался от зеркальной поверхности, и его давление на зеркальное крылышко было вдвое большим, чем на зачерненное. Создавался момент сил, поворачивающий устройство. По углу поворота можно было судить о силе, действовавшей на систему. Внизу нити было укреплено небольшое зеркальце, которое фиксировало произошедший поворот нити.

С помощью этого прибора (он был реализован в нескольких модификациях) был не только зафиксирован эффект наличия светового давления, но также и то обстоятельство, что количественно измеренный эффект с точностью 20% совпадал с рассчитанным. Это был триумф экспериментального искусства того времени. Известному английскому физику лорду Кельвину (Уильяму Томсону) принадлежат следующие слова: "Я всю жизнь воевал с Максвеллом, не признавая его светового давления, и вот < . > Лебедев заставил меня сдаться перед его опытами".

Не меньшую, если не большую изобретательность проявил Лебедев проводя эксперименты по регистрации наличия светового давления на газы. Здесь трудностей оказалась еще больше, но все они были также преодолены.

Не все знают, что за работы по обнаружению светового давления П.Н. Лебедев дважды (в 1905 г. и в 1912 г.) выдвигался кандидатом на присуждение Нобелевской премии. По отзывам современников, шансы Лебедева на получение Нобелевской премии в 1912 были очень высоки, но 1 марта 1912 года он умер. А умершим ученым Нобелевские премии не присуждают.

По материалам АНИ " ФИАН-информ "