Физик-экспериментатор.
Отец активно готовил сына к карьере. Он выбрал для этого лучшее учебное заведение – немецкую Петропавловскую школу, с детства приучил сына к спорту, но Лебедев активно не желал отдавать свое будущее торговым делам. «Могильным холодом обдает меня при одной мысли о карьере, к которой готовят меня, – неизвестное число лет сидеть в душной конторе на высоком табурете, над раскрытыми фолиантами, механически переписывать буквы и цифры с одной бумаги на другую, и так всю жизнь… – записывал он в дневнике. – Меня хотят силой отправить туда, куда я совсем не гожусь».
В 1884 году Лебедев окончил реальное училище Хайновского.
Больше всего интересовала Лебедева физика, но поступить в университет он не мог. Право поступления в университет в то время давало только классическое образование, то есть гимназия, в которой преподавались древние языки, прежде всего, латынь.
Решив добиться своего, Лебедев уехал в Германию.
В Германии в течение нескольких лет он занимался в физических лабораториях известного физика Августа Кундта – сперва в Страсбургском (1887–1888), затем в Берлинском (1889–1890) университетах. Впрочем, из Берлинского университета Кундт отправил Лебедева обратно в Страсбург, потому что в Берлине Лебедев не мог защитить диссертацию, все из-за того же незнания латинского языка.
Диссертацию Лебедев выполнил в Страсбурге. Называлась она «Об измерении диэлектрических постоянных водяных паров и о теории диэлектриков Моссотти-Клаузиуса». Многие положения этой работы Лебедева сохраняют актуальность и в наши дни.
В дневнике в тот год Лебедев записывал:
«…Люди подобны пловцам: одни плавают по поверхности и удивляют зрителей гибкостью и быстротой движения, делая все это для моциона; другие ныряют вглубь и выходят либо с пустыми руками, либо с жемчужинами – выдержка и счастье для последних необходимы».
Но, кроме таких, чисто эмоциональных, записывал Лебедев мысли, которые и сейчас не могут не поражать.
«…Каждый атом всякого нашего первичного элемента представляет собой полную солнечную систему, то есть состоит из различных атомопланет, вращающихся с разными скоростями вокруг центральной планеты или каким-либо другим образом двигающихся характерно периодически. Периоды движения весьма кратковременны (по нашим понятиям)…»
Запись сделана Лебедевым 22 января 1887 года, то есть за много лет до того как планетарную модель атома разработали Э. Резерфорд и Н. Бор.
В Страсбурге Лебедев впервые обратил внимание на кометные хвосты.
Заинтересовали они его, прежде всего, с точки зрения светового давления.
Еще Кеплер и Ньютон предполагали, что причиной отклонений кометных хвостов от Солнца может служить механическое давление света. Но поставить такие опыты было чрезвычайно трудно. До Лебедева указанной проблемой занимались Эйлер, Френель, Бредихин, Максвелл, Больцман. Великие имена не смутили молодого исследователя. Уже в 1891 году в заметке «Об отталкивательной силе лучеиспускающих тел» он попытался доказать, что в случае очень малых частиц отталкивающая сила светового давления, несомненно, должна превосходить ньютоновское притяжение; таким образом, отклонение кометных хвостов действительно вызывается световым давлением.
«Я, кажется, сделал очень важное открытие в теории движения светил, специально комет», – радостно сообщил Лебедев одному из своих коллег.
В 1891 году, полный идей, Лебедев вернулся Россию.
Знаменитый физик Столетов с удовольствием пригласил Лебедева в Московский университет. Там в течение нескольких лет выходила отдельными выпусками работа Лебедева «Экспериментальное исследование пондеромоторного действия волн на резонаторы». Первая часть работы была посвящена экспериментальному изучению взаимодействий электромагнитных резонаторов, вторая – гидродинамических, третья – акустических. Достоинства работы оказались столь несомненными, что Лебедеву была присуждена степень доктора без предварительной защиты и соответствующих экзаменов, – случай в практике русских университетов весьма редкий.
«Главный интерес исследования пондемоторного действия волнообразного движения, – писал Лебедев, – лежит в принципиальной возможности распространить найденные законы на область светового и теплового испускания отдельных молекул тел и предвычислять получающиеся при этом междумолекулярные силы и их величину».
Движение световых и тепловых волн, о котором писал Лебедев, исследовалось им на моделях. Уже тогда Лебедев вплотную подошел к попытке преодолеть многочисленные сложности в обнаружении и измерении давления света, которые никак не могли обойти его знаменитые предшественники. Но успех пришел к Лебедеву только в 1900 году.
Прибор, на котором Лебедев получил результаты, выглядел просто.
Свет от вольтовой духи падал на легкое крылышко, подвешенное на тонкой нити в стеклянном баллоне, из которого был выкачан воздух. О световом давлении можно было судить по легкому закручиванию нити. Само крылышко состояло из двух пар тонких платиновых кружочков. Один из кружочков каждой пары был блестящим с обеих сторон, у других одна из сторон была покрыта платиновой чернью. Для того, чтобы исключить движение газа, возникающее при различии температур крылышка и стеклянного баллона, свет направлялся то на одну, то на другую сторону крылышка. В итоге радиометрическое действие вполне можно было учесть, сравнивая результат при падении света на толстый и на тонкий зачерненный кружок.
Опыты по обнаружению и измерению светового давления принесли Лебедеву мировую славу. Знаменитый английский физик лорд Кельвин сказал Тимирязеву при встрече: «Я всю жизнь воевал с Максвеллом, не признавая его светового давления! Но ваш Лебедев заставил меня сдаться». Лебедева избрали экстраординарным профессором Московского университета. Однако, и при этом не обошлось без дискуссии: может ли всемирно признанный ученый занимать столь высокий пост, не зная латыни? Не все были уверены в этом: избран был Лебедев с перевесом всего в три шара.
К сожалению, в те же годы проявились первые признаки грозной сердечной болезни, в конце концов погубившей Лебедева.
«…Как видите, я далеко, в Гейдельберге, – писал он 10 апреля 1902 года своему близкому давнему другу княгине М. К. Голициной. – Проездом на Юг я предполагал остановиться здесь на несколько дней, но болезнь привязала меня на всю зиму. На личном опыте пришлось убедиться, как бессильна медицина в сколько-нибудь сложных случаях: великий Эрб утешает меня тем, что страдание „нервное“ (что значит „нервное“ – никому неизвестно) и что может со временем (с каким временем? 1000 лет?) совершенно пройти. Теперь мне лучше, тупое отчаяние сменилось слабой надеждой, что дело поправится настолько, что я опять буду в состоянии работать. В течение зимы мне пришлось вынести очень тяжелые муки – это была не жизнь, а какое-то длительное, нетерпимое умирание; боль притупила все интересы (не говоря уже о невозможности работать); прибавьте к этому нравственное тягостное сознание, что я совершенно напрасно мучаю мою сестру тем, что не могу ни вылечиться, ни умереть – и Вы увидите, что не весело прожил я этот год.
Как Вы знаете, княгиня, в моей личной жизни было так мало радостей, что расстаться с этой жизнью мне не жалко (я говорю это потому, что знаю, что значит умирать: я прошлой весной совершенно «случайно» пережил тяжелый сердечный припадок) – мне жалко только, что со мной погибает полезная людям очень хорошая машина для изучения природы: свои планы я должен унести с собой, так как я никому не могу завещать ни моей большой опытности, ни моего экспериментаторского таланта. Я знаю, что через двадцать лет эти планы будут осуществлены другими, но что стоит науке двадцать лет опоздания? И это сознание, что решение некоторых важных вопросов близко, что я знаю секрет, как их надо решить, но бессилен передать их другим – это сознание более мучительно, чем вы думаете…»
Тем не менее, Лебедев продолжал работу.
Для космических явлений, считал он, основное значение должно иметь не давление на твердые тела, а давление на разреженные газы, состоящие из изолированных молекул. О строении молекул и их оптических свойствах в то время было известно крайне мало. Неясно было даже, как, собственно, следует переходить от давления на отдельные молекулы к давлению на тело в целом. Известный шведский исследователь Сванте Аррениус, например, утверждал, что газы в принципе не могут испытывать светового давления, Он выдвинул так называемую «капельную» теорию строения кометных хвостов. По теории Аррениуса хвосты комет могли состоять из мельчайших капелек, образующихся при конденсации углеводородов, испаряющихся из загадочных недр кометы. Астроном К. Шварцшильд обосновал мнение Аррениуса теоретически.
Попытка решить задачу, вызвавшую к жизни множество самых противоречивых гипотез и теорий, заняла у Лебедева почти десять лет.
Но он решил эту задачу.
В приборе, построенном Лебедевым, газ под давлением поглощаемого света получал вращательное движение, передающееся маленькому поршню, отклонения которого могли измеряться смещением зеркального «зайчика». Тепловой эффект на этот раз был преодолен остроумным приемом подмешивания к исследуемому газу водорода. Водород – прекрасный проводник тепла, он моментально выравнивал все неоднородности температуры в сосуде.
«Глубокоуважаемый коллега!
Я еще хорошо помню, с каким сомнением я в 1902 году отнесся к Вашему намерению измерить давление излучения на газы, и с тем большим восхищением я прочел сейчас, как Вы преодолели все препятствия. Сердечно благодарю за Вашу статью. Она пришла как раз в тот момент, когда я писал маленькую статейку, в которой доказывал преимущество «резонаторной теории» кометных хвостов перед «капельной теорией» Аррениуса… Поскольку теперь уже нельзя более сомневаться в том, что давление излучения и диффузия света связаны соотношением Фитцджеральда, то внимание теперь должно быть направлено на изучение резонансного свечения чрезвычайно разреженных газов…»
Вдохновленный полученными результатами, Лебедев готов был развить успех.
«…У Вас, княгиня, – писал он Голицыной, – есть шестое чувство. Право, я опять влюблен в свою науку, влюблен как мальчик, ну совсем как прежде: я сейчас так увлекаюсь, работаю целыми днями, точно я и больным не был – опять я такой же, каким был прежде: я чувствую свою психическую силу и свежесть, я играю трудностями, я чувствую, что я Сирано де Бержерак в физике, а потому я и могу, и хочу, и буду Вам писать: теперь я имею на это нравственное (т. е. мужское) право. И я знаю, что Вы не только простили меня – больше: я чувствую, что Вы рады так, как может и умеет быть рада только женщина – и далеко не всякая.
Но позвольте мне быть еще большим эгоистом и начать Вам писать о том, что я выдумал, что я теперь делаю.
Конечно, мысль очень проста: по некоторым соображениям, на которых я останавливаться не буду, я пришел к выводу, что все вращающиеся тела должны быть магнитными – та особенность, что наша Земля магнитна и притягивает синий конец магнитной стрелки компаса к северному полюсу, обусловлена именно ее вращением вокруг оси. Но это только идея – нужен опыт, и теперь я его подготовляю: я возьму ось, которая делает более тысячи оборотов в одну секунду – как раз конструкцией этого прибора я сейчас занят, – на ось я буду насаживать шарики в три сантиметра диаметра из разных веществ: меди, алюминия, пробки, стекла и т. д. – и буду приводить во вращение; они должны сделаться магнитными так же, как Земля; чтобы в этом убедиться, я возьму крохотную магнитную стрелку – всего в два миллиметра длины, – подвешу ее к тончайшей кварцевой ниточке – тогда ее конец должен притягиваться к полюсу вращающегося шарика.
И вот я теперь как Фауст в первом действии перед очаровательным видением: как прялка Маргариты, жужжит моя ось, я вижу тончайшие кварцевые нити… Для полноты картины недостает только Маргариты… Но главное тут даже не оси и не нити, а чувство радости жизни, жажда ловить каждый момент, ощущение своей цели, своей ценности для кого-то и для чего-то, яркий теплый луч, пронизывающий всю душу…»
В 1911 году, вместе с другими известными учеными, Лебедев покинул Московский университет в знак протеста против действий министра просвещения Л. А. Кассо.
Это решение стоило Лебедеву больших страданий.
Больше всего он боялся того, что уход из университета разрушит тщательно и кропотливо создаваемую им школу русских физиков.
Этого, к счастью, не произошло.
Ученики и последователи Лебедева – П. П. Лазарев, С. И. Вавилов, В. К. Аркадьев, А. Р. Колли, Т. П. Кравец, В. Д. Зернов, А. Б. Млодзеевский, Н. А. Капцов, Н. Н. Андреев – внесли огромный вклад в науку.
Чрезвычайно жаль было Лебедеву оставлять созданную им физическую лабораторию. Блестящий экспериментатор, он не имел теперь возможности ставить задуманные сложные опыты. Тем не менее, Лебедев отказался от весьма лестного приглашения Сванте Аррениуса переехать в Стокгольм. «Естественно, – писал Лебедеву Аррениус, – что для Нобелевского института было бы большой честью, если бы Вы пожелали там устроиться и работать, и мы, без сомнения, предоставили бы Вам все необходимые средства, чтобы Вы имели возможность дальше работать… Вы, разумеется, получили бы совершенно свободное положение, как это соответствует Вашему рангу в науке…»
Оставив лабораторию, Лебедев перенес экспериментальные работы в частную квартиру, снятую в подвале дома № 20 по Мертвому переулку.
«…Пишу Вам, княгиня, только Вам – несколько строчек.
Мне так тяжело, кругом ночь, тишина, и так хочется стиснуть покрепче зубы и застонать. Что случилось? – спросите вы. Да ничего необычного: просто здание личной жизни, личного счастья – нет, не счастья, а радости жизни – было построено на песке, теперь дало трещины и, вероятно, скоро рухнет, а силы строить новое, даже силы, чтобы разровнять новое место, – нет, нет веры, нет надежды.
Голова набита научными планами, остроумные работы в ходу; не сказал я еще своего последнего слова – я это понимаю умом, понимаю умом слова «долг», «забота», «свыкнется» – все понимаю, но ужас, ужас постылой, ненавистной жизни меня бьет лихорадкой. Старый, больной, одинокий, я знаю ощущение близости смерти, я пережил его секунду за секундой в абсолютно ясном сознании во время одного сердечного припадка (врач тоже не думал, что я переживу) – знаю это жуткое чувство, знаю, что значит готовиться к этому шагу, знаю, что этим не шутят, – и вот, если бы сейчас, как тогда, вот тут, когда я Вам пишу, ко мне опять подошла бы смерть, я теперь не препятствовал бы, а сам пошел ей навстречу – так ясно мне, что жизнь моя кончена…»
«Обилие мыслей и проектов, – писал Лебедев одному из своих друзей, – не дает мне спокойного времени для работы: кажется, что то, что делаешь, уже сделано, а народившееся важно, важнее предыдущего и требует наискорейшего выполнения – руки невольно опускаются, и происходит толчея, и результаты, вместо того, чтобы сыпаться дождем, не двигаются с места…»
Завершал начатые Лебедевым работы физик А. Комптон, окончательно разгадавший вопросы светового давления.
(к 150-летию со дня рождения)
В 2016 году исполнилось 150 лет со дня рождения выдающегося русского физика Петра Николаевича Лебедева. Он обладал исключительно широкими научными интересами: природа молекулярного взаимодействия, пондеромоторное действие волн на резонаторы, световое давление, астрофизика, Х-лучи, радиоактивность и многое другое. Мировую известность П.Н. Лебедеву принесли исследования по определению светового давления на твердые тела и газы.
|
Не менее важной областью деятельности П.Н. Лебедева явилась подготовка учеников (в количестве, не виданном до этого не только в Московском университете, но и в России), которые обеспечили преемственность его исследований. Поэтому его называют основателем научной школы физиков, которая оказала большое влияние на развитие этой науки в России. Многие из учеников П.Н. Лебедева работали в Московском университете и в дальнейшем определили ведущие позиции университета в данной области. Ряд из них стал в свою очередь, следуя своему учителю, также основателями собственных научных школ. Многие аспекты деятельности П.Н. Лебедева были обусловлены коренными изменениями, которые произошли в Московском университете во второй половине ХIХ века. |
Кроме того, П.Н. Лебедев работал в тесном контакте сначала с А.Г. Столетовым, а затем с Н.А. Умовым. Большое влияние оказали и внешние факторы, обстановка в университете и стране, которые сложились в конце ХIХ - начале ХХ века.
Во второй половине ХIХ века в Московском университете происходят радикальные изменения в преподавании физики. М.Ф. Спасский (заведовал кафедрой в 1839–1859 годах) установил следующий порядок в преподавании физики: для студентов первого курса читалась опытная физика, а для студентов третьего и четвертого курсов - математическая физика. После того, как Фуко поставил свой опыт с маятником в 1851 году, М.Ф. Спасский в том же году повторил этот опыт в Московском университете, что вызвало широкий не только научный, но и общественный интерес.
Что касается Н.А. Любимова (заведовал кафедрой в 1859–1882 годах), то, как писал впоследствии Н.А. Умов, «он сразу поднял преподавание физики в Московском университете своим талантливым изложением, популяризацией науки и стремлением довести преподавание до уровня, с которым он познакомился в своей заграничной поездке». В 1871 году Н.А. Любимов и А.Г. Столетов направили мотивированное представление Совету университета о необходимости открытия лаборатории. В 1872 году физическая лаборатория была создана.
Во время заведования кафедрой А.Г. Столетовым (1882–1893) проводятся регулярные научные исследования в лаборатории. На кафедре в 1884 году появляется еще один профессор - А.П. Соколов, ученик А.Г. Столетова.
С приходом на кафедру Н.А. Умова (заведовал кафедрой в 1893–1911 годах) на кафедре (до смерти А.Г. Столетова в 1896 году) работали уже три профессора.
В результате возможности кафедры по преподаванию физики и проведению научных исследований расширяются. Расширяется и тематика научных исследований.
В 1891 году П.Н. Лебедев защищает докторскую диссертацию «Об измерении диэлектрических постоянных паров и о теории диэлектриков Моссоти-Клаузиуса» в Страссбургском университете и в том же году возвращается в Москву. Через своего друга по Страсбургу Б.Б. Голицына П.Н. Лебедев связался с А.Г. Столетовым, и тот пообещал принять его на работу в качестве внештатного ассистента. Зачисление состоялось 18 марта 1892 года.
А.Г. Столетов предоставил П.Н. Лебедеву возможность устроить для своих исследований маленькую лабораторию. В то время физическая лаборатория помещалась на втором этаже двухэтажного здания во дворе университета на Моховой улице, 11 (ректорский дом, бывший дом Волконских).
П.Н. Лебедев сразу же приступил к созданию лаборатории и исследованиям. В 1895 году он впервые создал комплекс устройств для генерирования и приема миллиметровых электромагнитных волн с длиной 6 и 4 мм, установил их отражение, двойное преломление, интерференцию и т.д. В 1896 году им создается рентгеновская установка и проводятся исследования с Х-лучами.
С 1894 по 1897 годы, с перерывами, П.Н. Лебедев исследует механическое действие волн на резонаторы.
В 1897 году Н.А. Умов, А.П. Соколов, П.Н. Лебедев совместно с архитектором Е.М.Быковским подготовили проект Физического института. Здание института было официально открыто в 1903 году.
Успешно прочитав несколько обязательных публичных лекций, в 1896 году П.Н. Лебедев становится приват-доцентом.
В 1896 году А.А. Беккерель открывает естественную радиоактивность. А уже в 1897–1898 годах П.Н. Лебедев занимается исследованием лучей Беккереля.
Свою диссертацию «Экспериментальные исследования пондеромоторного действия волн на резонаторы» он представил в 1899 году на соискание ученой степени магистра физики. Н.А. Умов и А.П. Соколов рекомендовали Совету университета присудить Лебедеву ученую степень доктора наук, минуя степень магистра. 28 февраля 1900 года П.Н. Лебедева утвердили экстраординарным профессором Московского университета.
Здание, открытое в 1903 году как Физический институт при Московском университете. Октябрь 2016 года.
В 1899 году П.Н. Лебедев проводит эксперименты по определению давления света на твердые тела. 17 мая 1899 года он сделал доклад об экспериментальном доказательстве существования светового давления Обществу естествоиспытателей в Лозанне (Швейцария).
На Международном конгрессе физиков в Париже в 1901 году им также был сделан доклад. В том же году в «ЖРФХО» вышла статья П.Н. Лебедева «Опытное исследование светового давления».
Работы П.Н. Лебедева по световому давлению вызвали широкий международный резонанс. Его статья была перепечатана во многих журналах. П.Н. Лебедев получил известность и признание. С.И. Вавилов писал: «…работы Лебедева по световому давлению - это не отдельный эпизод, но важнейший экспериментальный узел, определивший развитие теории относительности, теории квантов и современной астрофизики… . Не только историк, но исследователь-физик еще долго будут прибегать к работам П.Н. Лебедева как к живому источнику».
Когда было построено новое здание, предназначенное специально для физического института Московского университета, Н.А. Умов, А.П. Соколов и П.Н. Лебедев согласились учредить при институте три отделения и разделить на равные части ассигнованные на лабораторные исследования средства. Но собрание заведующих учебно-вспомогательными учреждениями университета отклонило этот проект и выделило на оборудование отделения П.Н. Лебедева всего 583 рубля.
В 1904 году П.Н. Лебедеву дана была премия Академии наук, которая давалась российским ученым за наилучшие достижения, и одновременно его избрали членом-корреспондентом Российской Академии наук.
21 июня 1906 года П.Н. Лебедев получил звание ординарного профессора Московского университета. К концу 1907 года, преодолев большие сложности, он осуществил серию экспериментов по измерению сил светового давления на газы.
В знак протеста против действия министра просвещения, уволившего ректора университета и его помощника, которые фактически отказались выполнять циркуляр, обязывающий администрацию российских университетов незамедлительно сообщать в органы полиции о политических сходках студентов в стенах учебных заведений, из Московского университета ушел ряд профессоров и сотрудников. После долгих и мучительных раздумий ушел и П.Н. Лебедев.
В 1911 году отмечалось двухсотлетие со дня рождения М.В. Ломоносова. В связи с этим П.Н. Лебедев опубликовал статью «Памяти первого русского ученого». В завершении статьи он писал: «Заботясь об успехах науки, общество будет заботиться о себе самом...».
Петр Николаевич принял предложение Городского университета имени А.Л. Шанявского и на частные средства организовал новую физическую лабораторию. В подвале частного дома (Мертвый переулок) были продолжены исследования, начатые еще в Московском университете, в том числе по изучению природы геомагнетизма. Но состояние здоровья ученого ухудшилось. он отправляется на лечение в Гейдельберг, оставив лабораторию на попечение своего помощника П.П. Лазарева.
Могила П.Н. Лебедева на Новодевичьем кладбище. Октябрь 2016 года
Возвратившись в Москву, П.Н. Лебедев начинает активно пропагандировать идею о создании Московского научного института по типу «Клинического городка», построенного в Москве на частные пожертвования. План нового здания был разработан П.Н. Лебедевым при участии архитектора А.Н. Соколова. Его воздвигли на Миусской площади уже после смерти ученого.
Первыми учениками П.Н. Лебедева были П.Б. Лейберг, В.Я. Альтберг, В.Д. Зернов, Н.П. Неклепаев, Н.А. Капцов, Т.П. Кравец, А.Р. Колли, В.И. Романов. Н.А. Капцов писал: «П.Н. Лебедев принадлежал к тем людям, которые не только сами двигают науку вперед, но и вовлекают в эту работу молодое поколение». В начале ХХ века их число значительно возрастает.
В 1905 году в лабораторию к П.Н. Лебедеву приходит П.П. Лазарев, выпускник медицинского факультета Московского университета (1901). В 1903 году он сдал экстерном экзамены за физико-математический факультет.
|
|
П.П. Лазарев становится помощником и сподвижником П.Н. Лебедева. После смерти П.Н. Лебедева он сохранил его Московскую школу физиков. Х.А. Лоренц, лауреат Нобелевской премии по физике за 1902 год, писал: «Я считал его одним из первых и лучших физиков нашего времени и восхищался тем, как он в последний год при неблагоприятных условиях сумел поддержать в целости основанную им Московскую школу и нашел возможность продолжить общую работу…». В дальнейшем целый ряд учеников П.Н. Лебедева, а также учеников «во втором поколении», работали в Московском университете и во многом определили здесь характер развития физики. Профессор П.Н. Николаев |
Петр Николаевич Лебедев
Физик-экспериментатор.
Отец активно готовил сына к карьере. Он выбрал для этого лучшее учебное заведение – немецкую Петропавловскую школу, с детства приучил сына к спорту, но Лебедев активно не желал отдавать свое будущее торговым делам. «Могильным холодом обдает меня при одной мысли о карьере, к которой готовят меня, – неизвестное число лет сидеть в душной конторе на высоком табурете, над раскрытыми фолиантами, механически переписывать буквы и цифры с одной бумаги на другую, и так всю жизнь… – записывал он в дневнике. – Меня хотят силой отправить туда, куда я совсем не гожусь».
В 1884 году Лебедев окончил реальное училище Хайновского.
Больше всего интересовала Лебедева физика, но поступить в университет он не мог. Право поступления в университет в то время давало только классическое образование, то есть гимназия, в которой преподавались древние языки, прежде всего, латынь.
Решив добиться своего, Лебедев уехал в Германию.
В Германии в течение нескольких лет он занимался в физических лабораториях известного физика Августа Кундта – сперва в Страсбургском (1887–1888), затем в Берлинском (1889–1890) университетах. Впрочем, из Берлинского университета Кундт отправил Лебедева обратно в Страсбург, потому что в Берлине Лебедев не мог защитить диссертацию, все из-за того же незнания латинского языка.
Диссертацию Лебедев выполнил в Страсбурге. Называлась она «Об измерении диэлектрических постоянных водяных паров и о теории диэлектриков Моссотти-Клаузиуса». Многие положения этой работы Лебедева сохраняют актуальность и в наши дни.
В дневнике в тот год Лебедев записывал:
«…Люди подобны пловцам: одни плавают по поверхности и удивляют зрителей гибкостью и быстротой движения, делая все это для моциона; другие ныряют вглубь и выходят либо с пустыми руками, либо с жемчужинами – выдержка и счастье для последних необходимы».
Но, кроме таких, чисто эмоциональных, записывал Лебедев мысли, которые и сейчас не могут не поражать.
«…Каждый атом всякого нашего первичного элемента представляет собой полную солнечную систему, то есть состоит из различных атомопланет, вращающихся с разными скоростями вокруг центральной планеты или каким-либо другим образом двигающихся характерно периодически. Периоды движения весьма кратковременны (по нашим понятиям)…»
Запись сделана Лебедевым 22 января 1887 года, то есть за много лет до того как планетарную модель атома разработали Э. Резерфорд и Н. Бор.
В Страсбурге Лебедев впервые обратил внимание на кометные хвосты.
Заинтересовали они его, прежде всего, с точки зрения светового давления.
Еще Кеплер и Ньютон предполагали, что причиной отклонений кометных хвостов от Солнца может служить механическое давление света. Но поставить такие опыты было чрезвычайно трудно. До Лебедева указанной проблемой занимались Эйлер, Френель, Бредихин, Максвелл, Больцман. Великие имена не смутили молодого исследователя. Уже в 1891 году в заметке «Об отталкивательной силе лучеиспускающих тел» он попытался доказать, что в случае очень малых частиц отталкивающая сила светового давления, несомненно, должна превосходить ньютоновское притяжение; таким образом, отклонение кометных хвостов действительно вызывается световым давлением.
«Я, кажется, сделал очень важное открытие в теории движения светил, специально комет», – радостно сообщил Лебедев одному из своих коллег.
В 1891 году, полный идей, Лебедев вернулся Россию.
Знаменитый физик Столетов с удовольствием пригласил Лебедева в Московский университет. Там в течение нескольких лет выходила отдельными выпусками работа Лебедева «Экспериментальное исследование пондеромоторного действия волн на резонаторы». Первая часть работы была посвящена экспериментальному изучению взаимодействий электромагнитных резонаторов, вторая – гидродинамических, третья – акустических. Достоинства работы оказались столь несомненными, что Лебедеву была присуждена степень доктора без предварительной защиты и соответствующих экзаменов, – случай в практике русских университетов весьма редкий.
«Главный интерес исследования пондемоторного действия волнообразного движения, – писал Лебедев, – лежит в принципиальной возможности распространить найденные законы на область светового и теплового испускания отдельных молекул тел и предвычислять получающиеся при этом междумолекулярные силы и их величину».
Движение световых и тепловых волн, о котором писал Лебедев, исследовалось им на моделях. Уже тогда Лебедев вплотную подошел к попытке преодолеть многочисленные сложности в обнаружении и измерении давления света, которые никак не могли обойти его знаменитые предшественники. Но успех пришел к Лебедеву только в 1900 году.
Прибор, на котором Лебедев получил результаты, выглядел просто.
Свет от вольтовой духи падал на легкое крылышко, подвешенное на тонкой нити в стеклянном баллоне, из которого был выкачан воздух. О световом давлении можно было судить по легкому закручиванию нити. Само крылышко состояло из двух пар тонких платиновых кружочков. Один из кружочков каждой пары был блестящим с обеих сторон, у других одна из сторон была покрыта платиновой чернью. Для того, чтобы исключить движение газа, возникающее при различии температур крылышка и стеклянного баллона, свет направлялся то на одну, то на другую сторону крылышка. В итоге радиометрическое действие вполне можно было учесть, сравнивая результат при падении света на толстый и на тонкий зачерненный кружок.
Опыты по обнаружению и измерению светового давления принесли Лебедеву мировую славу. Знаменитый английский физик лорд Кельвин сказал Тимирязеву при встрече: «Я всю жизнь воевал с Максвеллом, не признавая его светового давления! Но ваш Лебедев заставил меня сдаться». Лебедева избрали экстраординарным профессором Московского университета. Однако, и при этом не обошлось без дискуссии: может ли всемирно признанный ученый занимать столь высокий пост, не зная латыни? Не все были уверены в этом: избран был Лебедев с перевесом всего в три шара.
К сожалению, в те же годы проявились первые признаки грозной сердечной болезни, в конце концов погубившей Лебедева.
«…Как видите, я далеко, в Гейдельберге, – писал он 10 апреля 1902 года своему близкому давнему другу княгине М. К. Голициной. – Проездом на Юг я предполагал остановиться здесь на несколько дней, но болезнь привязала меня на всю зиму. На личном опыте пришлось убедиться, как бессильна медицина в сколько-нибудь сложных случаях: великий Эрб утешает меня тем, что страдание „нервное“ (что значит „нервное“ – никому неизвестно) и что может со временем (с каким временем? 1000 лет?) совершенно пройти. Теперь мне лучше, тупое отчаяние сменилось слабой надеждой, что дело поправится настолько, что я опять буду в состоянии работать. В течение зимы мне пришлось вынести очень тяжелые муки – это была не жизнь, а какое-то длительное, нетерпимое умирание; боль притупила все интересы (не говоря уже о невозможности работать); прибавьте к этому нравственное тягостное сознание, что я совершенно напрасно мучаю мою сестру тем, что не могу ни вылечиться, ни умереть – и Вы увидите, что не весело прожил я этот год.
Как Вы знаете, княгиня, в моей личной жизни было так мало радостей, что расстаться с этой жизнью мне не жалко (я говорю это потому, что знаю, что значит умирать: я прошлой весной совершенно «случайно» пережил тяжелый сердечный припадок) – мне жалко только, что со мной погибает полезная людям очень хорошая машина для изучения природы: свои планы я должен унести с собой, так как я никому не могу завещать ни моей большой опытности, ни моего экспериментаторского таланта. Я знаю, что через двадцать лет эти планы будут осуществлены другими, но что стоит науке двадцать лет опоздания? И это сознание, что решение некоторых важных вопросов близко, что я знаю секрет, как их надо решить, но бессилен передать их другим – это сознание более мучительно, чем вы думаете…»
Тем не менее, Лебедев продолжал работу.
Для космических явлений, считал он, основное значение должно иметь не давление на твердые тела, а давление на разреженные газы, состоящие из изолированных молекул. О строении молекул и их оптических свойствах в то время было известно крайне мало. Неясно было даже, как, собственно, следует переходить от давления на отдельные молекулы к давлению на тело в целом. Известный шведский исследователь Сванте Аррениус, например, утверждал, что газы в принципе не могут испытывать светового давления, Он выдвинул так называемую «капельную» теорию строения кометных хвостов. По теории Аррениуса хвосты комет могли состоять из мельчайших капелек, образующихся при конденсации углеводородов, испаряющихся из загадочных недр кометы. Астроном К. Шварцшильд обосновал мнение Аррениуса теоретически.
Попытка решить задачу, вызвавшую к жизни множество самых противоречивых гипотез и теорий, заняла у Лебедева почти десять лет.
Но он решил эту задачу.
В приборе, построенном Лебедевым, газ под давлением поглощаемого света получал вращательное движение, передающееся маленькому поршню, отклонения которого могли измеряться смещением зеркального «зайчика». Тепловой эффект на этот раз был преодолен остроумным приемом подмешивания к исследуемому газу водорода. Водород – прекрасный проводник тепла, он моментально выравнивал все неоднородности температуры в сосуде.
«Глубокоуважаемый коллега!
Я еще хорошо помню, с каким сомнением я в 1902 году отнесся к Вашему намерению измерить давление излучения на газы, и с тем большим восхищением я прочел сейчас, как Вы преодолели все препятствия. Сердечно благодарю за Вашу статью. Она пришла как раз в тот момент, когда я писал маленькую статейку, в которой доказывал преимущество «резонаторной теории» кометных хвостов перед «капельной теорией» Аррениуса… Поскольку теперь уже нельзя более сомневаться в том, что давление излучения и диффузия света связаны соотношением Фитцджеральда, то внимание теперь должно быть направлено на изучение резонансного свечения чрезвычайно разреженных газов…»
Вдохновленный полученными результатами, Лебедев готов был развить успех.
«…У Вас, княгиня, – писал он Голицыной, – есть шестое чувство. Право, я опять влюблен в свою науку, влюблен как мальчик, ну совсем как прежде: я сейчас так увлекаюсь, работаю целыми днями, точно я и больным не был – опять я такой же, каким был прежде: я чувствую свою психическую силу и свежесть, я играю трудностями, я чувствую, что я Сирано де Бержерак в физике, а потому я и могу, и хочу, и буду Вам писать: теперь я имею на это нравственное (т. е. мужское) право. И я знаю, что Вы не только простили меня – больше: я чувствую, что Вы рады так, как может и умеет быть рада только женщина – и далеко не всякая.
Но позвольте мне быть еще большим эгоистом и начать Вам писать о том, что я выдумал, что я теперь делаю.
Конечно, мысль очень проста: по некоторым соображениям, на которых я останавливаться не буду, я пришел к выводу, что все вращающиеся тела должны быть магнитными – та особенность, что наша Земля магнитна и притягивает синий конец магнитной стрелки компаса к северному полюсу, обусловлена именно ее вращением вокруг оси. Но это только идея – нужен опыт, и теперь я его подготовляю: я возьму ось, которая делает более тысячи оборотов в одну секунду – как раз конструкцией этого прибора я сейчас занят, – на ось я буду насаживать шарики в три сантиметра диаметра из разных веществ: меди, алюминия, пробки, стекла и т. д. – и буду приводить во вращение; они должны сделаться магнитными так же, как Земля; чтобы в этом убедиться, я возьму крохотную магнитную стрелку – всего в два миллиметра длины, – подвешу ее к тончайшей кварцевой ниточке – тогда ее конец должен притягиваться к полюсу вращающегося шарика.
И вот я теперь как Фауст в первом действии перед очаровательным видением: как прялка Маргариты, жужжит моя ось, я вижу тончайшие кварцевые нити… Для полноты картины недостает только Маргариты… Но главное тут даже не оси и не нити, а чувство радости жизни, жажда ловить каждый момент, ощущение своей цели, своей ценности для кого-то и для чего-то, яркий теплый луч, пронизывающий всю душу…»
В 1911 году, вместе с другими известными учеными, Лебедев покинул Московский университет в знак протеста против действий министра просвещения Л. А. Кассо.
Это решение стоило Лебедеву больших страданий.
Больше всего он боялся того, что уход из университета разрушит тщательно и кропотливо создаваемую им школу русских физиков.
Этого, к счастью, не произошло.
Ученики и последователи Лебедева – П. П. Лазарев, С. И. Вавилов, В. К. Аркадьев, А. Р. Колли, Т. П. Кравец, В. Д. Зернов, А. Б. Млодзеевский, Н. А. Капцов, Н. Н. Андреев – внесли огромный вклад в науку.
Чрезвычайно жаль было Лебедеву оставлять созданную им физическую лабораторию. Блестящий экспериментатор, он не имел теперь возможности ставить задуманные сложные опыты. Тем не менее, Лебедев отказался от весьма лестного приглашения Сванте Аррениуса переехать в Стокгольм. «Естественно, – писал Лебедеву Аррениус, – что для Нобелевского института было бы большой честью, если бы Вы пожелали там устроиться и работать, и мы, без сомнения, предоставили бы Вам все необходимые средства, чтобы Вы имели возможность дальше работать… Вы, разумеется, получили бы совершенно свободное положение, как это соответствует Вашему рангу в науке…»
Оставив лабораторию, Лебедев перенес экспериментальные работы в частную квартиру, снятую в подвале дома № 20 по Мертвому переулку.
«…Пишу Вам, княгиня, только Вам – несколько строчек.
Мне так тяжело, кругом ночь, тишина, и так хочется стиснуть покрепче зубы и застонать. Что случилось? – спросите вы. Да ничего необычного: просто здание личной жизни, личного счастья – нет, не счастья, а радости жизни – было построено на песке, теперь дало трещины и, вероятно, скоро рухнет, а силы строить новое, даже силы, чтобы разровнять новое место, – нет, нет веры, нет надежды.
Голова набита научными планами, остроумные работы в ходу; не сказал я еще своего последнего слова – я это понимаю умом, понимаю умом слова «долг», «забота», «свыкнется» – все понимаю, но ужас, ужас постылой, ненавистной жизни меня бьет лихорадкой. Старый, больной, одинокий, я знаю ощущение близости смерти, я пережил его секунду за секундой в абсолютно ясном сознании во время одного сердечного припадка (врач тоже не думал, что я переживу) – знаю это жуткое чувство, знаю, что значит готовиться к этому шагу, знаю, что этим не шутят, – и вот, если бы сейчас, как тогда, вот тут, когда я Вам пишу, ко мне опять подошла бы смерть, я теперь не препятствовал бы, а сам пошел ей навстречу – так ясно мне, что жизнь моя кончена…»
«Обилие мыслей и проектов, – писал Лебедев одному из своих друзей, – не дает мне спокойного времени для работы: кажется, что то, что делаешь, уже сделано, а народившееся важно, важнее предыдущего и требует наискорейшего выполнения – руки невольно опускаются, и происходит толчея, и результаты, вместо того, чтобы сыпаться дождем, не двигаются с места…»
Завершал начатые Лебедевым работы физик А. Комптон, окончательно разгадавший вопросы светового давления.
| |
24 февраля 1866 - 01 марта 1912
выдающийся русский физик-экспериментатор, первым подтвердивший на опыте вывод Максвелла о наличии светового давления, создатель первой в России научной физической школы, профессор Московского университета
Создатель первой в России научной физической школы, профессор Московского университета (1900-1911). Был уволен в результате действий министра просвещения, известных как «дело Кассо».
Биография
Родился в Москве 8 марта 1866 года. В юношеские годы увлекся физикой, но доступ в университет для него, выпускника реального училища, был закрыт, поэтому он поступил в Императорское Московское техническое училище. Впоследствии П. Н. Лебедев говорил, что знакомство с техникой оказалось ему очень полезным при конструировании экспериментальных установок.
Образование
В 1887 году, не закончив ИМТУ, Лебедев направился в Германию, в лабораторию известного физика Августа Кундта, у которого работал вначале в Страсбурге, а затем в Берлине. В 1891 году написал диссертацию «Об измерении диэлектрических постоянных паров и о теории диэлектриков Моссотти - Клаузиуса» и сдал экзамен на первую ученую степень. По возвращении в Россию получил в 1892 году в Московском университете место ассистента в лаборатории профессора А. Г. Столетова .
Цикл выполненных у Кундта работ вошел в представленную Лебедевым в 1900 году магистерскую диссертацию «О пондеромоторном действии волн на резонаторы», за которую ему сразу (случай исключительный!) была присуждена степень доктора физики. Вскоре он был утвержден профессором Московского университета.
Научная деятельность
Не без некоторого противодействия со стороны отдельных его коллег Лебедев начинает активно проводить экспериментальную работу. К тому времени он уже успел приобрести известность и опыт как один из первых исследователей, опирающихся на теорию Максвелла . Ещё в 1895 году он создал установку для генерирования и приема электромагнитного излучения с длиной волны в 6 мм и 4 мм, исследовал отражение, преломление, поляризацию, интерференцию и др.
В 1899 году П. Н. Лебедев при помощи виртуозных, хотя и выполненных скромными средствами опытов подтвердил теоретическое предсказание Максвелла о давлении света на твердые тела, а в 1907 году - и на газы (открытие эффекта давления света). Это исследование явилось важной вехой в науке об электромагнитных явлениях. Одному из видных физиков того времени Уильяму Томсону принадлежат слова: «Я всю жизнь воевал с Максвеллом, не признавая его светового давления, и вот < … > Лебедев заставил меня сдаться перед его опытами».
П. Н. Лебедев занимался также вопросами действия электромагнитных волн на резонаторы и выдвинул в связи с этими исследованиями глубокие соображения, касающиеся межмолекулярных взаимодействий, уделял внимание вопросам акустики, в частности гидроакустики.
Изучение давления света на газы побудило Лебедева заинтересоваться происхождением хвостов комет.
Не ограничиваясь научно-исследовательской деятельностью, П. Н. Лебедев уделяет много сил созданию научной школы, которая по существу была первой в России и появление которой продолжает ощущаться до наших дней. К 1905 году в лаборатории работало уже около двадцати молодых его учеников, которым суждено было сыграть впоследствии видную роль в развитии физики в России. Из них уместно назвать в первую очередь
Выдающийся русский физик-экспериментатор, первым подтвердивший на опыте вывод Максвелла о наличии светового давления, создатель первой в России научной физической школы, профессор Московского университета (1900-1911). Был уволен в результате действий министра просвещения, известных как «дело Кассо».
Родился в Москве 8 марта 1866 года. В юношеские годы увлекся физикой, но доступ в университет для него, выпускника реального училища, был закрыт, поэтому он поступил в Императорское Московское техническое училище. Впоследствии П. Н. Лебедев говорил, что знакомство с техникой оказалось ему очень полезным при конструировании экспериментальных установок.
В 1887 году, не закончив ИМТУ, Лебедев направился в Германию, в лабораторию известного физика Августа Кундта, у которого работал вначале в Страсбурге, а затем в Берлине. В 1891 году написал диссертацию «Об измерении диэлектрических постоянных паров и о теории диэлектриков Моссоти - Клаузиуса» и сдал экзамен на первую ученую степень. По возвращении в Россию получил в Московском университете место ассистента в лаборатории профессора А. Г. Столетова.
Цикл выполненных у Кундта работ вошел в представленную Лебедевым в 1900 году магистерскую диссертацию «О пондеромоторном действии волн на резонаторы», за которую ему сразу (случай исключительный!) была присуждена степень доктора физики. Вскоре он был утвержден профессором Московского университета.
Не без некоторого противодействия со стороны отдельных его коллег Лебедев начинает активно проводить экспериментальную работу. К тому времени он уже успел приобрести известность и опыт как один из первых исследователей, опирающихся на теорию Максвелла. Еще в 1895 году он создал установку для генерирования и приема электромагнитного излучения с длиной волны в 6 мм и 4 мм, исследовал отражение, преломление, поляризацию, интерференцию и др.
В 1899 году П. Н. Лебедев при помощи виртуозных, хотя и выполненных скромными средствами опытов подтвердил теоретическое предсказание Максвелла о давлении света на твердые тела, а в 1907 году - и на газы (открытие эффекта давления света). Это исследование явилось важной вехой в науке об электромагнитных явлениях. Одному из видных физиков того времени Уильяму Томсону принадлежат слова: «Я всю жизнь воевал с Максвеллом, не признавая его светового давления, и вот Лебедев заставил меня сдаться перед его опытами».
П. Н. Лебедев занимался также вопросами действия электромагнитных волн на резонаторы и выдвинул в связи с этими исследованиями глубокие соображения, касающиеся межмолекулярных взаимодействий, уделял внимание вопросам акустики, в частности гидроакустики.
Изучение давления света на газы побудило Лебедева заинтересоваться происхождением хвостов комет.
Не ограничиваясь научно-исследовательской деятельностью, П. Н. Лебедев уделяет много сил созданию научной школы, которая по существу была первой в России и появление которой продолжает ощущаться до наших дней. К 1905 году в лаборатории работало уже около двадцати молодых его учеников, которым суждено было сыграть впоследствии видную роль в развитии физики в России. Из них уместно назвать в первую очередь П. П. Лазарева, который в 1905 году начал работать с Лебедевым, стал вскоре его ассистентом и ближайшим помощником, после смерти Лебедева - руководителем его лаборатории, а в 1916 году - директором первого Научно-исследовательского института физики в Москве, института из которого вышли такие ученые как С. И. Вавилов, Г. А. Гамбурцев, А. Л. Минц, П. А. Ребиндер, В. В. Шулейкин, Э. В. Шпольский.
Эксперименты Лебедева требовали применения тщательно продуманной, порой довольно сложной «механики». Это иногда порождало нелепые упреки, что у Лебедева "наука сведена до уровня техники". Уместно заметить, что сам П. Н. Лебедев считал заслуживающими самого серьезного внимания вопросы связи науки и техники.
Последний цикл исследований П. Н. Лебедева незаслуженно недооценен и поныне. Эти исследования имели целью проверить гипотезу английского физика Сазерленда о том, что действие гравитации вызывает перераспределение зарядов в проводниках. В небесных телах, в планетах и звездах, по мысли Сазерленда, происходит «выдавливание» электронов из внутренних областей, где давления велики, на поверхность; благодаря этому внутренние области заряжаются положительно, а поверхность тел - отрицательно. Вращение же тел вместе с перераспределившимися в них зарядами должно порождать магнитные поля. Таким образом, предлагалось физическое объяснение происхождения магнитных полей Солнца, Земли и других небесных тел.
Гипотеза Сазерленда не имела тогда надежного теоретического обоснования, и потому особую важность приобретал задуманный Лебедевым опыт по ее проверке. Поняв, что центробежные силы должны, как и гравитационные, вызывать перераспределение зарядов, Лебедев выдвинул простую, но, как всегда, блестяще остроумною идею: при быстром вращении электрически нейтральных тел должно возникать, если верна гипотеза Сазерленда, магнитное поле. Именно такое «намагничивание вращением» и делалась попытка обнаружить на опыте.
Нужно заметить, что работа проходила в очень трудных условиях. П. Н. Лебедев в 1911 году принял решение оставить Московский университет вместе со многими прогрессивными преподавателями, в знак протеста против реакционных действий министра Кассо. Очень тонкий опыт, который он проводил в подвале физического факультета, был в известной мере скомкан. Искомого эффекта обнаружить не удалось. Как теперь стало понятно, причина заключалась не в отсутствии эффекта, а в недостаточной чувствительности установки: те оценки для магнитных полей, на которые ориентировался Лебедев и которые основывались на работах Сазерленда, оказались значительно завышенными.
В Городском университете имени Шанявского, где на частные средства П. Н. Лебедев создал новую физическую лабораторию, продолжить исследования он уже не успел. Всегда у него было больное сердце, и даже один раз, когда он был еще сравнительно молодым, оно вдруг остановилось, когда он греб на лодке. Тогда удалось вернуть его к жизни, но прожил он всего 46 лет.
Загрузка...