Петро Миколайович Лебедєв (1866-1912) [1948

В історію світової науки Петро Миколайович Лебедєв увійшов як майстерний експериментатор-фізик, вперше виявив і виміряв тиск світла. П. М. Лебедєв, поряд з М. В. Ломоносовим, - одна з чудових фігур історії російської фізики. Він був першим організатором колективної наукової роботи в галузі фізики і великих дослідних лабораторій, які стали зразком для наукових інститутів в наші дні.

Петро Миколайович Лебедєв народився 8 березня 1866 в Москві, в культурному купецької сім'ї. Після навчання в реальному училищі П. Н. Лебедєв поступив в Московське технічне училище. Однак його вабили до себе важкі принципові питання, що виходять далеко за програму досліджуваних курсів. В архіві Академії наук СРСР зберігаються великі зошити юнаки Лебедєва, які виявляють його незвичайне изобретательское дотепність, знання і разом з тим особливу серйозність і зосередженість. Не закінчивши Технічного училища, П. М. Лебедєв попрямував в 1887 р за кордон, в Страсбурзький університет, вивчати фізику.

Тут він працював у відомого фізика-експериментатора Августа Кундта. Згодом П. Н. Лебедєв написав чудовий некролог пам'яті Кундта, що містить його докладну і зворушливу характеристику. "Маючи чудовим фізичним чуттям, - пише Лебедєв, - physikalische Nase, як він сам називав свій талант, Кундт вгадував зв'язок між окремими, різнорідними явищами, а також з дивовижною ясністю схоплював сутність математично розвиненою теорії і завжди вмів ребром поставити таке питання, який, будучи найбільш сміливим наслідком теорії, був би доступний безпосередньому експериментальному дослідженню ". Ця характеристика Кундта може бути повністю застосована і до самого П. Н. Лебедєву.

Кундт залишався в Страсбурзі недовго. У 1888 році він отримав кафедру в Берліні, і П. Н. Лебедєв пішов слідом за ним. Тут, крім занять у Кундта, П. М. Лебедєв слухав теоретичні лекції Гельмгольца.

Навчаючись в дитинстві в реальному училищі, П. М. Лебедєв не вивчав латинської мови. Тому він не зміг здати докторського випробування в Берліні, де знання стародавніх мов було необхідним. Довелося повернутися до Страсбурга, - там латину не була потрібна. У Страсбурзі П. Н. Лебедєв швидко виконав експериментальну дисертаційну роботу, склав іспити і отримав ступінь доктора філософії. Дисертація П. Н. Лебедєва називалася "Про вимір діелектричних постійних парів і про теорію діелектриків Моссотті-Клаузіуса". Ця чудова робота, представлена ​​в 1891 р, свого часу робилася для перевірки наслідків феноменологічної теорії діелектриків, але вона зберегла свій інтерес і тепер в зв'язку з більш конкретнимім структурно-молекулярними уявленнями нашого часу.

Зі збережених листів П. Н. Лебедєва, що відносяться до цього періоду життя, видно, що він тоді багато написав і ще про щось більше думав, крім докторської роботи. До 1890 р відносяться його заняття теорією кометних хвостів. Ці заняття і стали початком головної справи його життя - досліджень по світловому тиску.

Ще Сенека знав, що кометні хвости відхиляються від Сонця. Кеплер, Ньютон та інші припускали, що причиною цього відхилення може служити механічний тиск світла. У XVIII ст. його намагалися виявити на досвіді і, дійсно, знаходили. На перевірку виявлялося, однак, що спостерігаються явища викликаються вторинними тепловими процесами і не мають нічого спільного зі світловим тиском.

Причин, що конкурують у всякому досвіді зі світловим тиском, було занадто багато; з іншого боку, були відсутні будь-які уявлення про теоретичну величиною можливого тиску світла. В кінці XVIII ст. фізик і астроном Харатсакер вказував, наприклад, що, на думку мандрівників, сонячні промені своїм тиском можуть призвести до затримки Дунаю. Вперше Максвелл на підставі своєї електромагнітної теорії світла обчислив теоретичне значення тиску світла, рівне, для випадку падіння світла на цілком поглинає поверхню, частці від ділення енергії світла, що приходить в секунду, на швидкість світла. Для сонячного світла, що падає на земну поверхню, це тиск приблизно дорівнює п'яти стомільйонний часток грама на квадратний сантиметр. Пізніше з'ясувалося, що будь-яка хвильова теорія світла призводить до такого ж значення для світлового тиску, як і теорія Максвелла, корпускулярна ж концепція дає величину вдвічі більшу. Таким чином, проблема світового тиску налічувала, щонайменше, три століття; нею займалися такі фізики і астрономи, як Кеплер, Ньютон, Ейлер, Френель, Максвелл, Больцман. Вона мала основне значення для науки і все ж до кінця XIX в. залишалася невирішеною.

За цю важку задачу і взявся П. Н. Лебедєв. У 1891 р з'явилася його замітка "Про отталківательним силі лучеіспускающіх тел". У ній, грунтуючись на відомих даних про радіаційний Сонця, П. М. Лебедєв доводить, що в разі дуже малих частинок отталківательним сила світлового тиску повинна перевершувати ньютонівської тяжіння, і, таким чином, відхилення кометних хвостів, дійсно, може пояснюватися тиском світла. В кінці своєї замітки П. Н. Лебедєв зауважує, що його розрахунки кількісно не застосовні для молекул, але якісно не втрачають своєї сили.

П. М. Лебедєв мав рацію, коли, схвильований своїми думками, він писав у приватному листі: "Я, здається, зробив дуже важливе відкриття в теорії руху світил, спеціально комет". У сучасній астрофізиці величезна роль світлового тиску як космічного фактора, поряд з ньютоновским тяжінням, стає очевидною. Вперше фізично обґрунтоване вказівку на це було зроблено П. М. Лебедєв.

Поставивши своїм завданням з'ясування питання про механічні силах, що виникають між випромінюючої і поглинає молекулою, П. М. Лебедєв повертається, повний планів, в Москву в 1891 р

Він отримує місце асистента в Московському університеті при кафедрі професора А. Г. Столєтова і в дуже важких умовах влаштовує свою лабораторію, залишаючись бадьорим і повним творчої енергії.

Через три роки, в 1894 р, з'являється перша частина його великої роботи, що послужила пізніше докторською дисертацією "Експериментальне дослідження пондеромоторного дії хвиль на резонатори". З огляду на виняткових якостей роботи П. Н. Лебедєву було присуджено ступінь доктора без попереднього захисту магістерської дисертації та відповідних іспитів, - випадок, вельми рідкісний в практиці університетів. Перша частина цієї роботи присвячена експериментальному вивченню взаємодій електромагнітних резонаторів, друга - гідродинамічним резонаторам (коливаються кульки в рідині), третя - акустичним. На досвіді (в згоді з теорією) була виявлена ​​тотожність цих різних випадків. З експериментальної боку робота була зразком ретельності, дотепності і, якщо можна так висловитися, ювелірного майстерності П. Н. Лебедєва. "Головний інтерес дослідження пондеромоторного дії хвилеподібного руху, - писав автор, - лежить в принципову можливість поширити знайдені закони на область світлового і теплового випромінювання окремих молекул тіл і предвичіслять виходять при цьому междумолекулярние сили і їх величину".

Робота була закінчена в 1897 р Тиск хвиль було досліджено на моделях. Це було другим етапом основного справи П. Н. Лебедєва. Мала відбутися третя, найважливіша стадія - спроба подолати труднощі, що зустрічалися протягом століть багатьма безуспішними попередниками П. Н. Лебедєва, і виявити і виміряти тиск світла в лабораторії.

У 1900 р і цей етап завершується повним успіхом. Світловий тиск було знайдено. П. Н. Лебедєву вдалося відокремити від нього заважають, так звані радіометричні, сили і конвекційні потоки і виміряти його. По виду прилад П. Н. Лебедєва був простим. Світло від вольтової дуги падав на легке крильце, підвішене на тонкій нитці в скляному балоні, з якого викачане повітря, і з закручування нитки можна було судити про світловому тиску. Насправді за цією простотою ховалися незліченні подоланий труднощі. Крильце насправді складалося з двох пар тонких платинових кружечків. Один з гуртків кожної пари був блискучим з обох сторін, у двох інших одна сторона була покрита платиновою черню. При цьому обидві пари гуртків розрізнялися товщиною. Для того щоб виключити конвекцію (рух) газу, що виникає при розходженні температур крильця і ​​скляного балона (відмінність температур виникало при поглинанні світла крильцем), світло прямував то на одну, то на іншу сторону крильця. Оскільки в обох випадках конвекція одна і та ж, різниця одержуваних відхилень не залежить від конвекції. Радіометричні сили перш за все в міру можливості послаблялися (збільшенням обсягу балона і зменшенням тиску). Крім того, радіометричне дію можна було врахувати, порівнюючи результат при падінні світла на товстий і тонкий зачернённий гурток. П. М. Лебедєв по праву і з гордістю міг закінчити своє повідомлення короткою фразою: "Таким чином, існування Максвелла-бартолієві сил тиску досвідченим шляхом встановлено для променів світла".

Досліди П. Н. Лебедєва доставили йому світову славу і навіки вписали його ім'я в історію експериментальної фізики. У Росії він отримав за ці досліди премію Академії наук і потім був обраний в члени-кореспонденти Академії. Про те враження, яке справили досліди П. Н. Лебедєва на вчений світ, кажуть, наприклад, слова прославленого англійського фізика лорда Кельвіна, сказані знаменитому російському вченому К. А. Тімірязєва: "Ви, може бути, знаєте, що я все життя воював з Максвеллом, не визнаючи його світлового тиску, і ось ваш Лебедєв змусив мене здатися перед його дослідами ".

Однак П. Н. Лебедєв не рахував завдання закінченою. Для космічних явищ основне значення має не тиск на тверді тіла, а тиск на розріджені гази, що складаються з ізольованих молекул. Тим часом, щодо будови молекул і їх оптичних властивостей в першому десятилітті ХХ століття залишалося ще багато неясностей. Неясно було, як можна перейти від тиску на окремі молекули до тиску на тіло в цілому. Теоретичне стан питання в той час, коротко кажучи, було таке, що було потрібно експериментальне втручання.

Що стояла перед П. М. Лебедєв експериментальна задача була на цей раз ще більш важкою, ніж колишня, і спроби розв'язати цю проблему тривали десять років. Але і на цей раз експериментальне мистецтво П. Н. Лебедєва подолало всі труднощі. У мініатюрному приладі П. Н. Лебедєва газ під тиском поглинається світла отримував обертальний рух, що передається маленькому поршня, відхилення якого могло вимірюватися зміщенням дзеркального "зайчика". Найголовніша складність досвіду - усунення неминучою конвекції газу в приладі - була подолана П. М. Лебедєв дотепним прийомом підмішування до досліджуваного газу водню. На відміну від інших газів водень - хороший провідник тепла, швидко вирівнює неоднорідності температури в посудині. Цей прийом і з'явився вирішальним. Нові досліди П. Н. Лебедєва, опубліковані в 1910 р, були зустрінуті світової фізичної громадськістю із захопленням. Британський Королівський інститут обрав П. Н. Лебедєва своїм почесним членом. Блискучий фізик-експериментатор В. Вин в листі російському фізику В. А. Михельсону писав, що П. М. Лебедєв володів "мистецтвом експериментування в такій мірі, як навряд чи хто інший в наш час".

На цьому скінчилася дивовижна серія робіт П. Н. Лебедєва по світловому тиску. Її перервала його передчасна смерть. Розгадка питання про світловому тиску, однак, ще не була доведена до кінця. Залишалися експериментально необстеженими спеціальні випадки тиску еліптично поляризованого світла, а найголовніше, ще не вдалося експериментально виявити характер світлового тиску на окрему частку речовини. Це зробив багато пізніше А. Комптон, який спостерігав елементарний ефект світлового тиску і розсіювання променів Рентгена і гамма-променів на електрони в камері Вільсона. Елементарне світлове тиск виявився квантовим, які мають безперервний характер. Світловий тиск, що вимірювався П. М. Лебедєв, було середнім статистичним значенням тисків в безлічі елементарних процесів. П. Н. Лебедєву не довелося взяти участь в розкритті статистичної природи явища, майстерному дослідженню якого він присвятив своє життя.

Число інших робіт П. Н. Лебедєва невелика. Але кожна з них важлива і зберегла своє значення і тепер. У перші роки в Москві він виконав знову разюче по майстерності досвіду дослідження "Про подвійному переломленні променів електричної сили", експериментуючи з електромагнітними хвилями довжиною в 6 міліметрів, мініатюрним "Ніколь" і "платівкою в чверть хвилі" з кристалічною сірки. У 1902 р він опублікував коротку, але дуже важливу для фізичних вимірювань і техніки статтю "Термоелементи в порожнечі, як прилад для вимірювання променевої енергії". Принцип термоелемента в вакуумі, висунутий П. М. Лебедєв, в даний час широко поширений, зокрема, у військовій техніці. У зв'язку з однією з гіпотез про природу земного магнетизму П. Н. Лебедєв видозмінив досвід Гільберта, що мав на меті спробу порушити в провіднику електричний струм при його русі в ефірі. Виходячи з припущення про рух Землі в нерухомому ефірі, П. М. Лебедєв вирішив скористатися цим рухом; він поставив досвід, як зазвичай, з максимальною ретельністю, але отримав негативну результат. Правда, цей досвід не стільки спростовував гіпотезу Роуланда-Гільберта, скільки припущення про нерухомому ефірі.

Остання, передсмертна, експериментальна робота П. Н. Лебедєва також стосувалася природи земного магнетизму. Він хотів на досвіді з обертається моделлю Землі перевірити гіпотезу Сезерланда, в якій магнітне дію обертається Землі пояснювалося зміщенням різнойменних зарядів в нейтральному атомі. Цей важкий досвід дав також негативний результат.

Працюючи в Московському університеті, П. М. Лебедєв головну увагу приділяв дослідній роботі своїх студентів і співробітників. Він, правда, читав, як і інші професори, лекції, видав навіть короткий конспект цих лекцій, але по суті мало захоплювався викладацькою роботою. Його перша лекція до початківців студентам завжди містила, головним чином, заклик до них зробитися дослідниками, не боячись труднощів. Він вперше в Росії наважився організувати фізичну лабораторію з відносно дуже великим числом працюючих осіб. У 1901 р у нього працювало тільки троє, в 1910 р число працюючих досягло 28. Якщо взяти до уваги, що всі теми робіт були видані і ретельно продумані (аж до креслень приладів) самим П. М. Лебедєв, що лаборантів не було , механіками і склодувами були самі працюючі, що кошти лабораторії і обладнання були вкрай обмеженими, що вона містилася в мало комфортабельному підвалі, то стане зрозумілим величезне напруження і енергія, що вимагалися від П. Н. Лебедєва для керівництва цією лабораторією. Тим часом, з неї рік за роком все частіше виходив ряд хороших і відмінних робіт, на багатьох з яких відчувалася майстерня рука вчителя. П. М. Лебедєв став піонером чудового і для Росії зовсім нової справи - великий колективної дослідницької роботи. Згодом, в 1911 р, в газетній статті "Російське суспільство і російські національні лабораторії", вміщеній в "Російських Відомостях", П. М. Лебедєв досить докладно виклав свою точку зору і доводи, що говорять про користь і необхідність створення великих дослідних лабораторій. Це була перша декларація системи організації науки, реалізованої в повній мірі тільки в СРСР.

У 1911 р, в епохи максимального розквіту ДІЯЛЬНОСТІ и слави П. Н. Лебедєва в Московському університеті, в результате реакційніх Дій Царське правительства, и особливо тодішнього Міністерства народної освіти, найбільш талановита и ліберальна частина професурі винна булу покинути університет и шукати Собі Притулка в других Навчальний заклад або просто сперте на допомогу приватних осіб. В знак протесту проти Дій міністра освіти Л. Кассо подавши у відставку и П. Н. Лебедєв, и вместе с ним з університету ПІШЛИ его співробітнікі, Які Працювала в его лабораторії. Було зруйновано величезне дело. П. М. Лебедєв Негайно ж були отрімані запрошення від закордонного наукових установ. Зокрема, директор фізико-хімічної лабораторії Нобелівського інституту в Стокгольмі проф. Арреніус писав йому: "Природно, що для Нобелівського інституту було б великою честю, якщо б Ви побажали там влаштуватися і працювати, і ми, без сумніву, надали б Вам всі необхідні засоби, щоб Ви мали можливість далі працювати ... Ви, зрозуміло , отримали б абсолютно вільне положення, як це відповідає Вашому рангу в науці ". Але П. М. Лебедєв відмовився від усіх цих пропозицій. Він залишився на батьківщині і в украй важких умовах, на приватні кошти, користуючись громадською допомогою, організував нову фізичну лабораторію. У Мертвому провулку (будинок № 20) в Москві був знятий підвал, де в 1911 р в декількох кімнатах розташувалася його лабораторія. Тут він закінчив свою останню експериментальну роботу по магнетометріческому дослідженню обертових тел. Приватними жертводавцями були зібрані кошти на будівництво нового фізичного інституту для П. Н. Лебедєва за планом, складеним їм самим. Інститут цей, проте, був добудований тільки в 1916 р, через чотири роки після смерті Лебедєва. Ця будівля в даний час належить Академії наук СРСР; в ньому міститься Фізичний інститут імені П. М. Лебедєва експериментальну роботу по магнетометріческому дослідженню обертових тел. Приватними жертводавцями були зібрані кошти на будівництво нового фізичного інституту для П. Н. Лебедєва за планом, складеним їм самим. Інститут цей, проте, був добудований тільки в 1916 р, через чотири роки після смерті Лебедєва. Ця будівля в даний час належить Академії наук СРСР; в ньому міститься Фізичний інститут імені П. М. Лебедєва.

14 березня 1912 року П. Н. Лебедєва не стало. Він помер в 46 років і був похований на Олексіївському кладовищі. У 1935 р, у зв'язку з ліквідацією кладовища, прах П. Н. Лебедєва перенесений на кладовищі Новодівичого монастиря.

На смерть П. Н. Лебедєва відгукнувся весь вчений світ. Було надіслано багато телеграм і листів від видатних вчених, серед яких були Рентген, Нернст, Арреніус, Томсон, Варбург, Рубенс, Крукс, Кюрі, Риги та інші.

В особі П. Н. Лебедєва Росія втратила не тільки великого вченого, а й чудового організатора науки, думки і умовою якої повністю могли здійснитися тільки з Радянської Росії.

Найголовніші праці П. Н. Лебедєва: Зібрання творів, вид. Физич. товариства ім. П. Н. Лебедєва, М., 1913 [I. Наукові статті: Про вимір діелектричних постійних парів і теорії діелектриків Моссотті-Клаузіуса (страсбурская дисертація), 1891; Про відразливою силі лучеіспускающіх тел, 1891; Про подвійному переломленні променів електричної сили, 1895; Експериментальне дослідження пондеромоторного дії хвиль на резонатори (докторська дисертація), 1894-1897; Дослідне дослідження світлового тиску, 1901; Термоелементи в порожнечі, як прилад для вимірювання променевої енергії, 1902; Дослідне дослідження світла на гази, 1910; Магнітометричний дослідження обертових тіл, 1911 і ін. II. Популярні статті і мови: Про рух зірок по спектроскопическим досліджень, 1892; Августа Кундта, 1894; Про відкриті Рентгеном х-променях, 1896; Експериментальна робота А. Г. Столєтова, 1898; Способи отримання високих температур, 1899; Скала електромагнітних хвиль в ефірі, 1901; Успіхи акустики за останні 10 років; 1905 Російське суспільство і російські національні лабораторії, 1911; Пам'яті першого російського вченого (М. В. Ломоносов), 1911; Тиск світла, 1912 и др.].

Про П. Н. Лебедєва: Лазарев П. П., П. Н. Лебедєв (біографічний нарис) в "Собр. Соч." П. Н. Лебедєва, М., 1913; Його ж, П. М. Лебедєв і російська фізика, "Временник товариства сприяння успіхам дослідних наук ім. X. С. Лєдєнцова", ст. 2; Чарновскій Н. Ф., Характеристичні риси діяльності П. Н. Лебедєва в Раді товариства ім. X. С. Лєдєнцова, там же; Лазарєв П. П., лебедевской лабораторія при університеті Шанявського, там же, 1913, ст. 1; Кравець Т. П., П. М. Лебедєв і створена ним фізична школа, "Природа", 1913, № 3 (є отд. Відбиток); 3ернов В. Д., Петро Миколайович Лебедєв, "Вчені записки Московського університету", ст. LII, Фізика, М., 1940; Капцов Н. А., Школа Петра Миколайовича Лебедєва, там же.