СМИ и кинофильмы приучили нас представлять исследования ученых в окружении множества сложных и, скорее всего, очень дорогих приборов. А для постройки адронного коллайдера в ЦЕРНе понадобились более 10 тысяч ученых из 100 стран. Что может этому противопоставить один человек? Где он возьмет такие ресурсы для своих исследований? Ответ на этот вопрос можно найти в биографии физика-экспериментатора Петра Николаевича Лебедева, который доказал наличие давления светового потока с помощью самодельных приборов. И создал первую в России научную физическую школу, где учились будущий президент АН СССР С.И. Вавилов, геофизик академик Г.А. Гамбурцев, физик и главный редактор журнала «Успехи физических наук» Э.В. Шпольский и другие.
Петр Николаевич еще в училище благодаря своей аккуратности имел доступ к физическому кабинету, где помогал учителю готовить приборы для демонстрации опытов и содержать их в порядке. Хорошее знание немецкого и французского языков позволили ему продолжить образование у немецкого «художника и поэта физики» Августа Кундта в одной из лучших физических школ Европы. Кундт предложил Лебедеву провести цикл экспериментальных работ в дополнение к его теоретическим лекциям. После успешной защиты диссертации Лебедев берётся за решение сложных нераскрытых вопросов физики — природа молекулярных сил и давление света.
По теории Максвелла световой или тепловой луч оказывал давление при падении на тело, но экспериментально никому не удавалось подтвердить или опровергнуть это предположение. Сложность заключалась в том, что давление было очень маленьким, а ещё при падении света на поверхность, тело нагревалось, внося радиометрические помехи в измерение. Приходилось устранять конвекционные потоки газа, возникающие от разницы температур освещенной и теневой стороны тела.
Эксперименты заняли почти девять лет, и в 1900 году Лебедев показал результаты опытного исследования светового давления в Париже на Всемирном конгрессе физиков. Для быстрого выравнивания температур Петр Николаевич изготовил платиновые крылышки толщиной от 0,1-0,01 мм. А разреженную атмосферу для чистоты эксперимента создавал с помощью паров ртути, которые сначала вытесняли воздух при нагревании, а затем при понижении температуры ртуть возвращалась в жидкое состояние.
Результаты измерений убедительно подтвердили теорию Максвелла. Известный физик лорд Кельвин (Уильям Томсон) в беседе с К.А. Тимирязевым выразил однозначную оценку:
«Вы, может быть, знаете, что я всю жизнь воевал с Максвеллом, не признавая его светового давления, и вот ваш Лебедев заставил меня сдаться перед его опытами»
Эксперименты Лебедева действительно имели крайне важное значение — они доказывали, что электромагнитные волны обладают массой, а значит материя существует не только в форме вещества, но и в форме поля. Но Петр Николаевич не остановился на достигнутом, так как осталась нерешенной задача по измерению светового давления на газ, которое гораздо меньше давления на твердое тело. Эту гипотезу более 200 лет назад выдвинул Кеплер, который наблюдал за свечением хвоста кометы. Для решения этой проблемы Лебедеву понадобилось еще 10 лет экспериментов, десятки построенных приборов, которые приходилось переделывать.
Удивительно, что эти приборы были настолько компактные, что их можно было положить в карман. Например, для изучения преломления электромагнитных волны генератор был сконструирован из двух платиновых цилиндров длиной 1,3 мм и 0,5 мм в диаметре, зеркало имело высоту в 20 мм, а эбонитовая призма 15×12 мм весила всего 2 грамма. Для сравнения — призма, с помощью которой физик Генрих Герц проводил подобные опыты, весило 600 кг.
Лебедев Петр Николаевич вошел в историю физики как выдающийся экспериментатор, решающий сложные научные проблемы. И для этого ему не нужны были большие бюджеты и ресурсы. Возможно, и в Вашем направлении прямо сейчас есть сложные, еще никем не решенные задачи, которые ждут своего первооткрывателя. А для этого требуется целеустремленность и работоспособность.
Автор: Алексей Александрович Морозов
Интересно? Еще можно почитать
1) «Существует простой способ проверить, верно ли поставлена задача: надо посмотреть, как формулируются аналогичные задачи в других отраслях техники. В особенности там, где задачи ставятся более жёстко или имеют больший масштаб. Так, например, для уточнения задачи о транспортировке тарных грузов надо равняться на строительную технику: в строительстве часто приходится вести массовую транспортировку штучных грузов». […] Слово «ведущие» взято в кавычки потому, что в изобретательстве это понятие относительное. Каждая отрасль является одновременно и ведущей (по отношению к одним отраслям техники) и ведомой (по отношению к другим).
Этот и еще 27 материалов VIKENT.RU по теме Создание технических инноваций
2) Видео: НОУ-ХАУ в СВОЁМ ТВОРЧЕСКОМ ДЕЛЕ / проекте
3) Видео: РУСЬ: ИЗУЧЕНИЕ и УВАЖЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА (ну, это редко…)
Это принципиально бесплатный формат. Задать вопросы Вы свободно можете здесь: https://vikent.ru/w0/
Источники
- Самин Д. К., 100 великих ученых. — М.: Вече, 2004. — 592 с. (100 великих) с.425-430
Фото:
- Пётр Николаевич Лебедев
- Уильям Томсон, лорд Кельвин
- Герц в своей лаборатории проводит эксперименты с электромагнитными волнами
Написано для канала дзен VIKENT.RU, портала о Творческих личностях и методиках креатива https://dzen.ru/a/ZeoRiWzLDS8nnNIm?share_to=link