ПЁТР НИКОЛАЕВИЧ ЛЕБЕДЕВ – ЧЕЛОВЕК, КОТОРЫЙ ВЗВЕСИЛ СВЕТ

“Я, кажется, сделал очень важное открытие в теории движения светил, специально комет,”-

П.Н. Лебедев

Джордано Бруно верил, что Луна обитаема. Он был философом и поэтом. Иоганн Кеплер был математиком и астрономом, который написал о лунных жителях целый трактат. Но это были лишь теории, а любая теория требует научного подтверждения или опровержения. В ходе развития человек обретал новые знания: благодаря телескопу стало понятно, что на луне нет атмосферы, с помощью фотографий были составлены подробные лунные атласы, а межпланетные корабли, заглянув за обратную сторону Луны, убедили всех в отсутствии жизни на ней, и чтобы не оставлять ближайшую спутницу Земли в одиночестве, с 17 века лунным кратерам люди дают имена тех, кому мы обязаны новыми знаниям. Один из кратеров носит имя русского физика Петра Николаевича Лебедева.

Летящая комета поражает - ярчайшая точка и её огромный хвост. Учёные высчитали, что при приближении кометы к Солнцу хвост начинает расти со скоростью миллионов километров в день и достигает величины ста миллионов километров. С 18 века стало очевидным, что этот хвост необъяснимо противоречит непоколебимому закону всемирного тяготения, ведь хвост должен притягиваться Солнцем, а он отталкивается.

Сенека, древнеримский философ, знал, что кометные хвосты отклоняются. Он писал: «Комета имеет собственное место между небесными телами…, она описывает свой путь и не гаснет, а только удаляется». Иоганн Кеплер, немецкий физик, предположил, что кометные хвосты представляют собой поток частиц, который по мере сближения кометы с Солнцем отталкивается от него под действием света. Но его утверждение не было оценено по достоинству, поскольку не было подтверждено экспериментально.

Спустя два с половиной века, в 1873 году британский физик Джеймс Максвелл в трактате «Об электричестве и магнетизме» заявил: «Свет производит давление на поверхность, поставленную на пути светового потока», и теоретически рассчитал величину его давления на твёрдые тела. Но его суждение также не получило признания, и даже Вильям Томсон испытывал неловкость за своего друга. Так теория долгое время оставалась без внимания.

За экспериментальное доказательство теории взялся Пётр Николаевич Лебедев. И дело было не в подтверждении теории Максвела, ведь один из фундаментальных законов физики скрывался за доказательством давления света. Пётр Лебедев понял, что теория Максвела может стать не только началом нового пути в науке, но и приведёт к познанию единых законов мироздания.

Если обратиться к биографиям большинства великих учёных, можно заметить, что их карьера развивалась примерно по такому сценарию: первые работы и открытия, преподавательская деятельность, ученики, последователи и крупные теоретические обобщения. Но в отношении российского физика Петра Лебедева судьба распорядилась иначе. Болезнь оборвала его жизнь. В момент расцвета славы и научной деятельности. Как следствие, крупных теоретических работ он не оставил. Но проведённые им эксперименты, а также его педагогические успехи и организаторская работа сыграли огромную роль не только в отечественной, но и мировой физике.

Пётр Николаевич Лебедев (1866г.-1912г.) – русский физик экпериментатор, который впервые измерил давление света на основе вывода Максвелла. Создатель первой в России научной физической школы, по совместительству ординарный профессор Московского университета, покинувший его в связи с «делом Кассо».

Пётр Лебедев родился 8 марта 1866 года в семье состоятельного московского коммерсанта. Отец Петра, Николай Всеволодович относился к своей работе торговцем с настоящим энтузиазмом и, конечно же, хотел, чтобы сын подключился к семейному делу и со временем унаследовал его. Поначалу, воспитание такого же отношения к торговому делу было успешным. «Милый папа, здоров ли ты и хорошо ли торгуешь?» - из письма восьмилетнего мальчика к отцу. Поэтому в 10 лет Петра отдали в коммерческую школу, а точнее коммерческое отделение Евангелического Петропавловского училища – школу, популярную среди богатого общества. Там он изучил немецкий язык, что в дальнейшем пригодилось ему в жизни.

Петру было 12 лет, когда на рождество в гости к родителям пришёл друг -инженерный офицер Александр Николаевич Бекнев. Вечером в гостиной Бекнев положил на стол стеклянную пластину и подушечки из офицерских перчаток, назвал эти предметы электрической машиной. В глазах Пети, инженер превратился в волшебника, а его опыты в настоящие чудеса. Тот вечер перевернул судьбу молодого Лебедева.

Пётр начал интересоваться наукой и физикой, в частности. Он начинает вести дневник для записи своих мыслей, а в дальнейшем опытов, теорий и экспериментов. В январе 1882 года в дневнике он пишет: «Могильным холодом обдаёт 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…».

Пётр мечтает стать инженером. Уже в 16 лет он начинает делать свои первые изобретения, вносит в дневник более 40 проектов, совершенствует телефонный аппарат, создаёт проект летательного аппарата и велосипеда с аккумулятором. Но рядом со многими его проектами, есть пометки «изобретено ранее». Самой важной мечтой является “сотворение в жизнь” того, что никто никогда не мог сделать, тогда он начинает работу над вечным двигателем.

В день своего 18-тилетия в дневнике Лебедев пишет: «Самая чистая, высокая любовь, свойственная только человеку – любовь к науке, искусству и родине». Однажды на балу Пётр знакомиться с молодой француженкой мадемуазель Бутьер и замечает, что мысли о прекрасной девушке отвлекают от разработки динамо-машины. В тот же вечер в дневнике появляется запись: «Я не буду влюбляться, иначе всё пойдёт прахом и мне придётся идти в контору. Я буду служителем науки и жрецом электротехники, и буду трудиться на пользу общественности. Да здравствует электричество!».

У него есть всё: и верховые лошади, и личная лодка, и яркие балы. Отец любит сына, но часто делает замечания: «Если ты пойдёшь на торговую дорогу, будешь жить так, как теперь, и даже лучше; если нет, достатки будут совсем другими», на что Петя отвечает: «Ну что же, буду есть колбасу, а всё же буду заниматься техникой.».

По правилам тех лет, в которые проходило обучение Петра, он не мог поступать в университеты после училища. Из высших учебных заведений для него были доступны только технические. Поэтому в 1884 году Пётр Лебедев поступил в Московское высшее техническое училище. Впоследствии он говорил, что приобретённые в училище технические навыки оказались весьма полезными.

Полный энтузиазма, он убеждает владельца машиностроительного завода, вложить крупную сумму денег в очень выгодное предприятие. Лебедев обещает сконструировать и построить уникальную, экономичную, униполярную машину – генератор постоянного тока. И строит: 40 лошадиных сил, 40 пудов весом, но ток не идёт, машина не работает. Возмещая расходы, Лебедев несколько месяцев работает на заводе техником. В дневнике он пишет: «С этого капитального фиаско началась моя экспериментаторская деятельность, но этот злополучный опыт, который почти стёр меня в порошок, не давал мне покоя, покуда я не нашёл физической причины, его обуславливавшей». Долгие раздумья над сложившейся проблемой, привели Петра из технической деятельности в научную.

И тогда, по совету профессора Щеглова, он поступил в одну из лучших физических школ Европы - в школу Августа Кундта в Страсбург. Этот переезд дался Петру тяжело. Легко сказать «надо ехать в Страсбург», ещё легче мечтать об этом, сколько там всего интересного. Но как оставить всё, что здесь: родной дом, самого близкого - Сашу Ихембальда, с которым у Лебедева есть немало фотографий из фотомастерской Сашиного отца. Оставить любимую дружескую традицию Лебедева – встречаться по четвергам с друзьями. Они называли себя «четвергистами». Пришлось оставить не менее любимое занятие – спорт. Однажды Пётр Николаевич объявил, что доплывёт без остановок от Москвы реки до Оки. Такого не делал никто, но он нашёл решение. Сели на вёсла с приятелем, и когда один грёб, другой спал. Рекорд был побит. Со спорта началась и болезнь сердца. Лебедев, стараясь не думать о ней, покинул родной дом и уехал на обучение в Страсбург.

Пётр относился к этой школе и к её основателю с большим уважением. Спустя время он начинает делать заметки, в которых отражает это время жизни и большую часть отдаёт описанию Августа: «Обладая замечательным физическим чутьём, - пишет Лебедев, - Кундт угадывал связь между отдельными, разнородными явлениями, а также с удивительной ясностью схватывал сущность математически развитой теории и всегда умел ребром поставить такой вопрос, который, являясь наиболее смелым следствием теории, был бы доступен непосредственному экспериментальному исследованию». Кундт относился к Лебедеву не менее уважительно, он даже сочинил о нём юмористический стишок, начинающийся словами: «Идей у господина Лебедева море, бывает, что по двадцать штук на день…».

Там же Лебедев знакомится с Борисом Голицыным. «Дорогая мамочка, я с утра до вечера занят тем, чем хотел заниматься с двенадцати лет, и у меня только одно горе – день мал». Нехватка времени, привела в тому, что Лебедев и Голицын придумали идеальную модель усвоения материала, в обед один читает другому.

В 1888 году Кундт получил кафедру в Берлине, и Лебедев отправился вместе с ним. Там помимо занятий у Кундта, Пётр слушал теоретические лекции Гельмогольца. Но закончить обучение в Берлине Лебедеву не удалось, поскольку для сдачи докторского испытания он не владел необходимым там латинским языком. Для сдачи экзамена пришлось вернуться в Страсбург, где латынь не требовалась. Там Лебедев выполнил диссертационную работу по теме «Об измерении диэлектрических постоянных паров и о теории диэлектриков Массотти-Клаузиуса» под руководством Фридриха Кольрауша, сдал экзамен и получил степень доктора натуральной философии.

«Я, кажется, сделал очень важное открытие в теории движения светил, специально комет…, работа теоретическая, и я набрасываю конспект. Прошу, никому ни слова,» - взволнованное письмо получает сестра Лебедева, Александра. Она посвятила Петру всю свою жизнь.

В 1891 году Лебедев пишет заметку: «Об отталкивательной силе лучеиспускающих тел». В ней, основываясь на известных данных о лучеиспусканиях Солнца, он отвечает на вопрос, почему кометные хвосты отклоняются. Силы отталкивания за счёт светового давления пропорциональны площади пылинки, а силы гравитационного притяжения пропорциональны массе, то есть объёму пылинки. И поэтому баланс между этими силами оказывается не универсальным. Для частиц меньше одной десятой микрона Лебедев обнаружил, что доминирует сила отталкивания.

«Отклонение кометных хвостов, объясняется давлением света. Найденный мною закон распространяется на все небесные тела. Самое счастливое время моей жизни – пребывание в Страсбурге. Моя дальнейшая судьба туманное пятно с большим знаком вопроса. Одно знаю я, я буду работать покуда глаза видят и голова свежа».

Поставив своей задачей выяснение вопроса о механических силах, возникающих между излучающей и поглощающей молекулой, Пётр Лебедев возвращается в Москву. Получает место ассистента в Московском университете при кафедре профессора А.Г. Столетова и создаёт в тяжёлых условия свою лабораторию. «Зачем университету токарный станок?» - спрашивает правление университета, изучив смету, составленную Лебедевым. «Каждый физик должен уметь пилить и строгать не в меньшей степени, чем дифференцировать и интегрировать». Но правление это не убедило, и тогда Столетов и Лебедев идут на хитрость, заменяют слово «станок» словом «точная дребанка» от немецкого «дребанк» - токарный станок. И правление подписывает счёт.

Создание физического института – мечта Лебедева. Он одним из первых понимает, насколько эффективна коллективная форма исследовательской работы. «Этот учёный из России носит в кармане сюртука законы вселенной,» - говорили посетители физических лекций, которые Лебедев проводил в Европе, куда несколько раз выезжал, чтобы подлечить сердце.

Повторяя в 1895 году опыты Герца, Лебедев сконструировал установку, которая генерировала электромагнитные волны длинной 6 миллиметров, что было рекордно короткой величиной на тот момент. Герцу требовалась призма в 600 килограммов, призма Лебедева весит около 2-ух граммов, а резонатор со сложным устройством меньше 1 грамма. Он добился эффекта их двойного преломления при прохождении через кристаллы серы. Фактически, учёный доказал, что электромагнитные волны обладают теми же свойствами, что и световые лучи видимой части спектра. Результаты опубликованы в статье «О двойном преломлении лучей электрической силы».

В 1899 году Лебедев берётся за то, что не удалось никому – доказать давление света на твёрдые тела. Три года труда на пределе сил вызвали переутомление и сердечные приступы. Врачи потребовали бросить работу. Лебедев ответил: «Пусть я умру, а работу доведу до конца». Вызов, который принял на себя Пётр Николаевич, состоял в том, чтобы обнаружить это давление и измерить его в лабораторных условиях.

В 1873 году Уильям Крукс пытаясь определить атомный вес, открытого им таллия, сконструировал весы, коромысла которого находились в вакууме. В результате он обнаружил, что весы чувствительны к теплу. Это наблюдение привело Крукса к идее создания прибора «радиометра», который представлял собой подвешенную в вакууме миниатюрную мельницу. Её легчайшие лопасти были сделаны из фольги. При приближении источника тепла или освещении солнечным светом, мельница начинала вращаться. Казалось, явление светового давления Максвеллом, было доказано. Но коллеги Крукса и сам Максвелл, утвердили, что эффект, выявленный радиометром слишком силён. Было установлено, что лопасти мельницы приводятся в движение тем, что блестящие тёмные части лопастей нагревались по-разному и по-разному взаимодействовали с разрежённым газом.

Лебедев понимал, что нужно добиться более высокого вакуума. Эту задачу он решил с помощью ртутного насоса. В 1899 году Лебедев описывает в дневнике свою установку: «Между двумя кружками, вырезанными из тонкого листового никеля, была зажата согнутая в виде цилиндра слюдяная пластинка. Цилиндр служит телом радиометра; внутри находилось неподвижно скреплённое с ним крылышко. Этот радиометр был подвешен на стеклянной нити внутри эвакуированного стеклянного баллона. Когда я направил на крылышки свет лампы, я постоянно наблюдал отклонения, которые были одного порядка с теми, которые вычисляются по Максвеллу…».

Так был получен ответ на важнейший фундаментальный вопрос. Учёные мира отправляют поздравления. Максвелла в то время уже не было в живых и его друг Томпсон в беседе с Тимирязевым признаётся: «Я всю жизнь воевал с Максвеллом, не признавая его светового давления, и вот ваш Лебедев заставил меня остаться перед его опытами».

В 1901 году Лебедев становится профессором Московского университета. Теперь он снова ищет невыполнимую задачу несмотря на то, что врачи прописали длительное лечение. В Германии он посещает обсерваторию Максимильяно Вольфа и находит там новую цель – измерение давления света на газы. Лебедев возвращается в Москву для изобретения сверхточного измерительного прибора. По теории световое давление на газы в сотни раз меньше, чем на твёрдые тела. В эксперименте нужно подчинить своей воле бесчисленное количество молекул. На создание эксперимента ушло 8 лет. За эти 8 лет Лебедев практически “выжил” себя, бесчисленные варианты и способы решения, совершенствование приборов, борьба с конвекционными токами и другими препятствиями. Этот эксперимент после Лебедева не сможет повторить никто, зеркальный зайчик не двинется по стене, а измерительный прибор не зафиксирует значение малой силы. Лебедев вновь получал письма со всего мира. Королевский институт Англии избирает его почётным членом.

Лебедев переселился в квартиру в здании университета, когда уже не мог выходить на улицу. Ученик Лебедева, Пётр Лазарев, вспоминал: «Из молодого человека, стройного, красивого, без единого седого волоса Лебедев превратился в человека болезненного, полуседого, глаза, казалось, смотрели куда-то мимо вас, и лицо приобрело ту особую, духовную красоту, которая хорошо известна по последним портретам Лебедева».

Мечта о создании школы, не смотря на запреты врачей, воплотилась в жизнь. Пётр Николаевич не любил экзаменов, лекций, хотя и был выдающимся лектором, очень любил живую беседу, споры, лабораторные исследования. «Мы должны всё подготовить так, как готовит художественный театр,» - говорил он о создании школы.

В 1911 году министр просвещения Лев Кассо издаёт циркуляр о надзоре за учащимися высших учебных заведений. В знак протеста руководство университета подаёт в отставку, Кассо принимает отставку и увольняет ректора и его помощников, тогда 130 преподавателей и сотрудников подают заявление об отставке и о прекращении чтения лекций. Лебедев должен принять своё решение, он ушёл, и все его ученики ушли вслед за ним. Это была трагедия всей его жизни, он лишился жилья, работы и смысла жизни. Многие институты, узнавшие о случившемся, звали Лебедева к себе, например, директор физико-химического института Август Аррениус писал из Стокгольма. Но Пётр Николаевич остался в России.

При поддержке городского университета имени А.Л. Шанявского в Москве в Мёртвом переулке, в подвале дома стали строить новую лабораторию для Лебедева. Болезнь сердца прогрессировала, пришлось уехать за границу на лечение. По возвращении он был одушевлён и писал: «Жизнь продлевается! Опять есть лаборатория!». На частные средства, собранные обществом имени Леденцова, началось строительство физического института для его школы.

Но 14 марта 1912 года Петра Николаевича Лебедева не стало. Он умер в возрасте 46 лет. Соболезнования посылали в Россию все институты и университеты миры. Спустя 4 года после смерти Лебедева, физический институт был построен и получил имя своего основателя. В честь Петра Николаевича Лебедева учреждена медаль, названа улица Москвы, научно-исследовательское судно, и кратер на обратной стороне Луны.

Список литературы:

1. Лебедев П.Н. Давление света. Под редакцией П.П.Лебедева и Т.П.Кравца. (Москва: Гостехиздат, 1922. – Классики естествознания. Книга 4)
2. Лебедев П.Н. Избранные сочинения. Под редакцией и с предисловием проф. А.К. Тимирязева. (Москва – Ленинград. Гостехиздат, 1949. – Классики естествознания. Математика, механика, физика, астрономия)
3. Интернет ресурс- https://ru.wikipedia.org/wiki/Лебедев,_Пётр_Николаевич