Правоту Максвелла можно пояснить с помощью знаменитой формулы Е = mс2, с которой нынче знакомы даже те, кто не знает, что обозначают входящие в нее буквы, что Е — это энергия, т — масса, а с — скорость света.
Человек, бросавший когда-либо мяч, и без формул знает: чем больше масса мяча и скорость, тем сильнее толкнет мяч того, в кого попадет. Иначе говоря:
давление р — масса * скорость = тс.
(Физик уточнит это равенство словами «на единицу площади за единицу времени».)
Учитывая это, слегка перепишем знаменитую формулу:
Е = тс2 = тс*с = рс, или р = Е/с.
Значит, чтобы подсчитать световое давление р, надо энергию света разделить на скорость света — огромную величину, равную 300 тысячам километров в секунду. Поскольку делить надо на такое большое число, давление света получается очень маленьким. В этом был корень всех трудностей экспериментаторов вплоть до Лебедева.
А теоретикам трудно было уложить новые идеи в рамки тогдашних научных представлений. Британская идея электромагнитного поля, заполняющего пространство, была особенно чужеродной для германской физики, которая знала лишь заряды и силы, действующие между ними. Несколько десятилетий в науке царила неопределенность — не было оснований отвергнуть идеи Фарадея — Максвелла и не хватало духу поверить в них.
В физике самый надежный путь к вере — опыт, и как раз опыты германского ученого Генриха Герца подтвердили теорию Максвелла. Герц скептически смотрел на британские формулы, однако сумел их воплотить «в железе», а в результате убедился сам и убедил других, что электромагнитные колебания могут путешествовать без проводов, и действительно со скоростью света. Однако давление света оставалось под вопросом. В него не верил даже соотечественник Максвелла, лорд Кельвин, хотя он получил дворянство за научные заслуги в области электричества — а именно за участие в знаменитом проекте трансатлантического телеграфа.
Обнаружить световое давление могла бы вертушка Крукса, если ее как следует усовершенствовать. Прежде всего надо было удалить из-под колпака воздух, мешавший измерениям. К тому времени, когда Лебедев познакомился с проблемой, его опытные коллеги научились откачивать воздух на 99,999 процента. Однако и этого остатка было слишком много — слабенькие веяния воздуха все еще во много раз превышали силу светового давления.
И вот задело, начатое англичанами, взялся русский физик, получивший отличное немецкое образование в полуфранцузском Страсбурге. Тогда, на рубеже XX века, тридцатилетний Лебедев был в расцвете сил, и все они ему пригодились, чтобы сделать то, что не давалось многоопытному Круксу. Он придумал, как уменьшить долю остающегося под колпаком воздуха еще в 100 раз и добился наконец, чтобы помехи стали меньше светового давления. Несколько лет потребовалось на ловлю эффекта, незаметного даже для самой маленькой блохи. Кому же оказались нужны столь легковесные измерения?
В предыдущих абзацах есть искусные англичане, русский умелец и блоха — все необходимое, чтобы вспомнить знаменитый сказ Лескова о Левше. Там, однако, русские мастера подковали «аглицкую» блоху, но при этом она утратила прыгучесть. Лебедев же свою блоху подковал, чтобы она лучше прыгала. И он старался, потому что эта прыгучесть была важна для всей мировой науки. Результат его опытов, несмотря на малость измеренной им величины, отвечал на большой вопрос того времени. Вот почему доклад Лебедева о его экспериментах на Международном конгрессе физиков в Париже в августе 1900 года быстро сделал ему имя, вынудив заодно именитого Кельвина признать, наконец, электродинамику Максвелла1[1].
«Нам не дано предугадать, как слово наше отзовется…» Это наблюдение поэта в полной мере относится к истории науки. Герц не верил, что открытые им электромагнитные волны можно использовать для дальней связи. Лебедев думал, что его опыты объяснят силы между молекулами. Однако судьба полученного результата часто не зависит от намерений и надежд авторов. Через семь лет после опытов Герца родилась радиосвязь. Через пять лет после опытов Лебедева теория Максвелла нашла свое завершение в теории относительности Эйнштейна. Кратчайшим изложением теории относительности и главным ее результатом стала та самая формула Е = тс2, с помощью которой мы прояснили опыты Лебедева. Однако фактический ход событий был противоположным: опыт Лебедева, окончательно убедив физиков в правильности максвелловской электродинамики, упрочил фундамент, на котором предстояло строить и не раз перестраивать здание физики нового века.
Не слишком ли это мало для научного достижения — проверка одной теории и фундамент для других? Помимо суда истории, в науке XX века начал действовать и авторитетный людской суд. Его решения называются нобелевскими премиями и выносятся начиная с 1901 года. Свой ежегодный отбор Нобелевский комитет начинает с того, что обращается к видным ученым с просьбой назвать имена кандидатов. Уже в 1902 году такую просьбу получил Лебедев2. А в 1912 году кандидатом назвали самого Лебедева. Его имя предложил Вильгельм Вин, получивший премию предыдущего года за открытие законов теплового излучения. Кроме Лебедева Вин назвал кандидатом еще и Эйнштейна, но у русского физика шансов на успех было, пожалуй, больше. Не потому, что его вклад в науку значительнее, — просто Нобелевский комитет к теоретическим работам всегда относится с большой осторожностью, ожидая их надежного опытного подтверждения. Осторожность эта задержала Нобелевскую премию Эйнштейна до 1921 года, полтора десятилетия спустя после работ, обессмертивших его имя. А премию по физике в 1912 году получил шведский инженер Густав Дален за изобретение ацетиленовой горелки с автоматическим регулятором для освещения маяков (хотя историю физики это изобретение не осветило).
Почему же не Лебедев? В марте 1912 года 46-летний Петр Лебедев умер, а нобелевские премии не присуждаются посмертно.
Обстоятельства, которые предшествовали этой смерти и стали одной из ее причин, ввели Лебедева, помимо истории науки, в политическую историю России. Сам Петр Николаевич к этому вовсе не стремился, однако обстоятельства не позволили ему быть просто ученым. Вот как он рассказал о тех обстоятельствах в письмах своим западным коллегам:
«В январе сего [1911] года возникли студенческие беспорядки, и полицейское управление по собственной инициативе взяло на себя поддержание порядка в помещениях университета, не подчиняясь ректору. При этих условиях ректор не имел возможности нести принадлежащую ему по закону ответственность за нормальное течение академической жизни в университете, и ректор <…> и его два помощника <…> подали Совету университета прошения об отставке от занимаемых должностей. Совет согласился как с причинами этих прошений, так и с отставками. Министерство приняло отставки этих лиц как должностных лиц университета, но, кроме того, не указывая причины, уволило их из университета как профессоров и преподавателей. Тогда многие из коллег изгнанных профессоров сочли своим нравственным долгом также подать в отставку. <…> Мы стояли перед альтернативой: или трусливо отмежеваться от ректора и его помощников, нами избранных и действовавших по нашему полномочию, или выразить свой протест выходом в отставку. <…> Я был вынужден оставить свою профессуру в Москве, закрыть свою лабораторию, где сейчас шли полным ходом самостоятельные исследования, и остался теперь вместе с моей семьей без положения и без надежды довести задуманные работы до конца»3.
Что все это означало для него, физика с чувством нравственного долга? Об этом рассказал в статье «Смерть Лебедева» знаменитый русский биолог Климент Тимирязев, взяв эпиграфом лермонтовское «Погиб поэт, невольник чести»:
«Лебедев умер… Мог ли я, годившийся ему в отцы, подумать, что дрожащей, старческой рукой буду когда-нибудь выводить эти слова? <…> Был момент, когда я выступал его единственным защитником, — момент, когда он готов был бросить Московский университет и бежать в Европу. Не раз повторял я с гордостью, что сохранил его России, а теперь повторяю с ужасом: не лучше ли было сохранить его для науки?.. В громадном институте, на устройство которого было потрачено немало его сил, для него нашлась жалкая квартира, рабочая комната — в другом этаже, выше, да темный подвал для работ его учеников, и это — при обозначавшейся уже болезни сердца. Молодые силы все преодолели; могучий дух был еще сильнее тела. Закипела работа, а с нею пришла и слава, — сначала, конечно, на чужой стороне, а затем и у себя. Последний съезд в Москве был торжеством Лебедева. Впереди, казалось, открылась длинная вереница лет кипучей деятельности на пользу и славу родной страны; но те, кто распоряжаются ее судьбами, решили иначе. Волна столыпинского «успокоения» докатилась до Московского университета и унесла Лебедева на вечный покой. Это — не фраза, а голый факт. <…> Дилемма, которую ему приходилось разрешать, была поставлена не политическая, а простая человеческая. Ему говорили: будь лакеем, беспрекословно исполняй, что тебе приказывают, забудь, что у тебя есть человеческое достоинство, что у тебя есть честь, или уходи. Он ушел, — ушел, вполне сознавая, что значит для него этот уход. Он сознавал, что он не из тех, которые эффектно удаляются по парадной лестнице, зная, что вернуться можно втихомолку и по черной. Не был он из тех, кто при таких условиях уходят с барышом в практическую жизнь; для него жизнь без науки не имела смысла»4.
Практическая жизнь, однако, пришла на помощь науке. В России к тому времени уже появились люди, которые желали «своим барышом» служить науке и просвещению. К моменту, когда Московский университет поразило бедствие 1911 года, в городе уже несколько лет действовали созданные на частные средства университет Шанявского и Леденцовское общество. Они назывались также «Открытым университетом» и «Обществом друзей человечества», что означало общенародную доступность и общественное самоуправление — свободу от имперской бюрократии. Имена их создателей, золотоп