Столетову достаточно было переброситься с Лебедевым несколькими фразами о планах исследований, которые тот наметил, чтобы почувствовать, что значит для него наука, как много он знает, как верно понимает проблемы, стоящие перед физикой.
Сомнения Лебедева в оснащенности лаборатории имели основания. Столетов был бы настоящим нищим в сравнении с Кундтом, у которого Лебедев работал в Страсбурге, если бы не богатство его сердца, гения, ума. Свет вносил Столетов в чужие жизни, в чужие работы. И это очень скоро почувствовал Лебедев. Научные интересы Столетова и Лебедева были очень схожими.
Лебедева, как и Столетова, больше всего интересовали электрические и магнитные явления, и он был горячим сторонником электромагнитной теории света — той самой теории, единственным экспериментальным подтверждением которой были когда-то результаты работ Столетова по измерению коэффициента V.
Этой работой Лебедев восхищался. Он писал: «Впоследствии многие ученые пользовались указанным методом, и тончайшими определениями мы обязаны ему. Те трудности, на которые Александр Григорьевич шел, взявшись за подобную работу, указывают на огромный интерес, который возбуждало в нем это таинственное равенство со скоростью света, интерес, который заставил его создать физическую лабораторию, приспособленную для научных работ. С этой точки зрения все то, что было связано с его работой и что не вошло в его статью, составило эпоху в преподавании физики в Московском университете и в этом отношении поставило его примером для других русских университетов».
Замечательно, что хотя двадцатипятилетний Лебедев только начинал свой путь в науке — был автором всего лишь одной работы, — но и он успел послужить утверждению идей, лежавших в фундаменте электромагнитной теории.
В своей диссертационной работе, посвященной так называемой диэлектрической постоянной — очень важной характеристике изоляторов, — Лебедев исследовал действие электрического поля на эти не проводящие электричество вещества.
Уже Фарадей обнаружил, что сила, с какой взаимодействуют заряженные тела, меняется в зависимости от того, в какую среду они погружены.
Если шарики, из которых один заряжен положительно, а другой отрицательно, погрузить в керосин, то они начинают тяготеть друг к другу в семь раз сильнее, чем тогда, когда они находятся в пустоте. В воде взаимодействие шариков еще более сильно.
Диэлектрические постоянные воды, керосина и других веществ показывают, во сколько раз сила воздействия внутри этих сред больше по сравнению с силами воздействия в вакууме; диэлектрическая постоянная пустоты принимается при этом за единицу.
Чем же объяснить увеличение воздействия?
Причина этого кроется в том, что в присутствии заряженных тел диэлектрическая среда становится тоже заряженной. Диэлектрик под действием электрического поля поляризуется, на его поверхности выступают электрические заряды. Диэлектрическая постоянная как раз и показывает способность диэлектрика поляризоваться. Лебедев проверил на опыте теоретическую формулу, устанавливающую зависимость между плотностью газа и его диэлектрической постоянной.
Работа Лебедева показала, что молекулы представляют собой как бы резонаторы, отзывающиеся на внешнее электрическое воздействие. Идея о том, что молекулы представляют собой резонаторы, явилась впоследствии основой знаменитых работ по измерению давления света. Очень интересовали Лебедева и актиноэлектрические исследования Столетова. Столетов доказал, что свет, воздействуя на вещество, может порождать электрический ток. В планах задуманных Лебедевым исследований также фигурировали свет и вещество: он решил на опыте доказать существование светового давления. Эту задачу он поставил себе еще в Страсбурге.
«Вопрос, которым я занят уже давно, я люблю всей моей душой так, как — я себе представляю — родители любят своих детей», — писал в 1891 году своей матери двадцатипятилетний Лебедев.
Узнав о замысле Лебедева, Столетов, разумеется, не задавал вопросов: «Зачем возиться со световым давлением, изучать его? Куда его можно приспособить?» Он-то знал — ненужной науки нет. Если бы исследователь всякий раз преследовал цель сделать то, что необходимо для создания машин, наука топталась бы на месте, да, кстати сказать, и самих машин бы не было.
Столетову достаточно было бегло познакомиться с планом исследований, задуманных Лебедевым, чтобы оценить всю дерзновенность ума молодого физика. Вопрос Лебедева был одним из труднейших в физике. Давление света не принадлежало к числу тех явлений, открытие которых похоже на неожиданную встречу. Очень часто новые явления появляются внезапно, как таинственный незнакомец из-за угла.
Электромагнитная теория твердо говорила — давление света существует. Было и не одно объяснение, почему свет должен давить на препятствие. Были формулы для подсчета величины этого давления. Физики знали и те трудности, которые мешают обнаружить давление света.
Силы светового давления невообразимо малы. Достаточно сказать, что яркие солнечные лучи, бьющие в ладонь, подставленную на их пути, давят на нее в тысячу раз слабее, чем усевшийся тут же комар.
Но трудности не исчерпывались этим. Подступы к проблеме преграждали два могучих противника: конвекция и радиометрические силы. Первый противник был известен уже давно. Конвекция — это дуновение, порождаемое в газе теплом. Конвекционное действие — это оно поднимает дымок от папиросы, оно колеблет занавески, спускающиеся над радиатором парового отопления; оно шевелит волосы у человека, склонившегося над костром. Луч света, нагревая газ, рождает в нем конвекционные восходящие потоки. Но свет нагревает и сам предмет: молекулы газов, ударяющиеся о нагретую поверхность, отскакивают от нее с большей скоростью, чем молекулы, попадающие на неосвещенную сторону. Возникающие вследствие отдачи молекул так называемые радиометрические силы также действуют на предмет. Обнаружить затушеванное этими явлениями давление света было ничуть не менее трудным, чем заметить мерцание светляка, усевшегося на чечевице прожектора. Сила конвекции и радиометрические силы в тысячи раз превышают силу светового давления.
Собственно говоря, о давлении света было известно все. Все, за исключением того, есть ли на самом деле это давление или предположение о его существовании представляет собой ошибку теоретиков.
Давление света представало перед физиками как некая уходящая за облака вершина, до которой они тщетно пытались добраться, причем было даже не известно, существует ли в самом деле эта вершина.
И тем заманчивее было Лебедеву доказать, что эта вершина есть.
В истории опытов бывало и так, что физик, искавший давление света, находил явление, очень похожее на искомое, но при ближайшем, как говорится, рассмотрении оказывалось, что взятая экспериментатором вершина — это не та, на которую он мечтал взойти.
Удивительные мысли зрели в мозгу молодого физика. Вот каков был примерно ход его рассуждений. Свет и электромагнитные волны взаимодействуют с телом, на которое они падают. Всякое тело представляет собой совокупность молекул. Значит, свет взаимодействует с молекулами. Но взаимодействовать с молекулами должен не только свет, а также любое другое электромагнитное излучение — инфракрасное, ультрафиолетовое.
Следующая мысль — что же порождает световые, тепловые и ультрафиолетовые лучи? Тоже молекулы! Значит, молекула может воздействовать на другую молекулу своим излучением.
Голова идет кругом. А что, если взаимодействие между отдельными молекулами, взаимодействие таинственное, объяснение которому еще не найдено, и кроется в том, что молекулы перекликаются друг с другом своим излучением? Может быть, на тех близких расстояниях, на которых находятся, скажем, молекулы в твердом теле или в жидкости, силы взаимодействия уже не будут отталкивающими?
Может быть, близко размещенные молекулы за счет своего излучения стремятся сблизиться друг с другом? Эти идеи стоило проверить!
Ведь физикам до сих пор не известно, какие силы связывают в комок, да так прочно, частицы камня и металла.