Сергей Вавилов

Говорят, что идея маятниковых часов пришла Галилею в голову, когда он, подолгу выстаивая в епископальной церкви, смотрел на колышущуюся от ветра бронзовую люстру. Измерив по биению собственного пульса продолжительность колебаний люстры, он узнал, что и большие и маленькие колебания люстры происходят за одно и то же время. Так был открыт изохронизм колебаний маятника — основной закон, позволяющий строить часы с маятником.

Корабельный врач Роберт Майер по неделям не сходил на берег и оставался наедине со своими мыслями и больными матросами. Он обратил внимание на то, что в южных широтах венозная кровь ярче, чем на севере. «Значит, в теплом климате организм расходует меньше кислорода», — сказал самому себе Майер. В конце концов из этих размышлений родилась одна из первых формулировок закона сохранения энергии.

…Возможно, что именно во время ежедневных вынужденных многокилометровых «проминок» к Сергею Ивановичу пришла счастливая мысль попытаться использовать в качестве точнейшего прибора для проверки универсальности закона Бугера… обыкновенный человеческий глаз.

Когда-то метод визуальных наблюдений для количественного измерения светового потока применялся в лабораториях. То было на рубеже XVII и XVIII веков. Потом визуальный метод был основательно забыт. И вдруг ученый-физик XX столетия предлагает возродить его, причем не для курьеза и не для какой-то второстепенной роли, а для проверки ультрасовременной физической теории…

— Семнадцатый век вторгается в век двадцатый! — иронически воскликнул один из сослуживцев Вавилова. — Не думаете ли вы при помощи своих глаз подсчитать число квантов, вылетающих из электрической лампочки?

— Вы точно сформулировали мои намерения, — таков был смысл ответа. — Скажу вам более: я надеюсь, что установка будет обладать степенью совершенства достаточной, чтобы даже вы могли увидеть квантовое строение света, если оно, конечно, существует.

И он поставил свои опыты.

Эти опыты, проведенные в 1920 году с помощью извлеченного Вавиловым из забвения старинного фотометрического метода, замечательны не только тем, что исходили из принципиальной возможности убедиться в существовании квантов света по наблюдению флуктуации их количества. В опытах Сергея Ивановича, что еще замечательнее, впервые в новое время для целей фотометрирования была использована исключительно высокая чувствительность человеческого глаза.

Оказалось, что ни один обычный фотометрический метод того времени не мог заменить в этом отношении естественного органа зрения человека.

Сейчас, кстати сказать, положение изменилось. Построены фотонные счетчики, и они безупречно подсчитывают число проскакивающих через них фотонов. Фотоны заставляют щелкать счетчики. Снова отпала надобность обращаться к чувствительности человеческого глаза в опытах вроде описываемого. Но это ни в коей мере не умаляет научного значения экспериментов, поставленных С. И. Вавиловым в 1920 году.

Поглощения лучей при больших, средних и малых интенсивностях светового потока (с интервалом в тысячу триллионов раз!) Вавилов изучал на обычной установке, применяя для измерения света, выходящего из тела, известный спектрофотометр. Закон Бугера в этом интервале сохранялся: квантовые идеи здесь не подтверждались.

Для изучения поглощения света при сверхмалых интенсивностях света Сергей Иванович сконструировал специальную установку, в которой в качестве измерительного прибора применялся глаз.

Опыты на новой визуальной установке проводились так. Тщательно завешивались все окна и щели. В абсолютном мраке исследователь долго адаптировался — приучал к нему свое зрение. Потом он припадал глазом к отверстию в ширмочке прибора и наблюдал. Перед ним возникало светящееся пятнышко — последний след изломанного луча, рожденного в 100-свечовой лампе и прошедшего сложный путь: от лампы к флуоресцирующей пластинке, затем к фокусирующему объективу, наконец, к окрашенной желатиновой пленке для частичного поглощения. Двигая шибер реостата, регулирующего накал лампы, эскпериментатор уменьшал свечение желатинового экрана до тех пор, пока яркость пятнышка не достигала своего минимума, то есть пока человек еще мог что-то видеть. Это соответствовало порогу зрения, отражало удивительное свойство адаптированного глаза обладать резко выраженной границей в получении зрительных ощущений.

Найдя зрительный порог и зная его численное значение, экспериментатор получал в свои руки мощное количественное средство исследований. Ведь перед ним открывался некий фотометрический эталон, который можно зафиксировать положением шибера на реостате. Зная, на сколько делений пришлось передвигать этот шибер, чтобы ослабить яркость до порога зрения, можно было подсчитать, какой — в избранных единицах — эта яркость была вначале.

В конце концов результат и таких опытов оказался неутешительным для гипотезы квантов света: коэффициент поглощения оставался неизменным в исключительно большом интервале.