Вам жить в XXI веке

Принципиальная схема опыта была ясна. Надо подвесить на нити легкую пластинку с противовесом. Пластинку осветить мощным лучом света, а противовес оставить в тени. Если пластинка повернется вокруг оси подвеса, значит, свет оказывает давление; его силу можно рассчитать в зависимости от угла поворота пластинки. Если же пластинка не повернется, значит, светового давления нет. Такова схема. Но как отделить ничтожно малое действие света от действия других, значительно больших сил? Ведь под действием света воздух нагревается, возникают конвекционные потоки, а их действие на пластинку будет куда большим, чем действие самого света. Наконец, как избавиться от радиометрических сил, с которыми молекулы воздуха отталкиваются от нагретых частей прибора?

Исподволь подходит Лебедев к решению этой проблемы. Сначала он занялся изучением давления различных видов волн — электромагнитных, гидравлических, звуковых. Блестящее решение этих задач убедило Лебедева в правильности идеи, придало уверенность в своих силах, обогатило опытом, превратило новичка в большого мастера физического эксперимента.

И он приступил к главному.

Три года напряженных поисков, изощреннейших изобретений, Лебедев сам вытачивает детали для придуманных им приборов, сам собирает установки. Видоизменяет, совершенствует их — и снова вытачивает, снова собирает!..

Как избавиться от помех, как выделить световое давление в «чистом виде»? Лебедеву ясно: легкую пластинку (он ее любовно называет крылышком) надо поместить в закрытый стеклянный баллон и откачать из него воздух. Но как это сделать? Самый совершенный по тем временам вакуумный насос оставлял в сосуде слишком много молекул воздуха. Лебедев пускается на хитрость. Он помещает в баллоне капельку ртути и слегка подогревает ее, продолжает выкачивать воздух. Ртуть испаряется и как бы вытесняет остатки молекул воздуха из баллона. Но как теперь избавиться от паров ртути? Это уже просто. Надо охладить баллон до –40 градусов, и ртуть замерзнет…

И все же молекул воздуха в баллоне остается еще слишком много, чтобы освободиться от конвекционных потоков. Лебедев снова бросается в бой. Недаром его друг К. А. Тимирязев назвал его могучим богатырем, видевшим в каждом препятствии только вызов к борьбе. Конвекционные силы возникают оттого, что с освещенной стороны крылышка воздух нагревается сильнее, чем с теневой. И Лебедев конструирует прибор, позволяющий из одного источника освещать то одну, то другую сторону крылышка. С конвекционными силами покончено — они теперь уравновешивают друг друга.

Но главные препятствия еще впереди. Ведь надо одолеть радиометрические силы. Они возникают оттого, что молекулы воздуха отталкиваются от нагретых частей прибора с большей силой, чем от ненагретых. Возникают они практически мгновенно и, главное, действуют в том же направлении, что и силы светового давления. Как же избавиться от них?

Один источник радиометрических сил — стеклянная стенка баллона. Нельзя ли уменьшить ее нагревание? Ведь свет состоит из электромагнитных волн разной частоты. Через стекло беспрепятственно проходят лишь некоторые частоты. Они-то и нужны исследователю, так как только они дойдут до крылышка и окажут на него давление. Остальные частоты — это балласт. Они задерживаются стеклом и нагревают его. А что, если на пути света поставить специальные фильтры и избавиться от балласта? Стекло же будет немного нагреваться! Что ж! Баллон можно сделать побольше, чтобы быстрые молекулы, отскочившие от стенки, не смогли передать свою избыточную энергию крылышку, а по пути растеряли ее при столкновениях с другими молекулами… Так Лебедев разделался с одним источником радиометрических сил.

Но как быть со вторым источником?

Ведь освещенная (а значит, нагретая) сторона крылышка также отталкивает молекулы воздуха с большей силой, чем теневая. Здесь радиометрические силы возникают неизбежно. От них нельзя избавиться, не устранив самих лучей света, а значит, и светового давления. Ученый попал в заколдованный круг, и надо было быть Лебедевым, чтобы найти из этого выход. Он изготовляет новые приборы, ставит десятки опытов с целью уловить какие-либо закономерности в поведении радиометрических сил. И оказывается, что эти силы тем больше, чем тоньше пластинка, на которую падает свет. Раз так, то действие радиометрических сил хотя и нельзя исключить, но их теперь можно учесть! Для этого надо сделать совсем простую вещь! На пути света поставить не одно, а сразу два крылышка, причем одно из них должно быть в несколько раз толще другого. По разнице углов отклонения этих двух крылышек можно подсчитать радиометрические силы и исключить их при окончательных расчетах сил светового давления.

Задача была решена!