Владимир Келер - Сергей Вавилов
Показав, что возможны преобразования энергии в холодное свечение с высокими кпд, Вавилов доказал, таким образом, практическую ценность люминесценции. Это было весьма крупным открытием в физике.
Получил ли сам исследователь глубокое удовлетворение от успеха своей работы? Нет.
Конечно, он прекрасно понимал, как много может дать народному хозяйству управляемое холодное свечение. Но неугомонный фаустовский дух исканий не знал радостей победы. Он звал ученого все дальше. При каждом новом большом открытии Сергей Иванович невольно вспоминал скромные слова Ньютона, сказанные им о своих работах:
— Мне кажется, что я был только ребенком, игравшим на берегу моря и находившим то гладкий камень, то красивую раковину, тогда как необъятный океан непознанной истины простирался передо мною.
Установив на опыте количественную энергетическую характеристику некоторых люминесцирующих веществ, Сергей Иванович еще глубже задумался над природой холодного свечения.
Верный своей привычке — все, что только можно, переводить на язык наглядных образов, Вавилов нашел удачный образ для сравнения между собою теплового и люминесцентного источников света. Впоследствии он не раз пользовался этим образом. Он сравнил различные источники света с толпой. Обычный тепловой источник — это беспорядочная, неорганизованная толпа. Все мечутся кто куда. В хаотической толкотне бесцельно пропадает много энергии на взаимные столкновения. Другой вид толпы — организованные люди. Они шагают целеустремленно, военным строем. Уж тут энергия зря не пропадает. Все идет на поступательное движение. Хороший аналог люминесцентной лампы, экономической лампы будущего!
Но это только образ. Это не объяснение для физики.
— Все же мы не знаем о люминесценции основного, — признавался он однажды с горечью своему товарищу по работе. — Мы до сих пор не можем четко сформулировать, что она такое, чем отличается от всех других видов излучения, каковы ее основные свойства. Квантовый подход помогает понять многое, но далеко не все.
В комнате было тесно. Едва сделав три-четыре шага, ученый поворачивал обратно. Был перерыв в работе, который физики использовали обычно, чтобы выпить чаю и поговорить на разные темы. Погруженный в мысли, прямой, с офицерской выправкой, он ходил по лабораторной комнате своим небольшим энергичным шагом, не глядя по сторонам.
Вавилов имел неширокие, но прямые плечи. Рост его был выше среднего. Темные и очень мягкие шелковистые волосы украшали великолепную голову. Не так-то просто было подобрать для нее шляпу нужного (62-го или 61-го) размера.
Черный костюм, такого же цвета галстук и белая сорочка с твердым воротником составляли одежду Сергея Ивановича. Так он одевался всегда. Даже на отдыхе в Крыму он сохранял обычную подобранность и не расставался с накрахмаленным воротником. Исключение допускалось разве лишь на даче, когда на смену пиджака появлялась светлая чесучовая рубашка.
— Да, — сказал Левшин после небольшого молчания, — природа люминесценции до сих пор до конца не выяснена. Все же мы знаем о ней гораздо больше, чем это было в доквантовую эпоху. Теория световых квантов помогла нам понять многое.
Вавилов повернулся лицом к собеседнику. Теперь Вадим Леонидович видел хорошо знакомый высокий лоб и большие глаза, полные мысли. Темно-карие, почти черные, они были явно унаследованы от матери. Лишенные блеска, они светились глубоким внутренним светом.
— Это, конечно, так, — согласился Сергей Иванович. — Но верно и другое. Если б люминесценция получила развитие до открытия Планка, то, возможно, раньше были бы сформулированы и основы квантовой теории. Пути к открытию квантовых особенностей в области люминесценции гораздо более просты и прямы, чем те, которыми шел Макс Планк, — в области сложного температурного излучения.
Сейчас наша цель — взять все что можно и из практической люминесценции и из достижений квантовой теории. Одна пусть питает другую. В явлениях люминесценции немало ценного для иллюстрации теории световых квантов. А успехи, достигнутые наукой в понимании природы света и строения вещества, должны нам дать возможность понять природу холодного свечения.
Это была программа новых больших исследований, и скоро она стала выполняться.
Глава VIII
ЗАКОНЫ ВАВИЛОВА
В то время когда Вавилов при помощи теории квантов настойчиво искал разгадку тайны люминесценции, из-за рубежа начали поступать сообщения о новых поразительных открытиях в области мельчайших частиц материи. Сама квантовая теория с ее многочисленными затруднениями стала быстро поглощаться новым физическим учением, гораздо более широким и совершенным, — так называемой волновой, или квантовой, механикой.
О том, что потребность в ревизии старой теории давно назрела, показывал тот любопытный факт, что первые квантовомеханические идеи появились почти одновременно в трех странах: Франции, Германии и Англии. Во всем были различны люди, заложившие фундамент нового раздела физики: французский аристократ, выходец из королевского дома Бурбонов Луи де Бройль; сын профессора истории церкви, юный геттингенский теоретик Вернер Гейзенберг; сорокалетний профессор университетов в Цюрихе и Бреслау Эрвин Шредингер; долговязый сверстник Гейзенберга, сын швейцарца и англичанки Поль Адриен Дирак… Различны были и их подходы к теоретическим вопросам.
Но результаты их исследований удивительно совпадали между собою, освещали с разных сторон одну и ту же истину.
Первый шаг в новом направлении сделал в 1924 году Луи де Бройль. В своей диссертации, выполненной под руководством знаменитого парижского физика-теоретика Поля Ланжевена, де Бройль высказал невероятно смелое предположение о том, что каждый движущийся электрон сопровождается своеобразной волной («волной де Бройля»), определяющей некоторые особенности его поведения.
Конечно, эта волна существенно отличается от световой, иначе говоря — электромагнитной, волны. И все же между частицей света — фотоном — и частицей вещества — электроном — по гипотезе де Бройля существует нечто общее: обеим им присуща своеобразная двойственность. Если прав де Бройль, то материя в любом ее виде, то есть как в виде вещества, так и в виде света, одновременно обладает свойствами волн и частиц.
Французский физик оказался прав. Это подтвердили год-два спустя немецкие физики Вернер Гейзенберг и Эрвин Шредингер. Идя в формально-математическом отношении совсем иными путями, они пришли к тем же выводам, что и их парижский коллега.
