Глава VII ХОЛОДНЫЙ ПЛАМЕНЬ
Глава VII
ХОЛОДНЫЙ ПЛАМЕНЬ
Любовь к природе определила в свое время для Вавилова выбор специальности: воспитанник Коммерческого училища стал физиком. Романтическая натура привела его к разделу физики, ближе остальных примыкающему к поэзии, — к оптике. Проблему люминесценции он сделал главной темой своих исследований, отчасти следуя стремлению познать природу света, отчасти из убеждения, что эта область оптики — одна из самых важных для восстанавливающегося народного хозяйства.
Символично появление первого труда С. И. Вавилова по люминесценции «Зависимость интенсивности флюоресценции красителей от длины волны возбуждающего света» в 1922 году.
Это был во многих отношениях примечательный год для молодой Советской республики. Страна залечивала раны и готовилась к великим преобразованиям. Еще гремели орудия гражданской войны, а народ в залатанных шинелях и тяжелых армейских сапогах уже принимался за дела мирной жизни.
Восстанавливались заводы. Их механические цехи переключались с производства зажигалок на изготовление вагонных скатов и шахтных клетей. Поднимались из руин металлургические предприятия юга России. На реке Волхове кипела работа по сооружению первой в стране большой районной электростанции. Пламенный энтузиаст радиотехники Михаил Бонч-Бруевич по заданию Ленина строил в Москве «типографию» для «газеты без бумаги и расстояния» — радиовещательную станцию имени Коминтерна. Это было первое советское техническое сооружение, о котором сказали: «крупнейшее в мире».
Всеобщее кипение страстей не могло не передаться и сотрудникам Института физики и биофизики. Ветер эпохи проникал сквозь стены лабораторий и делал свое дело. Представители физической науки все больше отходили от идеалов старых ученых («наука для науки!») и задумывались над тем, как помочь своими знаниями народному хозяйству. Даже самые далекие от жизни, самые абстрактные разделы физики становились ареной поисков их прикладных возможностей.
Пытливо всматриваясь в пятнышки света на своих установках, Вавилов не только разглядел в них дотоле незримые кванты света, но и обнаружил разгадку люминесценции. А за разгадкой таинственного явления пришли и первые практические соображения.
Термин «люминесценция» (буквально — очень слабое свечение) был введен в науку в 1889 году немецким физиком Айлхардом Эрнстом Видеманом. Им обозначают самосвечение тел, излучение видимого света без нагрева источника, холодное свечение.
Не так давно в самом таком определении таилось нечто парадоксальное, непостижимое. Ведь для людей тепло и свет всегда сопутствуют одно другому. Солнечные лучи греют и даже обжигают. Молния зажигает лес. Пышет жаром пламя костра. Древние говорили, что свет — нечто вроде разреженного огня, а огонь — сгущенный свет.
Вплоть до самого XX столетия все без исключения искусственные источники света — свечи, спички, керосиновые и электрические лампы и так далее — были горячими.
Между тем природа не уставала напоминать, что есть и иные источники света, кроме тепловых.
В траве светятся светлячки, и «фонарики» их вовсе не горячие. Они преобразуют в свет химическую энергию своего организма. Существует около двух тысяч видов светящихся жуков, много видов светящихся комаров. В глубоких недрах океанов живут рыбы с парой ярких «фонарей», расположенных под глазами или около рта; это излучают свет колонии особых живущих на теле рыб светящихся бактерий. В Охотском, Черном и Средиземном морях и особенно в Калифорнийском заливе Тихого океана очарованные пассажиры кораблей любуются по ночам свечением бесчисленных медуз.
Когда уже в наши дни — 23 января 1960 года — француз Жак Пикар и американец Дон Уолш опускались в батискафе «Триест» на дно глубочайшей в океане Марианской впадины, то им казалось, их окружает подобие ночного неба. Морская глубь была усеяна белыми и зеленоватыми звездами. То были странные глубоководные «иллюминированные» рыбы.
Люминесценция насекомых и рыб различается по силе и по окраске. Большинство организмов светится зеленым и голубым светом. Реже встречается лиловое свечение. Совсем редко — красноватое.
Самосвечение играет большую роль в органической природе. Живые существа пользуются им, чтобы приманить добычу, для защиты, сигнализации и освещения.
Иногда люминесценция сопровождает глубокие, интимные процессы в организмах. Например, при делении некоторых клеток возникают так называемые митогенетические лучи — коротковолновое ультрафиолетовое излучение.
Холодный свет испускает хлорофилл — вещество, необходимое для процесса фотосинтеза — образования при помощи солнечных лучей углеводов растений из углекислоты воздуха и из воды. Сами собой светятся в лесу гнилушки, по которым некогда искали клады. Кто не слышал о «блуждающих огоньках» — светящихся газах, выделяющихся из почвы при разложении органических отходов!
Самосвечение присуще некоторым минералам и другим веществам неорганической природы.
Словом, холодный свет — распространенное явление в природе, и люди знали о нем весьма давно. И всегда оно вызывало удивление, всегда казалось чем-то сказочным. Это очень непосредственно отражено в следующих словах знаменитой сказки Ершова, принятых С. И. Вавиловым эпиграфом в одной его работе:
Огонек горит светлее,
Горбунок бежит скорее.
Вот уж он перед огнем.
Светит поле словно днем;
Чудный свет кругом струится,
Но не греет, не дымится.
Диву дался тут Иван.
«Что, — сказал он, — за шайтан!
Шапок с пять найдется свету,
А тепла и дыму нету;
Эко чудо-огонек!»
Огромное количество фактов и наблюдений, накопленных за столетия, не привело, однако, к решению самого, казалось бы, простого вопроса: «Что такое люминесценция, чем она отличается от других видов излучения?»
Может быть, холодное свечение почему-либо не привлекало внимания ученых?
Нет, это не так. Наоборот. Выдающиеся умы науки обращались к удивительному явлению природы, старались разгадать его. Аристотель описывал люминесценцию гниющей рыбы. Китайские ученые знали самосветящиеся минералы более тысячи лет назад; пожалуй, их свидетельства были первыми упоминаниями о люминофорах — веществах холодного свечения (от латинского «люмен» — свет и греческого «форос» — несущий). Четыре века тому назад — в 1555 году — в Цюрихе (Швейцария) вышла первая книга по люминесценции, написанная неким Конрадом Геснером. Чуть позже — в 1570 году — испанский врач Никколо Монардес описал самосвечение вытяжки неизвестного дерева.
В начале XVII века разыгрался первый крупный научный спор вокруг холодного свечения. Одну сторону спорящих возглавлял итальянский физик и философ Фортунио Личети, другую — сам великий Галилео Галилей. Галилей назвал явление люминесценции «одним из величайших чудес природы». Курьезно, что виновником и главным подстрекателем спора был простой болонский башмачник Винченцо Кашьароло (по другим транскрипциям — Каскариоло, Кашиороло), открывший, что если особым способом прокалить один сорт местного камня (болонский камень, тяжелый шпат), а затем положить его на солнце, то камень будет светиться сам собою ночью.
Личети выдвинул гипотезу о том, что так называемый пепельный свет Луны — слабое свечение земного спутника в то время, когда он погружается в тень Земли, — и фосфоресценция болонского камня имеют одну и ту же природу. Галилей, добродушно высмеивая эту фантастическую гипотезу, писал:
«По правде, я допустил бы такую мысль, если бы меня не смущало различие в способе отдачи затерянного света Луной и камнем. Луна, удаляясь от середины конуса тени, начинает отдавать этот затерянный в ней свет много раньше, чем она выходит из тени и вновь начинает наслаждаться тем большим светом, которым прежде освещалась. Не так происходит дело с камнем, для коего недостаточно при поглощении света лишь приближаться к этому большому свету. Нужно в течение значительного времени подвергать его освещению, заставлять впитывать свет и сохранять его затем в течение короткого времени в тени».
На протяжении последних трех веков загадку люминесценции пытались разрешить такие знаменитые ученые, как Роберт Бойль и Роберт Гук, Доменико Боттони и Исаак Ньютон, Леонард Эйлер и Хэмфри Дэви. Из трех поколений французских физиков — деда, отца и сына Беккерелей — двое занимались люминесценцией: отец Эдмон и сын Анри, тот самый, кто открыл явление радиоактивности.
Привлекала загадка холодного свечения и Михаила Васильевича Ломоносова. Однажды он написал: «Надо подумать о безвредном свете гниющих деревьев и светящихся червей. Затем надо написать, что свет и теплота не всегда взаимно связаны и потому различествуют». Но он считал, что зеленая люминесценция паров ртути в вакуумной трубке возникает так же, как и свет в эфире: под влиянием механических колебаний тел, в данном случае — капель ртути, встряхиваемых вместе с трубкой. Исходя из такой гипотезы, Ломоносов намеревался заставить гусли, колеблющиеся в пустоте, излучать свет.
«Нам ясно, конечно, что Ломоносов ошибался, — пишет по этому поводу С. И. Вавилов. — Механические колебания струн или ртути слишком медленны, чтобы можно было в них искать возможную непосредственную причину светового излучения. Ртуть светится в вакууме при встряхивании вследствие электризации, возникающей при трении металлической ртути о стеклянные стенки трубки и последующих разрядных явлениях в парах ртути, сопровождающихся свечением. Однако весьма замечательна последовательность мысли Ломоносова, переходящей в эксперименте от звуковых колебаний в воздухе к световым колебаниям в эфире».[12]
Для полноты картины нельзя не упомянуть и об исследованиях Василия Владимировича Петрова. Замечательный русский физик, живший на рубеже XVIII и XIX веков, изучал свечение гниющих растений, животных организмов и минералов. Он сделал много ценных наблюдений и высказал ряд интересных мыслей. С. И. Вавилов уверял, что некоторые из работ Петрова не потеряли своего значения и поныне.
Почему же, несмотря на всю эту блестящую галерею выдающихся умов, занимавшихся вопросами люминесценции, ее разгадка до текущего столетия оставалась под семью замками? Ответ прост: ученые прошлых веков располагали средствами одной лишь классической физики. Люминесценция же, как сейчас известно, — квантовое явление. Объяснить ее без знания квантовой теории невозможно.
Лишь с появлением квантовых представлений о природе света и строении вещества сложилась та основа, на которой можно было разрешить извечную тайну.
* * *
У С. Цвейга есть прекрасные слова: «Чудотворны бывают в истории мгновения, когда гений отдельного человека вступает в союз с гением эпохи, — когда отдельная личность проникается творческим томлением своего времени». Слова эти очень подходят к С. И. Вавилову. Он жил одним порывом со своим временем, со своим народом. Его настоящая глубокая научная работа началась как раз в первые годы существования Советского государства. Вавилов сразу отдал себя всего избранной работе, отдал самозабвенно, до печали…
Есть печаль особая, печаль творческих натур. Не впечатления от пережитого лежат у ее истоков. И потому ее не устраняют радостные события личной жизни: научные успехи, счастливый брак, приобретение желанного. Скорее наоборот: ведь она не от утрат, а от обладания. Она — от ненасытной жадности духовной, от вечной неудовлетворенности ответами на вопросы, задаваемые природе.
Вавилов был мучительно влюблен в природу и остро чувствовал неисчерпаемость и необъятность мира. Давно рассеялся тот детский пантеизм, через который проходят все впечатлительные натуры. Но восхищенное удивление природой осталось. Осталось и чисто русское томление по истине. А с ними сохранилась и усилилась всегда сопутствующая большому чувству неизбывная печаль.
Вавилова нельзя понять, не зная этого. Наоборот, многое раскрывается в этом сдержанном человеке, когда мы обращаемся к источникам его эрудиции и обнаруживаем, что они не только в разуме, но и в недрах сердца, во всем мироощущении ученого.
Сергей Иванович любил свет и светлое во всем. Можно смело сказать, что история науки не знает примера более сильного и всестороннего проникновения ученого в собственную специальность, чем это было у человека, вторично открывшего люминесценцию.
Вавилов глубоко заглядывает в историю и мифологию. Его внимание привлекает культ реального Солнца, установленный Аменофисом IV (1350 год до н. э.) в древнем Египте. Он поражается, что на изображениях той эпохи лучи Атона — солнечного диска. — оканчиваются пальцами. Ученый выписывает в записную книжку, а потом и в книгу «Глаз и Солнце» слова древнефиванского гимна:
Как прекрасны оба глаза Амона-Ра,
тут же поясняя, что под очами бога подразумевались Солнце и Луна.
Сергей Иванович сам переводит с латинского языка «Оптику» и «Лекции по оптике» Ньютона. Он изучает все, что сказали о свете Лукреций и Галилей, подробно комментирует эти высказывания.
Не остаются в стороне поэты и прозаики. Ученый прекрасно знает, что писали на его излюбленную тему Фет и Гёте, Пушкин и Тютчев, позднее — Есенин. Конечно, ему известны строки из воспоминаний Горького о Чехове, где говорится: «Я видел, как А. Чехов, сидя в саду у себя, ловил шляпой солнечный луч и пытался — совершенно безуспешно — надеть его на голову вместе со шляпой». Вавилов сопровождает эти слова комментарием: «Ловля света шляпой едва ли менее странна, чем солнечные руки Атона».
Сергей Иванович удивляется поступку Чехова, а между тем милые чудачества, связанные со светом, были и у самого Вавилова.
Ольга Михайловна рассказывала автору этих строк:
— Сергей Иванович страшно любил светлые предметы. Как-то раз он принес небольшую бумажку, пропитанную люминесцирующим составом, и велел сделать из нее абажур на лампу. Он как ребенок радовался потом ее свечению.
Или вот пример. Летом мы собирали светлячков и приносили их на дачу домой. Мы сажали их на клумбы, и муж заставлял меня их каждый день пересчитывать. Возвращаясь вечером домой, он первым делом спрашивал: «Все целы?»
В двадцатых годах летом мы жили иногда в селе Ильинском. Оттуда чудная аллея вела к Архангельскому. Мы каждый вечер ходили по ней смотреть закат солнца. Когда мы возвращались, аллея нас встречала сумраком. Однажды на обратном пути Сергей Иванович вынул из кармана стеклянную трубку с фосфорами. На сумеречном небе она казалась каким-то светящимся чудом. Мы долго любовались ею.
По словам О. М. Вавиловой, Сергей Иванович совершенно не выносил задернутых занавесок. Он требовал, чтобы их держали открытыми и ночью, чтобы они не заслоняли уличного света или света луны.
Желание узнать возможно больше о всем, так или иначе затрагивающем его специальность, приводит ученого и в область филологии. Он отмечает с интересом в одной из своих работ, что «самое слово „луч“ значит „стрела“ и что „от того же корня лук — орудие и лук стрельчатое растение“».
Один из сотрудников Академии наук, профессор Н. И. Идельсон, хорошо подметил эту «оптическую универсальность» Вавилова.
«Думается нам, — писал он, — что только высокая культура Сергея Ивановича Вавилова — философская, научная, историческая и даже филологическая — могла дать ему возможность и в истории науки и в ее предыстории черпать эти ясные и глубокие образцы, вершины творчества бесконечно далеких от нас поколений».
* * *
Был октябрь 1922 года. Ежась от холодного, пронизывающего ветра Приморья, торопливо грузились на морские транспорты и отплывали от берегов России остатки белой армии. Их сопровождали последние неудачливые интервенты — японцы. Когда несколько часов спустя передовые части Народно-революционной армии Дальневосточной республики вступили во Владивосток, то они увидели лишь слабые дымки на горизонте за мутными водами Татарского пролива.
Весть об освобождении последней пяди советской земли от белогвардейцев и интервентов пришла в институт во время очередной ежесубботней научной конференции. П. П. Лазарев, аккуратно в три часа, как всегда, открыл конференцию и начал с того, что поздравил сотрудников и гостей с окончанием гражданской войны.
Потом он говорил о задачах физиков в условиях восстановления народного хозяйства. Он призывал их перекинуть мостики между теорией и жизнью.
— Прошли времена, — говорил Петр Петрович, — когда физики работали больше для «чистой» науки, чем для производства. Мы все должны подумать — каждый в своей области, — что можно сделать, чтобы внести собственный вклад в восстановление народного хозяйства.
Он обратил особое внимание на задачу электрификации. В далекой перспективе решение ее не ограничивается планом ГОЭЛРО, хотя сейчас нет ничего важнее выполнения этого плана. И к этой дальней перспективе пути пролагают физики. Они видят то, чего не видят инженеры. Физики должны развернуть перед инженерами великолепные горизонты энергетики завтрашнего дня.
В заключение директор института подчеркнул значение проблемы экономичности. Образно говоря, это лифт, облегчающий дорогу к верхним этажам грядущего. При царе проблема бережного использования ресурсов не была в почете. Энергетические запасы государства глупо истреблялись. Сейчас это недопустимо. Когда страна стремится к революционным преобразованиям промышленности и быта, нельзя позволять больше безумную роскошь расточительства. Экономичность выдвигается на первый план, потому что надо много сделать. Физики могут помочь и в этом.
…Конференция окончилась, и все стали шумно расходиться. Вавилов направился домой не сразу. Перед уходом он заглянул в лабораторию, чтобы проверить, все ли там выключено, все ли заперто, чему полагается быть запертым. В комнате на первом этаже, где он работал вместе с Левшиным, он сделал то, что намеревался. В те времена физики работали без механиков и лаборантов: каждый сам — до профессоров включительно — вытачивал на станке нужные ему детали, сам мастерил свои приборы и убирал за собою рабочее место.
Сергей Иванович оделся и вышел из здания института.
Когда он шел по улице, запорошенной первым снегом, то думал об этих грандиозных планах всеобщего технического прогресса. Ведь создаются благоприятные условия для развития всех разделов физики. Вплоть до таких ее пасынков, как люминесценция. Почему у науки бывают области, в практическую пользу которых никто не верит, которыми никто не хочет серьезно заниматься? Да потому, что практика сама не тянет их за уши, лишает их могучего жизненного импульса. Появляется импульс — и начинается прогресс. Хорошие примеры — прогресс технической оптики и механики, электричества и магнетизма.
Какой же импульс вытянет люминесценцию?
— Прежде всего ее экономичность, — сам себе отвечал Вавилов, — люминесценция — самый выгодный в природе способ преобразования различных форм энергии в свет. Ведь в этом случае нет потерь на тепло. Люминесцентные источники всегда холодные.
К сожалению, все уверены, что в люминесценцию превращается совсем немного возбуждающей энергии. Поэтому холодный свет в природе обычно слабый. Почти вся возбуждающая энергия уходит на нагревание.
Ну что же, будем экспериментировать. Постараемся это доказать или опровергнуть…
Так родилась великая цель: изучить энергетику люминесценции с количественной стороны, иначе говоря — найти ее кпд — коэффициент полезного дейстствия. Кпд люминесценции — это отношение энергии люминесцентного излучения (то есть вторичного излучения) к той поглощенной веществом энергии, которая вызывает люминесценцию.
Вавилов называл эту величину сперва «удельной люминесценцией», однако затем стал применять более точное выражение: «энергетический выход люминесценции».
Большинство исследователей не имело раньше ни малейшего представления о численном значении этой величины. Многие ограничивались субъективными оценками холодного света. Говорили просто: «яркий», «очень яркий», «слабый» и т. д. Те же, кто пытался получить численные значения, приходили к выводам, не располагающим к оптимизму. Например, по Г. Гельмгольцу, кпд люминесценции, образованный отношением энергии холодного свечения к той энергии ультрафиолетового света, которая его вызвала (при падении на водный раствор хинина), составляет всего 1/1 200! Видеман нашел много более высокий кпд для фосфоресцирующей бальменовой светящейся краски: 1/22. Но и это не свидетельствовало об экономичности люминесценции.
Сергей Иванович разработал метод экспериментального определения энергетического выхода люминесценции. Это был тепловой метод.
Ученый предложил сравнивать между собою нагревание люминесцирующих и нелюминесцирующих растворов под влиянием одного и того же количества поглощенной ими световой энергии. Естественно, что в нелюминесцирующем растворе, где нет вторичного излучения (то есть люминесценции), вся световая энергия превращается в тепло. Не то в люминесцирующем растворе. Здесь некая доля первичной световой энергии превращается во вторичное излучение, расходуется на возбуждение люминесценции.
Теоретически рассуждая, светящийся раствор должен нагреваться при облучении меньше несветящегося. Сравнивая нагревания обоих веществ между собою, можно подсчитать энергетический выход люминесценции, то есть коэффициент полезного действия данного изучаемого явления.
Все казалось простым и осуществимым. Увы, простота была лишь в самой идее. Едва Вавилов попытался проверить новый метод на практике, он убедился, что это невероятно сложно. Температура облучаемых растворов поднималась незначительно. Тепловые же потери в окружающее пространство оказались весьма большими. При тех более чем скромных лабораторных возможностях, которыми в те времена располагали экспериментаторы, не могло быть и речи о точных измерениях.
Что же оставалось делать? Отказаться от намеченной цели? Подождать, пока лабораторная техника не подтянется до требуемого уровня?
На это Сергей Иванович пойти не мог. Неудачи лишь раззадоривали его, порождали в нем утроенное рвение в решении проблемы. В борьбе с обстоятельствами, мешающими исследованиям, ученый всегда выходил победителем.
И не было у Вавилова неудач, которые в конечном счете не стали бы ступенью к открытию, ценному для физики. Порой при этом рождался новый метод исследования. Порой добывались ранее неизвестные важные научные сведения.
«Если пока нет прямого пути к раскрытию энергетики люминесценции, — вероятно, рассуждал ученый, — значит, надо поискать путей окольных. Не может быть, чтобы разница в выходе люминесценции не проявила себя в чем-нибудь еще, кроме разницы в нагреве светящихся и несветящихся растворов. Наряду с абсолютным, тепловым методом определения кпд люминесценции должен существовать и какой-то другой, косвенный, относительный метод. Какой же именно?»
Может быть, Сергей Иванович думал и не так, как здесь написано. Но смысл его рассуждений, когда он искал доступных способов количественной оценки холодного свечения, примерно сводился к этому. Во всяком случае, одновременно с тепловым методом Вавилов разрабатывал другой остроумный метод, где абсолютные измерения были заменены относительными.
Уже в 1924 году он смог опубликовать работу под названием «Выход флуоресценции растворов красителей», где впервые привел опытные данные о кпд люминесценции различных веществ.
В чем суть относительного спектрофотометрического метода Вавилова по определению энергетического выхода люминесценции?
Сердцем экспериментальной установки был чрезвычайно распространенный в те годы спектрофотометр Кёнига — Мартенса, прибор для измерения силы света, светового потока и некоторых других свойств света. Экспериментатор располагал друг подле друга две поверхности: одну — белую, матовую, рассеивающую почти весь свет, падающий на нее, и другую — поверхность прозрачной плоской кюветы, в которую наливалась исследуемая флуоресцирующая жидкость. Затем они обе подвергались одинаковому облучению.
Поверхности тотчас начинали светиться. Однако природа этого свечения, как легко понять, была различной. Матовая пластинка просто отражала падающий на нее свет. Из кюветы же в фотометр струился свет люминесценции. Если бы в сосудик наливалась жидкость, не обладающая свойством холодного свечения, вторая поверхность ничего не излучала бы. В другой, идеальной крайности весь возбуждающий свет превратился бы во вторичное излучение, и поверхность стала бы светиться с предельной интенсивностью.
Учтя различие законов рассеянного отражения света и света люминесценции (чего не делали предшественники Вавилова — Роберт Вуд и Дюнуайе, проводившие похожие по идее опыты), Сергей Иванович получил более или менее точные значения выходов люминесценции. Он исследовал десять разных красителей, растворенных в воде или в спиртах. Одиннадцатым источником холодного свечения у него служило урановое стекло.
С. И. Вавилов в своей фронтовой лаборатории (1916 г.).
С. И. Вавилов (отмечен крестиком) в действующей армии (1915 г.).
С. И. Вавилов на фронте (1916 г.).
Первый разворот с надписями любимой книги С. И. Вавилова — «Фауста».
Две странички записок в томике «Фауста».
Ольга Михайловна Вавилова (1920 г.).
Сергей Иванович Вавилов в первые годы революции.
Результаты опытов были ошеломляющими. Типичные люминесцирующие вещества — растворы флуоресцеина — показали выход люминесценции от 66 до 80 процентов! Не тысячные и не сотые доли энергии падающего света, а в отдельных случаях — четыре пятых превращалось в холодное излучение! Свечение люминесценции для некоторых веществ оказывалось главным, а не побочным процессом.
Это было как бы вторым рождением люминесценции, рождением ее для практики. Ведь открывался новый способ несложного, но эффективного преобразования лучистой, то есть электромагнитной, энергии в свет.
— Открытие Вавилова коренным образом меняет наши представления о роли явления люминесценции, — заявил глава ленинградских оптиков Д. С. Рождественский на четвертом съезде физиков в 1924 году, познакомившись с работой московского коллектива. — Мы должны изменить прежнее пренебрежительное отношение к ее практическим возможностям.
Двадцать пять лет значения выходов люминесценции, полученные Вавиловым, были, по существу, единственными и признавались как эталоны во всем мире. Лишь в 1949 году они были проверены более точным, разработанным опять-таки Вавиловым тепловым методом. Проверку произвел один из учеников Сергея Ивановича, М. Н. Аленцев.
С помощью усовершенствованной аппаратуры Аленцев поставил опыты по программе своего учителя, так долго остававшейся чисто теоретической. Это был тепловой метод: сравнение нагревов люминесцирующих и нелюминесцирующих растворов. Позднее тем же методом венгерский физик Бодо определил выходы люминесценции для некоторых кристаллофоров (светящихся кристаллов).
Потом и другие оптики аналогичным образом находили кпд самосвечения различных растворов и твердых тел.
Поразительным результатом этих опытов было то, что, когда их объектом служило вещество, исследованное на выход люминесценции в 1924 году, всегда подтверждались данные Вавилова. Значения, полученные на скромном оборудовании Института физики и биофизики, оказались правильными. Искусство экспериментатора восполнило несовершенство оборудования.
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.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.