Ученым пришлось отказаться от привычного представления о свете как только о волновом процессе. В некоторых случаях свет ведет себя как поток частиц — отдельных квантов света. Лучи разного цвета имеют кванты различной величины. Чем выше частота света, тем большую энергию имеют частицы, из которых он состоит.
Красный свет самый длинноволновый, низкочастотный в видимом спектре — это как бы залп из мелкой дроби — бекасинника; зеленый — с большей частотой — это уже залп картечи; голубой придется сравнить с пулями, а ультрафиолетовый — это уже снаряды.
Квантовая теория света легко и просто объясняет все особенности фотоэффекта. Падение света на электрод — это как бы обстрел металла быстро движущимися частицами света — фотонами. Сталкиваясь с электроном, фотон сообщает ему свой запас энергии и заставляет его вылетать из металла. Если фотоны мелкие, как, например, у красного света, и их энергия меньше той работы, которую нужно затратить электрону для преодоления поверхностного слоя, свет не сможет породить тока, хотя бы его интенсивность и была велика, фотонов падало на металл много. Крупный же фотон обязательно выбьет электрон, и с тем большей скоростью, чем крупнее он сам. Фотоны, составляющие тот или иной свет, одинаковы, как близнецы, и, следовательно, все электроны, выбитые чими, должны иметь одинаковую, совершенно определенную для данного вида света скорость. Просто объясняется и основной закон фотоэффекта: больше интенсивность — значит, больше фотонов, а чем больше фотонов в световом залпе, тем больше вылетает электронов — ток пропорционален интенсивности освещения.
Квантовая теория завоевала себе право гражданства. Многие явления могут быть объяснены только с помощью этой теории.
Волновую теорию квантовая не отрицает. Каждая из этих теорий имеет свой круг вопросов, только ей подведомственных. Сейчас создается новая отрасль физики — волновая механика, воедино сливающая волновую и квантовую теории.
Явления, изучавшиеся Столетовым, способствовали пересмотру старых физических представлений, подготовили приход новой эры в физике.
Квантовая теория открыла в физике новую замечательную эпоху, завоевала себе широкий мир применения. Но свет обладает двойственной природой — и корпускулярной и волновой. Поэтому квантовая теория не упразднила волновую теорию, она сосуществует с нею. Целый ряд физических явлений может быть объяснен только с точки зрения волновой теории, в частности такие явления, как спектральное разложение света, преломление света, интерференция и т. д.
Но есть обширный круг явлений, куда волновая теория не вхожа, — это фотоэффект, это явление излучения энергии нагретыми телами и т. д.
Квантовая теория распространила свое влияние и на атомную физику. Она стала вместе с электронной теорией, также во многом обязанной своим рождением освоению наследия Столетова, тончайшим орудием в исследовании мира сверхмельчайшего, мира атомов, электронов, протонов, фотонов и т. д.
Новая физика, когда-то носившая отвлеченный, теоретический характер, за недолгий срок, на наших глазах воплотилась в технику.
Это неизбежный путь любой самой абстрактной теории, иначе и быть не может. Так называемая «чистая наука», «наука для науки» — это миф. Не было, нет и не может быть бесполезной науки. Бесполезна только лженаука, порой искусно маскирующаяся под науку, — бесплодная, пустопорожняя возня, прикидывающаяся научным исследованием.
Настоящее же знание — всегда для жизни, для людей. Какими бы поначалу ни казались далекими от практики научные открытия, они обязательно — рано или поздно — проложат себе дорогу к океану практических дел, подобно тому, как сильно забивший родник пробивает дорогу к морю, превратившись по пути в могучую реку.
Множество примеров тому дал XX век. Неэвклидова геометрия Лобачевского — уж что может быть отвлеченнее! — но и она нашла применение. Ее идеи лежат в фундаменте теории относительности. Эта теория, которая долгое время выглядела чистейшей абстракцией, ныне служит практике — ее формулы нужны конструкторам ядерных ускорителей и проектировщикам атомных реакторов.
А давление света?
Непревзойденными рекордными экспериментами Лебедева восхищались, но кто мог помыслить, что его исследования дадут что-то практике? А они дали. Опыты Лебедева показали, что свет обладает массой тем большей, чем свет ярче, чем больше его энергия. Удивительная связь между энергией и массой потом была выражена в знаменитой формуле Эйнштейна Е = mс2 — ныне главной формуле атомной энергетики.
Давление света и само по себе существенное явление. Солнечные лучи, как ветер, отдувают хвост кометы.
Если свет очень ярок, то его давление заметная сила. Рассчитывая действие термоядерного взрыва, физики обязаны учитывать и давление света.
Совершенно в новом аспекте предстает явление, изученное Лебедевым, в свете изобретения последнего времени — квантовых генераторов, за создание которых членам-корреспондентам Академии наук СССР Н. Басову и А. Прохорову и американскому физику И. Таунсу присуждена Нобелевская премия 1964 года.
