Свет — мое призвание

Начало

Встреча с семьей была радостной. Почти одновременно с Вавиловым с фронта возвратились его университетские товарищи Ржевкин и Ильин. И у того и у другого в Москве не было родственников, и Сергей предложил им пожить у него. Александра Михайловна встретила приятелей сына как родных, выделила каждому по комнате, кормила и поила. Несколько месяцев провели Ржевкин и Ильин в гостеприимном доме Вавиловых и навсегда сохранили благодарное чувство к его добрейшей хозяйке. Через некоторое время в доме разместили детский сад, выделив для семьи Вавиловых второй этаж флигеля.

Советская власть остро нуждалась в специалистах. В беседе с А. М. Горьким В. И. Ленин говорил: «Скажите интеллигенции, пусть она идет к нам. Ведь, по-вашему, она искренно служит интересам справедливости? В чем же дело? Пожалуйте к нам: это именно мы взяли на себя колоссальный труд поднять народ на ноги, сказать миру всю правду о жизни, мы указываем народам прямой путь к человеческой жизни, путь из рабства, нищеты, унижения». Призыв был услышан. Многие выдающиеся ученые и деятели культуры встали на сторону Советской власти. Среди них одним из первых был П. П. Лазарев, с марта 1917 года академик.

Еще в 1914 году, после ухода из университета лучших профессоров, Н. А. Умов выступил с инициативой создания научного учреждения, независимого от властей и финансируемого за счет пожертвований частных лиц. В конце года были созданы Московский научный институт и общество при нем. Во главе совета института стал бывший ректор университета профессор А. А. Мануйлов. В работе совета деятельное участие приняли такие ученые, как Н. А. Умов, П. П. Лазарев, А. А. Эйхенвальд, Г. В. Вульф и другие.

П. Н. Лебедеву и П. П. Лазареву было ясно, что маленькая лаборатория в Мертвом переулке может служить лишь временным пристанищем. Рассчитывая на помощь только что организованного общества, они разработали проект Института для физических исследований. После кончины Петра Николаевича Петр Петрович представил этот проект в совет Московского научного института, который в принципе одобрил его. Институт для физических исследований открылся 1 января 1917 года, через пять лет после смерти П. Н. Лебедева. Его директором стал П. П. Лазарев.

Институт разместился недалеко от центра Москвы, около Миусской площади, в каменном двухэтажном здании с полуподвальным помещением. Часть комнат полуподвала была темной и предназначалась для фотометрических исследований и работ по физиологической оптике, в нескольких комнатах поддерживалась постоянная температура. В институте были механическая и стеклодувная мастерские. На втором этаже располагалась библиотека с верхним светом, насчитывающая всего пятьсот тридцать восемь томов. По словам Александра Львовича Минца, впоследствии академика, поступившего на работу в институт в 1918 году, она свободно размещалась в двух книжных шкафах. Рядом с библиотекой была рентгеновская лаборатория. Первоначально институт располагал 163 приборами. Вскоре сюда перевезли и приборы из бывшей лаборатории П. Н. Лебедева.

Штат института был очень скромным. Он состоял помимо директора из трех ассистентов — Николая Ксаверьевича Щёдро, Павла Петровича Павлова и Александра Константиновича Трапезникова. Академик Василий Владимирович Шулейкин вспоминал, что все остальные сотрудники числились практикантами, в штате не состояли и никакого оклада в институте не получали. В число «практикантов» Лазарев прежде всего привлекал тех, кто прежде работал в Мертвом переулке и в университете Шанявского. Это были энтузиасты, готовые самоотверженно трудиться в институте в свободное время.

В 1919 году Институт для физических исследований был передан в ведение Народного комиссариата здравоохранения РСФСР и работал при его рентгеновской, электромедицинской и фотобиологической секциях. Затем его переименовали в Институт биологической физики, а в 1929 году он получил название Института физики и биофизики. Став полноправным государственным учреждением, институт быстро превратился в крупный научный центр по изучению проблем биологической физики, фотохимии, молекулярной физики, акустики и оптики.

Вернувшись с фронта, Сергей Иванович поспешил встретиться с Петром Петровичем Лазаревым. Тот пригласил его к себе на работу. Вместе с ним были приглашены и С. Н. Ржевкин и Б. В. Ильин. С 19149 года основным местом работы Ржевкина стала Военная радиотехническая лаборатория, а в институте он вел исследования на добровольных началах. Был в институте и еще один недавний фронтовик — П. Н. Беликов.

А. Л. Минц, поступивший в институт раньше, был существенно моложе бывших фронтовиков и первоначально с робостью смотрел на своих многоопытных товарищей. Однако вскоре у него установились дружеские отношения с ними. Годы были голодные, и молодые люди организовали коллективный огород позади института, где высадили картошку. Вскоре Минц ушел в Красную Армию командиром радиодивизиона Первой конной. Так и не удалось ему воспользоваться плодами своих огороднических трудов, физики собрали урожай без него. Впоследствии об этом не раз вспоминали, и Минц начинал шутливо требовать вернуть «картофельный долг».

По поручению Наркомздрава в институте велись разработки новых рентгеновских установок для медицинских целей и физических исследований. В 1918 году здесь был создан первый в России образцовый рентгеновский кабинет. Именно сюда 30 августа 1918 года привезли тяжело раненного В. И. Ленина, чтобы перед операцией сделать ему рентгеновские снимки.

В Институте для физических исследований Вавилов получил свой первый административный пост заведующего отделом физической оптики. В этой должности он проработал одиннадцать лет, до 1930 года. За годы, проведенные в институте, Сергей Иванович выполнил ряд фундаментальных работ по люминесценции и физической оптике.

На первых порах было трудно. Приборов не хватало, библиотека была скудной и не получала новых иностранных изданий. Электричество часто отключали, напряжение в сети было нестабильным. В рабочем журнале Вавилова то и дело появлялась запись: «Уменьшению показаний соответствовало понижение напряжения в цепи городского тока, питавшего лампу».

Быстро развернуть исследования помогла поддержка наркома здравоохранения Николая Александровича Семашко. Много внимания уделял нарком и быту ученых. По его инициативе в 1919 году была создана Центральная комиссия по улучшению быта ученых (ЦЕКУБУ). Сотрудники института наравне с другими работниками науки стали получать продовольственные пайки — большое подспорье в те трудные годы.

Благодаря заботам Н. А. Семашко стала быстро пополняться институтская библиотека. Теперь она получала и иностранные научные журналы. Начал работать коллоквиум, где обсуждались результаты исследований сотрудников института. Вадим Леонидович Левшин вспоминал, что Сергей Иванович часто выступал на коллоквиуме. Он был в курсе всех новых научных течений, читал много специальной литературы и, безусловно, был самым образованным среди оптиков, работающих у П. И. Лазарева. Эрудиция Вавилова всегда поражала его товарищей.

К началу деятельности Сергея Ивановича в институте относятся и большие перемены в его жизни. Его университетский товарищ профессор Э. В. Шпольский рассказывал, что в 1919 году Сергей Иванович стал подыскивать себе удобное жилье. В то время в Москве с жильем было трудно, и те, у кого были большие квартиры, подлежали уплотнению. К их числу относилась и семья архитектора Виктора Александровича Веснина, одного из трех талантливых братьев, которых потом стали называть «тремя богатырями советской архитектуры».

Опасаясь неудачного уплотнения, В. А. Веснин сам решил найти себе постояльца и обратился с просьбой к своему соседу по лестничной площадке Э. В. Шпольскому помочь ему в этих поисках. Зная о планах Сергея Ивановича, Шпольский посоветовал его кандидатуру. Хозяева и жилец понравились друг другу, и переселение Вавилова на Арбат, в Большой Успенский переулок (ныне Большой Могильцевский) состоялось.

Вскоре Сергей Иванович подружился с младшей сестрой жены В. А. Веснина Татьяны Михайловны Ольгой Михайловной Багриновской. Молодые люди стали вместе проводить свободное время. 25 июня 1920 года Сергей Иванович и Ольга Михайловна поженились. Ему в то время было двадцать девять лет, она была тремя годами моложе. Свадьба состоялась под Нижним Новгородом в поселке Растяпино (ныне город Дзержинск) в доме В. А. Веснина, который в то время был занят здесь строительством химического комбината. Ольга Михайловна делила с мужем радости и невзгоды на протяжении тридцатилетней совместной жизни.

Ольга Михайловна выросла в семье русских интеллигентов. Ее отец был присяжным поверенным, компаньоном известного юриста Федора Никифоровича Плевако; брат — профессором Московской консерватории; дяди, Хвостовы, историк Михаил Михайлович и юрист Владимир Михайлович — профессорами Казанского университета. Тетя, Ольга Павловна Алексеева, актриса Московского художественного театра, была замужем за актером Борисом Сергеевичем Алексеевым — родным братом Константина Сергеевича Станиславского.

Сестры Татьяна, Наталья, Ольга и Екатерина Багриновские с детских лет жили в атмосфере музыки, литературы и театра. Ольга мечтала стать певицей. Вскоре после начала первой мировой войны она поступила в Московскую консерваторию, однако ученье не закончила — в 1916 году добровольно ушла на фронт. Здесь она провела более двух лет, работая в отряде детской помощи, задача которого состояла в спасении детей, потерявших родителей.

Вернувшись, Ольга Михайловна поселилась у старшей, еще незамужней сестры Татьяны Михайловны, у которой были две небольшие комнаты в густо населенной квартире в Еропкинском переулке на Пречистенке (ныне Кропоткинская улица). Татьяна вышла замуж за Веснина и переехала к мужу. После свадьбы Ольги она передала свои две комнатки чете Вавиловых, где началась их полная житейских трудностей, но дружная жизнь. Э. В. Шпольский говорил, что невозможно было представить себе лучшую супружескую пару, чем Сергей Иванович и Ольга Михайловна.

С. Н. Ржевкин вспоминал, что всем друзьям и сослуживцам Сергея Ивановича Ольга Михайловна пришлась по душе. Она была интересным и обаятельным человеком. Вскоре образовалась компания, включавшая помимо семьи С. И. Вавилова семьи С. Н. Ржевкина, П. Н. Беликова, С. В. Кравкова, Э. В. Шпольского и других близких по духу людей. Встречались в Новый год, татьянин день и другие праздники.

В 1921 году у Вавиловых произошло радостное событие — родился сын Виктор. Сейчас Виктор Сергеевич, крупный специалист в области физики твердого тела, работает в Физическом институте Академии наук СССР

имени П. Н. Лебедева, где заведует сектором радиационной физики полупроводников в лаборатории полупроводников. Он профессор физического факультета МГУ, возглавляет в университете кафедру полупроводников. В. С. Вавилов — лауреат Государственной премии СССР.

Двадцатые годы... Разруха, неурожай, острая нехватка топлива, заботы, связанные с рождением ребенка. Даже за детскую коляску для маленького Вити пришлось заплатить 45 миллиардов рублей. Все это мешало работать. В 1921 году Николай Иванович Вавилов был послан в США для переговоров о поставках семян в Россию. Отказывая себе во всем, он посылал в Москву продовольственные посылки, стремясь поддержать родных в это трудное время. Эти посылки очень помогли семье Сергея Ивановича.

Оправившись после родов, Ольга Михайловна попыталась продолжить свое образование. Она стала брать уроки пения в филармонии у Марии Владимировны Владимировой, сестры Валерии Владимировны Барсовой. Однако сил не хватало, и занятия пришлось оставить. И все же, несмотря на все трудности, молодая женщина не утрачивала оптимизма.

Начало научной деятельности Сергея Ивановича Вавилова совпало с важными событиями в области физики — с появлением работ немецкого физика Макса Планка и датского физика Нильса Бора, заставивших пересмотреть общепринятую точку зрения на световые явления как на чисто волновые электромагнитные процессы. Эти работы заложили основу новых, квантовых, представлений о природе света. Без квантовой теории оказалось невозможным понять целый ряд эффектов, которые наблюдаются при взаимодействии света с веществом. Вместе с этим многие важнейшие оптические явления, такие, как интерференция, дифракция и поляризация света, хорошо объяснялись волновой теорией. Данные о природе световых явлений были чрезвычайно противоречивы. Квантовые представления только начинали завоевывать себе право на существование и требовали для своего подтверждения дополнительных тонких экспериментов. А пока сотрудники П. П. Лазарева даже само слово «квант» брали на бумаге в кавычки.

С. И. Вавилов очень интересовался природой световых явлений и на протяжении многих лет возвращался к ее рассмотрению. Цикл его работ в этой области начинается с исследования процессов поглощения и испускания света элементарными молекулярными системами. Ему принадлежит заслуга открытия квантовых свойств у многих явлений, считавшихся ранее типично волновыми и противоречащими квантовым представлениям. Сергей Иванович наглядно показал, что между волновыми и квантовыми свойствами света существует теснейшая связь.

В 1920 году в Институте для физических исследований С. И. Вавилов начал серию работ, посвященных выяснению границ применимости основного закона поглощения света при его прохождении через вещество, сформулированного еще в 1729 году французским физиком Пьером Бугером. Согласно этому закону, существует пропорциональная (линейная) зависимость между количеством поглощенного света в поглощающем слое вещества и интенсивностью падающего светового потока. Действительно, проходя через слой вещества, свет частично поглощается, ослабляясь определенное число раз. При увеличении или уменьшении интенсивности падающего светового потока, естественно, изменяется и интенсивность света, вышедшего из вещества, — она соответственно усиливается или ослабляется. Однако доля поглощенного веществом света, в соответствии с законом Бугера, в обоих случаях должна сохраняться постоянной.

До работ Вавилова справедливость этого закона была проверена в небольшом диапазоне интенсивностей поглощаемого светового потока. По мнению Вавилова, его проверка для гораздо более широкого интервала интенсивностей имела принципиальное значение, так как позволяла экспериментально подтвердить квантовую природу световых явлений.

Идея его опытов состояла в следующем. Если свет действительно излучается квантами (порциями), которые обычно называют фотонами, то их число в каждый момент времени не будет одинаково, а должно испытывать колебания вокруг некоторого среднего значения. А это означает, что для каждого отдельного промежутка времени количество поглощаемого света различно.

В обычных условиях интенсивности световых потоков настолько значительны, а их квантовые флуктуации столь невелики, что исследователь не может их заметить. Иная картина должна наблюдаться при работе с предельно слабыми световыми потоками. В этом случае, по мысли Вавилова, была надежда обнаружить беспорядочные изменения поглощательной способности вещества и тем экспериментально подтвердить квантовую природу света.

Еще одна возможность подтвердить эту природу открывалась при работе со световыми потоками предельно высокой интенсивности, когда молекулы вещества, поглощая кванты падающего света, переходят в более богатое энергией возбужденное состояние. По мере возрастания интенсивности падающего света все большее количество молекул приходит в возбужденное состояние, в результате чего поглощение света ослабляется. При таком положении закон Бугера перестает быть справедливым.

Вавилов ищет прямого экспериментального доказательства правильности квантовой природы света. Он создает две установки, одна из которых предназначается для измерения поглощения при малых и средних яркостях падающего света, вторая — при больших яркостях. В качестве объектов исследования использовались коллоидные пленки, окрашенные родамином и фуксином, а также водные растворы этих красителей. Суммируя результаты серий опытов, Сергей Иванович пришел к выводу, что закон Бугера остается справедливым при изменении яркости светового потока в 10e15 раз.

Получив такой результат, Вавилов приступил к изучению поглощения световых потоков предельно малых интенсивностей. В качестве чувствительного приемника он использовал человеческий глаз, основываясь на наличии у него резко выраженной границы (энергетического порога) восприятия света. Эта работа очень существенна в методическом отношении. Она положила начало исследованиям квантовых флуктуаций света и восстановила давно забытый метод фотометрирования, применявшийся физиками и астрономами более двухсот лет назад. Устанавливая, во сколько раз необходимо ослабить световой поток до порога чувствительности глаза наблюдателя, долгое время находившегося в темноте, исследователь определяет интенсивность этого потока. Человеческий глаз в этом случае служит абсолютным прибором. Еще в 1916 году Лазарев показал, что для зеленого падающего света порог зрительного раздражения соответствует энергии 10e-9 — 10e-10 эрг в секунду.

Для измерений Сергей Иванович построил специальную установку. Источником света в ней служила флуоресценция водного раствора красителя родамина 5 Ж, имеющего интенсивный максимум излучения в зеленой части спектра. Люминесценция возбуждалась стосвечовой лампой накаливания, интенсивность излучения которой регулировалась реостатом со сменой интенсивности флуоресценции в 10 тысяч раз.

Перед началом наблюдений экспериментатор должен был адаптироваться — побыть в полной темноте в течение двадцати — тридцати минут — и лишь после этого приступить к работе. Вследствие того что измерения проводились на границе чувствительности человеческого глаза, каждый опыт повторялся тридцать — сорок раз. Чтобы исключить влияние специфических свойств глаза определенного человека, Вавилов привлек к работе в качестве наблюдателей многих товарищей по институту.

В результате тщательных и крайне утомительных измерений Сергею Ивановичу удалось установить, что и в области предельно малых интенсивностей падающего света закон Бугера строго выполняется. Опыты Вавилова доказали справедливость закона Бугера в огромном диапазоне интенсивности света — исследователь менял ее в 10e19 раз (милиарды миллиардов раз!).

В 1920 году состоялся I съезд Российской ассоциации физиков. Сергей Иванович выступил на нем с докладом «О пределах выполнимости основного закона абсорбции», в котором обобщил результаты проведенной работы. Недостаточное развитие квантовой теории не позволило ему прийти к правильному выводу. Объясняя полученные в опытах результаты, он писал: «Справедливость закона Бугера в этом интервале противоречит гипотезе «световых квантов», и от попыток более или менее систематического ее проведения приходится отказаться». Понадобились годы упорного труда, чтобы дать результатам опытов правильное толкование. Квантовое их объяснение Сергей Иванович предложил лишь в 1950 году в своей монографии «Микроструктура света».

При предельно малых интенсивностях падающего светового потока отсутствие световых флуктуаций объясняется физиологическими свойствами глаза, который сохраняет зрительное ощущение в течение 0,1 доли секунды. Это приводит к усреднению действия световых квантов за изучаемый промежуток времени, и световые флуктуации становятся незаметны экспериментатору.

Отсутствие изменений поглощения при больших интенсивностях падающего светового потока связано с тем, что средняя длительность возбужденного состояния молекул красителей, изученных С. И. Вавиловым, составляет лишь миллиардные доли секунды (около 10e-9). По истечении этого времени молекулы, испуская люминесценцию, возвращаются в невозбужденное состояние. Для того чтобы поддерживать в таком состоянии значительное количество молекул, необходимы световые потоки гигантской мощности. Естественно, что скромные возможности физических лабораторий двадцатых годов не позволяли вызывать сколь-нибудь заметного изменения величины поглощения исследуемых веществ.

Дальнейшие исследования приносили все новые и новые доказательства в пользу квантовых представлений о природе света. Это заставило С. И. Вавилова вновь вернуться к своим прежним опытам. В 1925 году вместе с В. Л. Левшиным он вновь занялся экспериментальной проверкой закона Бугера. Через год авторы опубликовали результаты своих исследований в статье «Соотношение между флуоресценцией и фосфоресценцией в твердых и жидких средах». Работа в основном была посвящена вопросам, не относящимся к квантовой теории света, однако, ее заключительный параграф «Возможность уменьшения абсорбции флуоресцирующих и фосфоресцирующих тел при освещении интенсивным светом искры» имел к ней самое непосредственное отношение. В этом параграфе С. И. Вавилов и В. Л. Левшин изложили суть своего выдающегося открытия, которое легло в основу нового раздела науки — нелинейной оптики.

Расчеты для самого мощного источника света, имевшегося в распоряжении исследователей, — конденсированной электрической искры — показали, что можно надеяться обнаружить заметные отступления от закона Бугера лишь для веществ, молекулы которых пребывают в возбужденном состоянии не менее 10e-4 секунды. Действительно, опыты с водными растворами красителя флуоресцеина, у молекул которых длительность возбуждения составляет 10e-9 секунды, подтвердили прежние результаты С. И. Вавилова: закон Бугера выполнялся с точностью до 0,3 процента. После этого С. И. Вавилов и В. Л. Левшин взяли в качестве объекта исследования урановое стекло, у молекул которого средняя длительность возбужденного состояния была около 5*10e-4 секунды, то есть примерно в 100 тысяч раз больше, чем у молекул флуоресцеина.

Опыты принесли большой успех. Впервые экспериментально были обнаружены отступления от закона Бугера: под воздействием мощного облучения конденсированной электрической искрой установлено уменьшение коэффициента поглощения уранового стекла. Правда, эффект был невелик — изменение поглощения составляло всего около 1,5 процента.

Это была не случайная удача исследователей, натолкнувшихся на интересный эффект. Нет, это было открытие, к которому С. И. Вавилов упорно шел долгие годы, которое он предвидел. Мысль, высказанная им в ранних работах, полностью подтвердилась при удачном выборе объекта исследования. В дальнейшем С. И. Вавиловым было показано, что при распространении света через среду могут наблюдаться отступления от линейности поглощения вследствие квантовой природы света и вещества.

Оказалось, что поглощение может зависеть даже и от не очень большой интенсивности падающего света. Так, значительные отступления от линейности поглощения можно наблюдать у многих красителей, помещенных в стеклообразные среды. Длительность пребывания молекул таких красителей в возбужденном состоянии составляет секунду и более. Особенно наглядно это проявляется у сложных люминесцирующих неорганических веществ — кристаллофосфоров, обладающих весьма продолжительным послесвечением.

Эффект, обнаруженный С. И. Вавиловым и В. Л. Левшиным, заложил первый камень в фундамент новой, чрезвычайно важной и бурно развивающейся в наши годы науки — нелинейной оптики. Ныне эффект Вавилова — Левшина широко используется для создания оптических затворов, применяемых для получения гигантских импульсов в твердотельных оптических квантовых генераторах (лазерах). Оптический затвор представляет собой кювету с жидкостью, которая обладает свойством становиться прозрачной под действием светового пучка определенной мощности. Затвор срабатывает только после достижения кристаллом высокой степени возбуждения, им и обеспечивается возможность получения исключительно мощного светового лазерного импульса.

В 1928 году в Москве состоялся VI съезд русских физиков, на котором, по воспоминаниям академика Моисея Александровича Маркова, выступил «по-юношески стройный, смуглый до черноты» Сергей Иванович Вавилов. Он рассказал о попытке установить границы применимости известного оптического принципа суперпозиции, согласно которому между двумя пересекающимися световыми пучками не должно происходить взаимодействия. Этот принцип был известен давно и активно обсуждался еще Христианом Гюйгенсом, Исааком Ньютоном и Михаилом Васильевичем Ломоносовым. Он хорошо объяснялся волновой теорией света, и никто не наблюдал его нарушения.

Однако его существование, казалось, противоречило корпускулярной теории световых явлений И. Ньютона. Ее противники указывали на необходимость соударений световых корпускул, что неминуемо приводило бы к нарушению принципа суперпозиции. М. В. Ломоносов заметил, что возможное объяснение этого явления следует искать в исключительной малости световых корпускул.

С. И. Вавилов писал: «В наше время оптика находится в стадии теоретического синтеза волнового и корпускулярного воззрения, и вопрос о пределах выполнимости суперпозиции снова становится несколько неясным». Исходя из того, что световые пучки состоят из отдельных квантов, Сергей Иванович предположил: если сильно увеличить плотность световых потоков, заставив их пересекаться друг с другом, то некоторые световые кванты могут сталкиваться между собой. В результате должно возникать рассеяние света, наблюдение которого и послужило бы экспериментальным доказательством нарушения принципа суперпозиции.

Для проведения опытов Вавилов построил установку, в которой источником светового потока большой плотности служила мощная конденсированная электрическая искра. Свет от нее фокусировался внутри сосуда, откуда был откачан воздух. Сергей Иванович подсчитал, что в этой установке возможны такие большие мгновенные значения плотности лучистой энергии, которые превышают соответствующие значения ее у поверхности Солнца. Однако опыты не принесли удачи, рассеяния света обнаружить не удалось. На основании опытов ученый пришел к выводу, что вероятность столкновения фотонов очень незначительна.

Для определения верхнего предела выполнимости принципа суперпозиции Вавилов обратился к астрономическим явлениям. Он писал, что у поверхности Солнца пересекаются некогерентные пучки, исходящие из его разных участков (в отличие от названных, источники света, колеблющиеся в одинаковых фазах или с постоянной разностью фаз, называются когерентными; только когерентные световые пучки способны интерферировать между собой), причем пересечения происходят при очень больших плотностях радиации и в огромном объеме. Кроме того, результаты для земного наблюдателя суммируются. В моменты полных солнечных затмений, когда прямые лучи Солнца задержаны и фон является очень темным, исследователь, находящийся на Земле, оказывается в исключительно хороших условиях наблюдения, и Солнце может служить удобным объектом для установления пределов выполнимости принципа суперпозиции.

Известно, что около поверхности Солнца наблюдается рассеянный свет его короны. Это явление объясняют рассеянием солнечных лучей электронами, атомами и молекулами разреженного газа. Вавилов осуществил заведомо идеализированный расчет. Он предположил, что весь наблюдаемый рассеянный свет вызван столкновениями световых квантов (фотонов). Оказалось, что даже в таком случае радиус сферы действия фотонов невероятно мал — значительно меньше, чем 10e-20 сантиметра, то есть в 10 миллионов раз меньше, чем радиус любой известной элементарной частицы. Если же учесть рассеяние света электронами, атомами и молекулами, то эта величина окажется еще намного меньше.

Расчет показал, сколь безнадежны попытки обнаружить рассеяние света в опытах такого типа, проводимых в обычных лабораторных условиях. Даже в наши дни, располагая огромными мощностями световых пучков, излучаемых лазерами, мы пока не можем рассчитывать на положительные результаты в этих опытах. Вавилов показал, что принцип суперпозиции некогерентных световых пучков выполняется с большой степенью точности в очень широких пределах. По его словам, по крайней мере, для видимого света этот принцип является одним из точнейших положений оптики.

Тонкие опыты были осуществлены в очень нелегких условиях. В те времена в институте не было ни лаборантов, ни уборщиц, сотрудники сами приводили свои комнаты в порядок. Вадим Леонидович Левшин вспоминал, что в 1924 году в нашей стране в связи с празднованием двухсотлетия со дня основания Академии наук ожидался большой приток иностранных гостей. Готовясь к этому событию, Сергей Иванович и Вадим Леонидович долго мыли окна, полы, наводили порядок на лабораторных столах. В лаборатории побывала группа немецких физиков во главе с Максом Планком, который был приятно удивлен совершенством научных установок у московских коллег.