В том же 1899 году Лебедев написал диссертацию на степень магистра «Экспериментальные исследования пондеромоторного действия волн на резонаторы», где содержалось как математическое, так и экспериментальное доказательство электромагнитной природы взаимодействия молекул и атомов. Уже сдав диссертацию на просмотр оппонентам, Лебедев осуществил эксперимент, в котором доказал существование «максвелло-бартолиевых» сил светового давления, и впоследствии включил описание его в свою диссертацию вместе с сообщением, в котором рассматривалась роль лучеиспускания во взаимодействии молекул.
Поехав на летний отдых за границу, Лебедев доложил о своих экспериментах в Швейцарском научном обществе в Лозанне.
Из протокола правления научного общества в Лозанне. «Г-н Лебедев, профессор Московского университета, сообщил Обществу о результатах своих первых исследований, относящихся к давлению света. Существование давления, оказываемого пучком световых лучей на поглощающую и отражающую поверхности, является следствием электромагнитной теории света; на него было указано Максвеллом. Значение этого давления, согласно теории, должно быть весьма малым: около 0,3 мг на метр квадратный черной поверхности. Г-ну Лебедеву удалось осуществить прибор, при помощи которого можно его измерить, и результат первых опытов согласуется с предсказанием теории».
Между тем магистерская диссертация Лебедева обсуждалась на факультете. Н. А. Умов, сам большой почитатель Д. К. Максвелла, первым увидел громадное значение диссертации П. Н. Лебедева. Вместе с профессорами А. П. Соколовым и К. А. Тимирязевым он рекомендовал ректору университета присвоить П. Н. Лебедеву ученую степень не магистра, а сразу доктора наук, минуя магистерскую степень. Так и было сделано.
28 февраля 1900 года Лебедев стал экстраординарным профессором Московского университета. Он не оставляет своих экспериментов, но меняет характер измерений. Вместо метода Шустера и Риги, использовавшегося им ранее, он применяет метод Максвелла, который является более тонким, но и значительно более сложным по исполнению. Уже летом Лебедеву удалось преодолеть все экспериментальные трудности и доказать не только сам факт наличия давления света, но и то, что оно вполне согласуется численно с предсказанными Максвеллом значениями.
Окрыленный, едет Лебедев на Международный конгресс физиков в Париже. Многие видные ученые мира, собравшиеся в августе 1900 года во французской столице, с восторгом приветствовали сообщение Лебедева.
Великий У. Томсон, лорд Кельвин, без которого нельзя было представить физику XIX века, как пьесу о принце датском без Гамлета, подошел к К. А. Тимирязеву, также участвовавшему в работе конгресса, и сказал ему:
«Вы, может быть, знаете, что я всю жизнь воевал с Максвеллом, не признавая его светового давления! И вот ваш Лебедев заставил меня сдаться перед его опытами!»
Один из крупнейших физиков того времени Ф. Пашен также очень тепло отозвался об опытах Лебедева. Ф. Пашен — П. Н. Лебедеву (?? декабря 1900 года. Ганновер).
«Я считаю Ваш результат одним из важнейших достижений физики за последние годы и не знаю, чем восхищаться больше — Вашим экспериментальным искусством и мастерством или выводами Максвелла и Бартоли. Я оцениваю трудности Ваших опытов, тем более что я сам несколько времени назад задался целью доказать световое давление и проделал подобные же опыты, которые, однако, не дали положительного результата, потому что я не сумел исключить радиометрических действий. Ваш искусный прием, заключающийся в том, чтобы бросить свет на металлические диски, является ключом к разрешению вопроса».
Руководство Московского университета, однако, вовсе не считалось с заслугами Лебедева. Так, еще при выдвижении Лебедева на должность экстраординарного профессора в университете разгорелась горячая дискуссия: имеет ли право Лебедев, не обучавшийся в классической гимназии и не знающий латинского языка, занимать столь высокий пост? В результате голосования избирательных шаров оказалось в урне лишь незначительно больше, чем неизбирательных.
Только после громадного резонанса, который позже получила работа Лебедева за границей, она была премирована, но не в университете, а в Академии наук и стала поводом для его избрания членом-корреспондентом академии.
Волнения, связанные с получением докторской степени и с производством экспериментов по выявлению светового давления на твердые тела, сказались в конце концов сильнейшим сердечным приступом, который Лебедев воспринял как первый звонок. Трагические нотки появляются в его личной переписке.
П. Н. Лебедев — М. К. Голицыной (?? апреля 1902 года. Гейдельберг).
«Как Вы знаете, княгиня, в моей личной жизни было так мало радостей, что расстаться с этой жизнью мне не жалко (я говорю это потому, что знаю, что значит умирать: я прошлой весной совершенно «случайно» пережил тяжелый сердечный припадок) — мне жалко только, что со мной погибает полезная людям очень хорошая машина для изучения природы: свои планы я должен унести с собой, так как я никому не могу завещать ни моей большой опытности, ни моего экспериментаторского таланта. Я знаю, что через двадцать лет эти планы будут осуществлены другими, но что стоит науке двадцать лет опоздания? И это сознание, что решение некоторых важных вопросов близко, что я знаю секрет, как их надо решить, но бессилен передать их другим — это сознание более мучительно, чем Вы думаете…»
С осени 1901 года Лебедев находится на лечении. Отчаянная борьба с врачами, которым он доказывал необходимость и «полезность для него» «тихо сидеть в лаборатории» и доделать, наконец, «световое давление», оканчивается его полным поражением. Лебедев с тоской покидает и сбою лабораторию, и своих «физико-подростков». Он оставляет им трогательнейшие, подробнейшие, на многих страницах, инструкции в виде, как он сам шутит, «замогильного гласа». Конечно, он понимает, что давать подобные инструкции еще более нелепо, чем описывать план предстоящего сражения. Он шутит, что только в Венском штабе могли руководить операциями Суворова в Альпах. И тем не менее в приложении к письму Н. П. Кастерину содержатся подробнейшие инструкции его ученикам В. Я. Альтбсргу, В. Д. Зернову, И. Н. Златовратскому и В. И. Романову.
Находясь на лечении в Наугейме, Лебедев испытывает мучительное желание возвратиться в лабораторию и работать там, исследуя световое давление на газы. Он разрабатывает детали экспериментальной установки.
В письмах в Москву Лебедев хочет всячески продемонстрировать, что он «не такая развалина, которая рассыпется», если с ним «начать говорить о физике».
Лебедев все время возвращается к мысли о доказательстве существования светового давления на молекулы газа. На эту тему он сделал сообщение па съезде Немецкого астрономического общества в Геттннгене в августе 1902 года. Доклад его вызвал яростные возражения К. Шварцшильда, который ссылался на проведенные им «точные расчеты». Лебедев, возражая ему, указывал на кое-какие неточности, все-таки вкравшиеся в расчет. И вновь и вновь убеждается он в необходимости прямого экспериментального доказательства существования светового давления на газы.
В Москве его отвлекает болезнь, его отвлекают дела со строительством нового Физического института, или, как он его называет, «Левиафана». Идея создания этого института принадлежала Столетову и вызвана была его горячей белой завистью к физическому институту, построенному и функционирующему уже в Англии — Кавендишской лаборатории Кембриджского университета.
Лебедев, выполняя завет Столетова, вложил массу труда и ума в организацию Физического института. Он обследовал множество физических лабораторий за границей, выписывал оттуда самое необходимое, самое современное оборудование, размещал заказы на оборудование в России. Завел даже специальную папку, которую назвал «Потребности Физического института», в которую складывал все бумаги, относящиеся к таковым. Лебедев задумал сделать институт одним из лучших физических институтов в мире.
В конце концов многочисленные просьбы, доводы и хлопоты принесли успех. На строительство института были отпущены большие деньги. Оно обошлось почти в полмиллиона рублей; 75 тысяч рублей было ассигновано на оборудование.
Лебедев был несказанно рад и появившейся у него во дворе университета лаборатории в новом институте, и всеми правдами и неправдами дополнительно «выбитому» подвалу, где можно было разместить несколько экспериментальных установок. Вскоре, однако, выяснилось, что из отпущенных для покупки оборудования денег Лебедеву было выделено всего 533 рубля. Протесты Лебедева вызвали следующий открыто не высказывающийся ответ: «Зачем вы набираете учеников и тратите на руководство их работами столько врехмени! Университет — не Академия наук!.. Вы защитили диссертацию; мы вас приняли в свою среду. То, что вы сейчас делаете, совершенно излишне: нам этого не нужно. Зачем вы тратите попусту свои силы?» Основная масса университетского окружения не понимала, что новая физика требовала нового подхода, дорогостоящих приборов, исследователей-профессионалов, работающих в научных коллективах.
