Далее Ланжевен показал, что такое объяснение диамагнетизма вполне подтверждается оптическими явлениями, в частности явлением Зеемана, заключающимся в расщеплении спектральных линий в магнитном поле. Объясняя явление парамагнетизма и обратную зависимость магнитной восприимчивости от абсолютной температуры, Ланжевен говорит, что парамагнитные молекулы обладают неизменным от природы, отличным от нуля магнитным моментом. Попадая в магнитное поле, они располагаются в направлении его. Здесь он применяет полученный Больцманом закон статистической теории для распределения молекул газа в поле тяготения. В отсутствие внешнего магнитного поля, по Ланжевену, все магнитные моменты молекул хаотичны в силу теплового движения; поле же ориентирует их. В результате устанавливается равновесие менаду ориентирующим действием и тепловым движением. Это состояние описывается формулой Больцмана – Ланжевена. Ясно, что, чем выше температура, тем интенсивнее тепловое движение и, следовательно, ниже магнитная восприимчивость.

Далее Ланжевен показал, что при очень низких температурах магнитное поле может ориентировать все молекулы, тогда наступает состояние насыщения. Этот эффект был обнаружен голландским физиком Камерлинг-Оннесом в 1914 году при температуре 4°К. Основные положения теории Ланжевена сохраняют свое значение до сих пор, а его статистический метод нашел многочисленные применения в других областях физики. Сам Ланжевен, пользуясь этим методом, создал позже теорию «эффекта Керра». Дебай применил его к теории диэлектриков, а Гейзенберг и Вейс – к теории ферромагнетизма. Дальнейшее развитие этот метод получил в квантовой механике. Интуиция не обманула Ланжевена, и его предположение о магнитных моментах, присущих молекулам и атомам, полностью соответствует действительности.

Уточняя свою теорию магнетизма, Ланжевен получил еще один очень интересный и важный результат, который называется магнитокалорическим эффектом. Оказывается, при адиабатическом намагничивании парамагнитное тело выделяет теплоту, когда же намагниченность пропадает, теплота поглощается, причем количество тепла, поглощаемое телом, тем больше, чем ниже начальная температура, при которой прекратилось действие магнитного поля. Именно этот метод дал возможность затем ряду ученых получить очень низкие температуры, отличающиеся на стотысячные доли градуса от абсолютного нуля.

Другим направлением работ Ланжевена явилась его попытка разрабатывать специальную и общую теорию относительности. Еще до Эйнштейна Ланжевен критиковал метафизические представления Ньютона об абсолютном пространстве и времени и высказывал мысли об инерции излучения. Так, известная формула Е=mс2 была получена Ланжевеном на основании расчета массы света по световому давлению. Этот вывод не универсален, получен для одного частного случая, но он свидетельствует о глубоком понимании Ланжевеном сущности принципа относительности.

В 1913 году Ланжевен предпринял попытку объяснить дробность атомных весов элементов и утверждал, что образование ядра гелия из четырех ядер водорода сопровождается выделением огромного количества энергии. Ассистент Ланжевена Николль утверждает, что «Эйнштейн, говоря о теории относительности, всегда называл ее теорией Ланжевена – Эйнштейна». Сам же Эйнштейн в статье «Поль Ланжевен» писал: «Мне кажется вполне достоверным, что он построил бы специальную теорию относительности, если бы это не было сделано в другом месте, – настолько ясно он понимал все существенные пункты этой теории».

Поль Ланжевен (1872–1946)