С угасанием древнегреческой и римской культуры значение лучистой энергии как закаливающего и лечебного средства было надолго забыто. В средние века наступает общий упадок во всех областях медицины.
Прошло много веков, прежде чем наука могла поднять свой голос в защиту забытого способа профилактики, лечения и закаливания при помощи лучистой энергии. Несмотря на ставшие известными науке физические целебные свойства солнечных лучей, гелиотерапия не имела большого успеха и развитие ее связывалось обычно с деятельностью отдельных клиницистов.
В XVIII в. великий русский ученый М. В. Ломоносов создал свою теорию теплоты. В то время, когда Ломоносов создавал ее, все явления физики объяснялись действиями «тонких жидкостей» — материй тепла, света, электричества. Жидкости эти, по мнению физиков XVIII в., были невидимы и невыделяемы.
Этой схоластике Ломоносов противопоставил свои мысли, свои научные идеи. Он представлял себе вещество состоящим из неделимых материальных частиц, которые находятся в непрестанном движении. От скорости движения зависят теплота и холод вещей. Ломоносов первый объяснил теплоту не свойствами особой «теплотворной материи», а движением частиц самой материи и заложил этим основу молекулярно-кинетической теории.
Внимательное изучение трудов Ломоносова показывает, что его теория теплоты являлась частью весьма стройного научно-философского целого, поддержанного и увенчанного великим законом сохранения энергии и материи, творцом которого являлся М. В. Ломоносов.
Закон сохранения материи, открытый М. В. Ломоносовым, имеет громадное значение не только для естествознания, но и для материалистической философии вообще. Неразрушимость и несотворимость материи, выражаемая этим законом, является одним из блестящих подтверждений правильности материалистического мировоззрения.
М. В. Ломоносову принадлежит честь открытия и разработки теории молекулярного строения вещества, закон сохранения материи и волновая теория света.
Среди величайших физиков и электриков XIX в. видное место занижай А. Г. Столетов. Работа Столетова «Актиноэлектрические исследования» доставила ему мировую известность. Столетову принадлежат также капитальные исследования в области фотоэлектрических явлений магнетизма.
Замечательным представителем русских физиков был и П. Н. Лебедев, пользовавшийся мировой известностью. Он доказал путем тончайших экспериментов, что свет давит на тела и газы. Огромный вклад в мировую науку внесли работы К. А. Тимирязева.
Тимирязев опроверг общепризнанное в XIX в. утверждение немецкого физика Дрепера, что деятельность солнечных лучей сводится единственно к раздражению, вызывающему те химические процессы, которые происходят в зеленом растении.
Он впервые доказал, что солнечный луч действует не как раздражитель, а как источник энергии. Для того, чтобы разложить углекислоту, хлорофилл нуждается в энергии. Совершить процесс разложения могут лишь те лучи спектра, которые располагают большой тепловой энергией, т. е. красные, а не желтые, как утверждал Дрепер. Растения не случайно имеют зеленый цвет, именно он способен энергично поглощать лучи красной части спектра.
К концу XIX в. было установлено бактерицидное действие ультрафиолетовых лучей солнца; появилось учение о солнечной эритеме и пигментации. Финзен (в 1893–1896 гг.) заложил основы современной актинотерапии, т. е. использования химических лучей, исходящих как от естественных источников (отфильтровка тепловых и концентрация ультрафиолетовых лучей солнца), так и от искусственных источников света (дуговые лампы).
Общепризнанно, что после Великой Октябрьской социалистической революции советские ученые внесли много нового в понимание физических и биологических свойств солнечных лучей (профессора Корчагин, Калитин, Яковенко, Шенк, Франк, академик Лазарев, инженер Бойко и др.) и особенно в важную часть гелиотерапии — дозировку лучистой энергии.
Большой вклад внесли в науку работы советских ученых Горбачева, Бруштейна и др., установивших приоритет в применении и изучении ультрафиолетовой эритемотерапии. Советские ученые положили начало глубокому изучению ультрафиолетовой эритемной реакции. И. Ф. Горбачев создал метод определения биологической дозы ультрафиолетовых лучей. Биологическую методику исследования функционального состояния гистогематического барьера кожи создал А. И. Нестеров.
Широкую известности получили также работы В. А. Корчагина, Г. М. Франка и др., установивших биологический эффект ультрафиолетовых лучей волн различной длины и впервые отметивших основное значение коротковолновых ультрафиолетовых облучений.
Проф. А. Е. Щербак со своими учениками, а в дальнейшем А. Р. Киричинский и др. создали глубокую по теоретическому обоснованию и весьма важную по практическим результатам концепцию о нервнорефлекторном механизме воздействия физических агентов.
Советские ученые С. А. Бруштейн, В. К. Хорошие и др. явились создателями физиолого-клиническаго направления в изучении механизма действия физических агентов. Большая заслуга принадлежит советским ученым и в вопросе учета изменений общей и местной реактивности под влиянием средств физической терапии.
После Великой Октябрьской социалистической революции начинается строительство соляриев, устраиваются площадки для свето-воздушного закаливания, пляжи.
В систему физического воспитания включается изучение и использование естественных сил природы, в сотнях тысяч экземпляров выпускается научно-популярная литература по этим вопросам.
Всякое движение, всякое действие в окружающем нас пространстве представляет собой проявление энергии. В своем вечном изменении энергия принимает различные формы, которые мы называем механической, тепловой, химической, электрической энергией. Одна из форм энергии известна под названием лучистой энергии. Лучистую энергию излучает всякое раскаленное тело, в том числе и солнце. Всякое тело, которое испускает свет, т. е. светится, называется источником света. Наиболее частой причиной свечения является высокая температура. Чем выше температура, тем ярче испускаемый телом свет. При нагреве куска железа до 500° тепла оно остается темным, несветящимся телом. При его дальнейшем, нагреве свыше 600–700° кусок железа становится темнокрасным, испускающим свет. При 800—1000° железо светится уже светлокрасным светом, при температуре 1000–1200° желтым, а при температуре около 1500° кусок железа начинает излучать желтовато-белый свет. Тугоплавкие тела, разогретые до 2000–2500°, испускают уже ослепительный белый свет — поток различных световых лучей, представляющих собой электромагнитые колебания различных длин волн (частоты колебаний).
Постоянным источником лучистой энергии является солнце. Теоретические расчеты заставляют предполагать, что в центре солнца температура равна 20 000 000° при громадном давлении. Все пространство вокруг солнца заполнено потоком световой энергии. Этот поток солнечной энергии со скоростью 300 000 км/сек распространяется во все стороны от центра.
Из непрерывного потока излучаемой энергии до нашей планеты доходит лишь одна двухмиллиардная доля солнечной энергии. Часть этой энергии отражается от атмосферы земного шара и рассеивается атмосферой во все стороны, часть идет на нагревание воздуха и до земной поверхности доходит меньше половины.
При светолечении и закаливании используются различные источники: естественные — солнце (гелиотерапия) и всевозможные искусственные — ртутно-кварцевые лампы, осветительные приборы и т. д. (фототерапия).
Световой луч, пропущенный через призму, разлагается на ряд цветных полос. Получаемые на экране при разложений луча цветные полосы Ньютон назвал спектром. Цветные полосы постепенно переходят одна в другую. Видимая часть спектра охватывает лучи с длиной волны от 760 mμ (красные) до 400 mμ (фиолетовые).
Длина волны от красного луча к фиолетовому постепенно уменьшается, а частота колебаний, наоборот, увеличивается. Вся эта группа лучей названа световыми, или видимыми.
Инфракрасные и ультрафиолетовые лучи расположены по обе стороны видимых лучей: за красными — инфракрасные, за фиолетовыми — ультрафиолетовые. Названы они невидимыми потому, что не воспринимаются сетчаткой глаза.
Инфракрасные лучи — самые длинные — от 760 mμ до 0,3 мм. Влево от инфракрасной части спектра (длиной от 0,3 мм до 3 мм) лежат радиолучи, имеющие большую длину волны. Ультрафиолетовые лучи короче — от 400 до 180 mμ. За ультрафиолетовой частью спектра расположены лучи Рентгена, гамма-лучи, а еще дальше космические.
При изучении действия лучей с различной длиной волны было экспериментально установлено, что лучи левой части спектра, т. е. инфракрасные, красные и оранжевые, обладают большим тепловым действием; лучи средней части спектра, т. е. желтые и зеленые, действуют главным образом оптически, а синие, фиолетовые и ультрафиолетовые (в правой части спектра) оказывают преимущественно химическое действие.
Обычно все виды лучистой энергии обладают способностью и к тепловому и химическому действию, одинаковому по качеству, но различному по количеству, поэтому неправильно называть красные и инфракрасные лучи тепловыми, а синие, фиолетовые в ультрафиолетовые — химическими и разделение спектра на тепловые, световые и химические лучи было бы неправильным.
В большинстве случаев лучи, падая на различные тела, поглощаются ими и превращаются в теплоту. Количество получаемой таким образом теплоты будет прямо пропорционально энергии поглощенных лучей.
У большинства тел на земной поверхности в спектре излучения максимум энергии заключается в инфракрасной части. Максимальное количество тепла дают лучи инфракрасные, красные, оранжевые, и все менее — в нисходящем порядке остальные — до фиолетовых.
Поэтому-то в практических целях лучи левой части спектра и называют тепловыми. Их химическое действие выражено слабо и практически не принимается в расчет. Лучи правой части спектра (с ярко выраженным химическим действием при очень слабом тепловом) называют химическими. И хотя мы различаем три вида лучей: световые, тепловые и химические, существует только одна лучистая энергия. Все виды ее способны в различной степени нагревать, в различной степени оказывать химическое действие и только в ограниченной своей части (в пределах от 760 до 460 m