Во-вторых, он любил математику и свободно владел математическим аппаратом, а это есть необходимое качество физика-теоретика. Вместе с тем ему всегда был свойствен глубокий интерес к общим вопросам структуры науки, научного мышления и познания. Поэтому его теоретические работы часто относились к узловым проблемам физики. Но и техника физического эксперимента давалась ему легко. И в технических приложениях физики — касалось ли дело радиотехники, электричества, оптики, ультразвука — он чувствовал себя как дома.
Действительно, все «комнаты» открывались перед ним. Но были среди них особенно привлекавшие его, к которым он постоянно возвращался. Примером такой постоянной привязанности было рассеяние света — процесс, в котором наиболее ярко проявляется взаимодействие света и вещества.
Когда на пути световых лучей оказывается какая-нибудь среда — газ, жидкость или твердое тело, — происходит контакт света с этой средой. В результате свет претерпевает изменения. Какие — это уже зависит от характера взаимодействия, от того, какие «струны» вещества сумело задеть направленное на него излучение. Если лучи света после их общения с веществом уметь разумно допросить, то ответы дадут немалую информацию о характере структуры среды, о том состоянии, в котором она находится как единое целое, и о состоянии и поведении составляющих ее атомов и молекул.
Таким образом, рассеяние света веществом есть ключ к раскрытию множества физических процессов. Мандельштам это понял еще в ранний страсбургский период своей деятельности. Ключ этот он всегда, всю жизнь носил с собой. Большинство его главных открытий связано с рассеянием света.
Издавна людей занимал вопрос: почему небо голубого цвета, хотя та же воздушная среда на близком расстоянии бесцветна и прозрачна? И почему солнце, находясь в зените, бледно-желтое, совсем светлое, а на восходе и закате становится красноватым, иногда даже багровым?
Эти долго остававшиеся загадочными явления лишь в семидесятых годах прошлого века объяснил выдающийся английский физик Джон Уильям Рэлей. Причина всех их — рассеяние солнечных лучей находящимися в движении молекулами воздуха.
Короткие световые волны — синие и фиолетовые — рассеиваются гораздо сильнее, чем длинные — желтые и красные. Поэтому в земной атмосфере преобладает коротковолновое сине-голубое рассеянное излучение. На восходе и закате, когда прямой свет солнца должен пройти большую толщу воздуха, прежде чем дойдет до нас, короткие волны почти целиком успевают рассеяться, и нам в глаза попадает свет с резким преобладанием длинных, красных волн.
