Валентин Азерников - Физика. Великие открытия

А автор нашумевшего открытия сидел, запершись у себя в лаборатории, не принимая корреспондентов и прочих визитеров, и продолжал как ни в чем не бывало изучать новое необычное явление, открытое им два месяца назад, 8 ноября 1895 года.

8 ноября вечером Вильгельм Конрад Рентген, профессор Физического института при университете города Вюрцбурга, почувствовал желание поработать еще немного перед сном.

И, сказав жене спокойной ночи — на случай, если задержится, — он отправился к себе в лабораторию. Далеко идти не надо было: находилась она в этом же здании, этажом ниже. Там, естественно, никого уже не было, и можно было спокойно заняться своими делами, не отвечая на вопросы ассистентов.

Юлиус Плюкер 1801–1868

Иоганн Вильгельм Гитторф 1824–1914.

Как и многие немецкие физики, Рентген работал в то время с катодными лучами. Они не были какой-то новостью в физике, ибо открыты были сто пятьдесят лет назад. Еще в 1748 году было замечено, что в стеклянной трубке, из которой откачан воздух, при пропускании электрической искры вспыхивает как бы северное сияние — всполохи огня. Сто лет спустя аналогичное явление наблюдал Майкл Фарадей, когда подвел ток от электрической машины к стеклянной трубке с разреженным воздухом. Внимательный Фарадей отметил, что из положительного электрода анода исходит таинственное фиолетовое свечение, потянувшееся шлейфом почти до самого катода, который также мерцал в темноте. Еще через двадцать лет немецкий ученый Плюкер, добившийся сильного разрежения в стеклянной трубке, заметил, что светится не только катод, но и стекло, расположенное вблизи него. Еще через десять лет после этого ученик Плюкера — Гитторф — вставил между катодом и фосфоресцирующим стеклом твердый предмет и заметил, что он отбрасывает тень. Из чего он сделал вывод, что таинственные невидимые лучи испускает катод. Так физики познакомились с катодными лучами.

Никто поначалу не мог понять, что они из себя представляют, хотя свойства их постепенно изучались. Установили, что они исходят из катода, если через разреженное пространство трубки пропускать электрический ток, даже слабый, лишь бы он был большого напряжения. Обнаружили, что движутся катодные лучи прямолинейно, как и световые, но отклоняются магнитным полем. Показали, что металл, из которого сделан катод, не играет роли. Пришли к выводу, что лучи переносят энергию, поскольку, если сфокусировать их на тонкую фольгу, фольга, нагревается до красного каления.

На основании части этих свойств английские физики во главе с сэром Вильямом Круксом, которому удалось изобрести много разных по форме катодно-лучевых трубок, до сих пор так и называемых трубками Крукса, высказали предположение, что катодные лучи — поток каких-то отрицательно заряженных частиц или каких-то молекул. А немецкие физики, возглавляемые известным ученым Генрихом Герцем, полагали, что катодные лучи — какая-то разновидность электромагнитных волн. Не удивляйтесь этой дискуссии — электрон еще не был открыт, и поэтому о потоке электронов, фигурирующем ныне в каждом школьном учебнике, не могло быть и речи.

За четыре года до описываемых событий Генрих Герц открыл еще одно любопытное свойство катодных лучей: они, оказывается, проходили сквозь тонкие слои металла. Это было хорошо видно по зеленоватому свечению стекла, содержащего примеси урана — оно флюоресцировало, когда на него клали тонкую пластинку золота, но оставалось темным, если перед ним ставили тонкую слюду.

А всего за год до 1895 года ученик Герца Филипп Ленард, развивая опыты своего шефа, сумел даже вывести пучок катодных лучей из трубки. Он сделал на ее конце отверстие и закрыл его тонкой алюминиевой фольгой, чтобы не нарушался вакуум. И сквозь эту фольгу и пробивались на белый свет катодные лучи. Однако воздух с нормальным давлением был для них слишком вязкой средой — они пролетали сквозь воздух не больше одного сантиметра. На основании этого, а также исходя из толщины фольги, Ленард решительно заявил, что катодные лучи не могут быть никакими частицами, так как самые малые из известных тогда частиц были атомы и их размеры не позволили бы им проникнуть сквозь слой металла. А электромагнитные волны, напротив, могли сие проделать преспокойно.

Вильям Крукс 1832–1919

Вот почему профессор Рентген и занимался, подобно многим его коллегам, катодными лучами. Вот почему на его лабораторном столе стояли индукционная катушка и трубка Крукса — неизбежный реквизит почти всех физиков того времени. Точнее, столов в кабинете было пять и приборов тоже больше, чем два, но историческую роль суждено было сыграть именно этим приборам да еще небольшому экрану, покрытому кристаллами платиносинеродистого бария. Он применялся в лабораториях для изучения флюоресценции; стоило поставить его на солнечный свет или осветить ультрафиолетом или катодными лучами, и кристаллы начинали светиться. Да, я забыл еще одну деталь: футляр из черного картона; ему тоже суждено стать историческим.

Сколько раз пользовался этими вещами Рентген, но ни разу еще, наверное, случай не сводил их в совместной комбинации. А если и сводил, то, верно, не хватало каких-то иных компонентов удачи, собравшихся наконец вместе, чтобы открыть новую эру в физике. Может быть, темноты?

Половина приборов в этой комнате сделана руками профессора — он не гнушался быть и стеклодувом, и слесарем, и механиком, и электриком; настоящий физик-экспериментатор должен уметь делать все. Он и делал все, с тех пор как в 1888 году получил здесь место профессора.

Долог был путь к этой должности.

Он должен был получить ее еще в 1872 году, когда его кандидатуру предложил университетскому руководству профессор Август Кундт, его учитель. Но старинный немецкий университет, числящий свое основание с 1402 года, не пожелал иметь в профессорах человека без среднего образования. Да, да, у Рентгена, у знаменитого Рентгена, чье имя нынче знает любой человек на земле, у ученого, получившего первую Нобелевскую премию по физике, не было свидетельства об окончании средней школы!

Он учился в ней и собирался закончить, как и подобало его сверстникам, но случился неприятный инцидент, и из школы его исключили. Такое и сейчас нередко в школах всего мира. Кто-то из учеников нарисовал на доске карикатуру на учителя, а учитель подумал, что это сделал Вилли Рентген, а Вилли и не подумал оправдываться, хотя нарисовал ее не он, и вот результат — за дерзость исключить.