Уолтер Гратцер - Эврики и эйфории. Об ученых и их открытиях

В 1896 году Беккерель был поглощен охотой за миражом. Как и всех физиков того времени, его потрясло до глубины души открытие рентгеновских лучей. Если катодные лучи, попадая в стекло, способны порождать вторичное излучение, то почему бы видимому свету не проделывать того же самого с флуоресцентным материалом? Чтобы проверить эту гипотезу, ошибочную от начала до конца, Беккерель в качестве флуоресцентного материала взял кристалл одного из соединений урана. К фотографической пластинке он прикрепил медный крест, спрятал то и другое под слоем черной бумаги, кристалл расположил сверху и выставил всю конструкцию на солнце. И тем не менее, когда пластинку проявили, на ней обнаружился потемневший участок, на котором можно было легко различить контуры креста.

Беккереля, казалось бы, должен был обрадовать результат, подтверждавший его теорию. Но все же, как положено честному экспериментатору, он решил повторить опыт. Стояли пасмурные февральские дни, солнца совсем не было, поэтому Беккерель оставил свою конструкцию на несколько суток в ящике стола. Люминесценция всегда слегка запаздывает (именно поэтому циферблаты часов светятся ночью, хотя побывали на солнце днем), и Беккерель решил проявить пластинку, ожидая найти слабое потемнение за счет остаточного эффекта. Английский физик сэр Уильям Крукс, посетивший тогда лабораторию французского собрата, писал, что после нескольких дней отвратительной погоды тот проявил пластинку, потому что “устал ждать (или благодаря бессознательному дару предвидения)”. Так или иначе, изображение, которое увидел Беккерель, не уступало в плотности потемнения первому образцу.

Беккерель догадался: что бы ни засвечивало пластинку, к солнечному свету это отношения не имеет — и начал перебирать другие соединения урана, которые давали похожий эффект. Так было со всеми, кроме одного: то был минерал, известный как урановая смолка; его действие было гораздо сильнее. Согласно новой гипотезе, минерал содержал вещество с большей радиоактивностью — так Пьер и Мария Кюри позже назовут это свойство. Вскоре Беккерель обнаружил: излучение легко заметить, если поместить образец вблизи электроскопа — простого инструмента, чувствительного к наведенному электрическому заряду. Излучение Беккереля заряжало металл-проводник в электроскопе, откуда следовало, что оно порождает ионы (заряженные частицы), проходя сквозь толщу воздуха. Беккерель так и понял суть своего открытия и оставался при твердом убеждении, что замеченное им явление — новая и необычная разновидность флуоресценции. Другими словами, результат испускания энергии (временно запасенной в молекуле) в форме видимого света. Кюри оставалось найти истинный источник излучения, а Резерфорду в Кембридже — выявить его природу.

Забавная историческая ремарка к открытию Беккереля: все успели забыть, что похожее наблюдение уже было сделано в Париже на сорок лет раньше.

Абель Ньепс де Сен-Виктор прославился своими нововведениями в фотографии, особенно изобретением альбуминовой печати. Интерес к химии и свойствам света привел его в лабораторию к заслуженному химику-органику Мишелю Эжену Шеврелю. Шеврель, глава Музея естественной истории, был заодно научным консультантом Мануфактуры гобеленов и в свое время заметно повлиял на взгляды Сера и школы пуантилистов. (Шеврель, кстати, мог бы похвастаться наиболее продолжительной в мире научной карьерой — он активно работал до самой смерти в возрасте 103 лет.) При поддержке Шевреля Ньепс провел исследование флуоресцентных и фосфоресцентных веществ, и в 1857 году сообщил буквально следующее: рисунок на картоне, выполненный нитратом урана, оставляет отпечаток на светочувствительной бумаге — примитивном прототипе фотопленки. Фокус с урановым рисунком срабатывал и в темноте, и на солнечном свету. Даже когда фотобумагу отодвигали на 3 сантиметра, все опять повторялось. После 1857-го появилось еще несколько сообщений об этом феномене, и они вызвали заметный интерес — в том числе и у отца Анри Беккереля, Эдмонда. Помнил ли Анри о Ньепсе к 1896 году, когда ставил свой знаменитый эксперимент? И если нет, возможно, все же поддался влиянию каких-то смутных воспоминаний, проявляя свою фотопластинку?

Открытие радиоактивности, как и открытие рентгеновских лучей, поначалу вызывало недоверие. Английский физиолог сэр Генри Дейл (1875–1968) вспоминал, как проходило специальное собрание Кембриджского клуба естественных наук, где почтенный Р.Дж. Стретт, сын знаменитого лорда Рэлея и сам по себе заметный физик, выступил с речью о наблюдениях Беккереля; его рассуждения заставили одного из студентов (в будущем — известного физика-теоретика) воскликнуть: “Но, Стретт, если эта история про Беккереля правда, то она нарушает закон сохранения энергии!” Своим замечанием он нащупал самое уязвимое место в теории. Только когда природа радиоактивности стала ясна (активный элемент превращается в инертный, возможно, после долгой цепочки превращений, пока вся радиоактивность не сойдет на нет), парадокс был устранен.

Fournier P. and J. “Hasard ou memoire dans la découverte de radioactivité ”, Revue de l’Histoire des Sciences 52, 51 (1999). Dale H.H., British Medical Journal ii, 451 (1948J.

Немецкий физик Отто Фриш в начале Второй мировой войны оказался в английском городе Бирмингеме. Фриша тогда занимали два вопроса: первый — можно ли создать ядерную бомбу в ближайшее время, и второй — как не позволить немецкому правительству добраться до норвежских запасов тяжелой воды (оксида дейтерия), которая при разработке бомбы определенно понадобится. Для анализа ситуации был создан специальный комитет. Рассказ Фриша хорошо описывает царившее там напряжение.

Доклад, который Пайерлс (другой немецкий физик, также эмигрировавший в Англию и живший в то время в Бирмингеме) и я направили сэру Генри Тизарду по совету Олифанта, ускорил создание комитета. Во главе его встал сэр Джордж Томсон (сын Джозефа Томсона, первооткрывателя электрона). Он и дал комитету кодовое имя “Комитет Мод (Maud)”. Поводом к этому стала телеграмма от Нильса Бора, заканчивающаяся загадочными словами “AND TELL MAUD RAY KENT” (“И СКАЖИ МОД ЛУЧ КЕНТ”). Мы все были убеждены, что это шифровка — возможно, анаграмма, предупреждающая нас о чем-нибудь. Мы пробовали переставлять буквы разными способами и получали искаженные сообщения вроде таких: “РАДИЙ ВЗЯТ” (следовало думать, что нацистами), или “U И D РЕАГИРУЮТ” — это должно было означать, что уран вступает в цепную реакцию с тяжелой водой, соединением кислорода и тяжелого водорода, дейтерия, обозначаемого буквой D. (Фриш забывает добавить, что к анализу шифра подключили профессионала-криптоаналитика, который выдал ответ “MAKE UR DAY NT” (“ПРЕВРАТИ ДНЬ В НЧЬ”)). Разгадка появилась только после войны, когда мы узнали, что Мод Рэй (Maud Ray) из графства Кент (Kent) служила у Бора гувернанткой.