Ко времени открытия Рентгену было 50 лет, он вел размеренную жизнь немецкого профессора, отличался строгостью суждений и независимостью взглядов. Он был учеником Рудольфа Клаузиуса, а также известного немецкого физика-экспериментатора Августа Адольфа Кундта, школу которого прошли также знаменитые русские физики Петр Николаевич Лебедев и Борис Борисович Голицын. К 1859 г. Рентген был автором 50 научных работ, а его экспериментальный талант был общепризнан в среде профессионалов.
Л. И. Пономарев. Под знаком кванта
– В 1895 году с трубками Крукса – Ленарда начал экспериментировать профессор Вюрцбургского университета Вильгельм Конрад Рентген. Однажды по окончании опыта, закрыв трубку чехлом из черного картона и погасив свет, но еще не выключив питающий ее индуктор, он заметил свечение находящегося вблизи нее экрана из синеродистого бария. Удивленный этим обстоятельством, Рентген начал экспериментировать с самыми разными экранами. Открытие рентгеновских лучей произошло 8 ноября 1895 года. Более полутора месяцев ученый тщательно исследовал неведомые лучи. Ему удалось установить, что они возникают там, где стенки трубки сильно флюоресцируют под ударами катодных лучей. Рентген подробно рассказал о своих первых опытах в статье «О новом роде лучей», датированной 28 декабря 1895 года, где писал:
«Кусок бумаги, покрытой платиносинеродистым барием, при приближении к трубке, закрытой достаточно плотно прилегающим к ней чехлом из тонкого черного картона, при каждом разряде вспыхивает ярким светом: начинает флюоресцировать. Флюоресценция видна при достаточном затемнении и не зависит от того, подносить ли бумагу стороной, покрытой или не покрытой платиносинеродистым барием, флюоресценция заметна еще на расстоянии двух метров от трубки». Тщательное исследование показало Рентгену, «что черный картон, не прозрачный ни для видимых и ультрафиолетовых лучей солнца, ни для лучей электрической дуги, пронизывается каким-то агентом, вызывающим энергичную флюоресценцию»[10].
Исследуя проникающую способность открытого излучения, названного для краткости «Х-лучами», Рентген достоверно выяснил, что они свободно проходят через металлическую фольгу, бумагу, эбонит (обожженный каучук) и дерево, но сильно задерживаются тяжелыми металлами, такими как свинец. Вскоре последовал и сенсационный опыт, сделавший Х-лучи по-настоящему знаменитыми во всем мире: «Если держать между разрядной трубкой и экраном руку, то видны темные тени костей в слабых очертаниях тени самой руки»[11].
Первые рентгеноскопические снимки человеческого тела произвели очень большое впечатление на врачей-диагностов, породив новую отрасль медицины – рентгенодиагностику. Уже во время первых экспериментов Рентген твердо установил, что открытые им «…Х-лучи не идентичны с катодными лучами, но возбуждаются ими в стеклянных стенках разрядной трубки»[12], они не несут заряда и не отклоняются магнитным полем.
…Старик возмущенно отбросил книгу и стал смешно ковылять по комнате на скрюченных подагрой ногах.
– И это еще не все, мистер Три, далеко не все! Сегодня многие почему-то забыли, что, анализируя природу открытого им излучения, Рентген исходил из ложной гипотезы Герца – Ленарда, по которой катодные лучи, – тут старик издевательски воздел вверх палец в нитяной перчатке, – «есть некое явление, происходящее в мировом светоносном эфире».
Однако ему так и не удалось обнаружить волновые свойства лучей, поскольку в опытах выяснилось, что они, – тут хозяин «неистощимой пещеры» просеменил к кирпичному «письменному столу» и, найдя нужную страницу, сардонически прокаркал: Ведут себя иначе, чем известные до сих пор ультрафиолетовые, видимые, инфракрасные лучи»[13]. А ведь, мистер Три, обо всем этом Никола говорил мне, причем упоминал между прочим, за три года до того, как открытие нашего германского профессора вызвало огромный интерес в научном мире и его эксперименты были продублированы во многих лабораториях.
…Это лаборатория Вильгельма Конрада Рентгена (1845–1923) в Вюрцбургском университете. В канун рождества 1895 г.…в этой комнате впервые удалось заглянуть в глубь атома…
Глядя на эту фотографию, трудно поверить, что бесстрастная логика исследований всего через 50 лет неумолимо приведет из этого кабинета на полигон в пустыне Аламогордо и на пепелище Хиросимы и Нагасаки. Не мог этого знать и Нобелевский комитет Шведской академии наук, но все же именно Рентгена он избрал в 1901 г. первым лауреатом Нобелевской премии. Будущее подтвердило правильность его выбора: именно с работы Рентгена началась цепь блистательных открытий, которую Резерфорд назвал героическим периодом в истории физики, плоды которого мы сейчас пожинаем.
Л. Пономарев. Под знаком кванта
Между тем гость отнюдь не сидел без дела. Втащив с собой еще и большую вязанку дров с кулем угля, он тут же развел огонь в камине и заварил в большом фарфоровом чайнике полпачки отличного «Липтона». Все так же слушая разошедшегося не на шутку хозяина, мистер Три разыскал на кирпичной полке две выщербленные фарфоровые чашки и, ловко вскрыв большую банку сгущенного молока, приготовил божественный напиток, – по крайней мере, так его назвал после первых глотков хозяин «неистощимой пещеры».
На очередную кирпичную конструкцию под названием «обеденный стол» был расстелен старый номер газеты Times. На нем расположилась горка принесенных гостем бисквитов, к которым хозяин добавил пару банок джема разных сортов. Прихлебывая мелкими аккуратными глотками крепчайший чай, сдобренный изрядной порцией сгущенного молока, и с наслаждением поглощая сдобу, старик продолжал свой рассказ, сопровождая его жестикуляцией рукой с надкусанным бисквитом.
– Видите ли, милейший Три, – тональность речей хозяина в процессе чаепития явно смягчилась, – история науки глубоко диалектична в своей основе и напоминает спираль, – бисквит прочертил несколько оборотов, означающих данную геометрическую фигуру. – Эту загадку исторической науки современные служители Клио решить просто не в силах, – старик возмущенно фыркнул. – Ведь что это за наука, в которой нет экспериментальной части исследований! Между тем, дорогой Три, вернемся к нашим баранам. Мысль о внутренней структуре атома, конечно, не столь уж и необычна, хотя на фоне глупостей из учебников о «единой и неделимой всеобщей частице вещества» еще тогда, в начале 90-х, выглядела достаточно новой. Поэтому, когда кембриджский профессор Джи-Джи (Джозеф Джон Томсон) 30 апреля 1897 года доложил на очередном заседании Королевского общества об открытии неких «корпускул», составляющих катодные лучи, я мгновенно понял, что это и есть отрицательная компонента атомарных структур, ныне называемая электронами. – При этих словах брови гостя удивленно поползли вверх и он, не выдержав, попытался что-то вставить в поток красноречия хозяина Хоумфилда:
– Однако, дорогой Оливер, не хотите ли вы сказать…
– А почему бы и нет, милейший Три? – казалось, глубокое изумление гостя весьма позабавило старика. Налив себе еще одну порцию черного, как деготь, чая, он не спеша влил в него несколько столовых ложек сгущенного молока и, ловко подхватив очередной бисквит, хитро прищурился: Дело в том, дорогой Три, что свою модель «луковичного атома» я сконструировал за десятилетие до дурацкого «пудинга» Джи-Джи… И сконструировал на основе опытных данных! – видя, что его гость не в силах больше сдерживать эмоции, вот-вот готов вскочить из-за «обеденного стола», хозяин успокаивающе поднял вверх ладонь.
Исследования, которые привели к открытию электрона, начались с попыток объяснения расхождения поведения катодных лучей под действием магнитных и электрических сил.
Д. Томсон. Прохождение электричества через газы
– Спокойствие милейший Три, только спокойствие! Все дело в том, что как-то я получил письмо из Америки от тогда лично мне совершенно неизвестного изобретателя-электротехника Николы Теслы. Он выразил мне всяческую поддержку в споре с этим лжеученым Присом (Уильям Прис был техническим экспертом Главного почтового управления Великобритании) и в конце рассказал о своих опытах по применению ионизирующего действия Х-лучей для изучения прохождения электричества через газы. Оказывается, Тесла еще в те годы в совершенстве освоил мастерство стеклодува и создал множество вакуумированных трубок собственной конструкции. Помещая эти трубки с электродами между полюсами сильных магнитов и обкладок мощных конденсаторов, мой американский знакомый выяснил, что соотношение между электрическим и магнитным полями, при котором их действие уравновешивается, зависит от скорости движения неких отрицательно заряженных частиц, составляющих катодные лучи.
