Конец XIX века ознаменовался для исследователей, вооруженных теорией электромагнетизма Максвелла, горячим интересом к процессам прохождения электричества через газы. Большое значение тут имело лекционное турне Теслы по Европе. В ходе этого первого выхода в свет на заседаниях ведущих физических обществ, в том числе Британского королевского, изобретатель демонстрировал самые различные конструкции вакуумированных и газонаполненных баллонов с электродами. Его прообразы последующих «электронных ламп» намного опередили свое время, хотя еще Фарадей серьезно изучал подобные явления. Так, выдающийся экспериментатор сумел выделить самые разнообразные формы разряда, открыв при этом «фарадеево темное пространство», отделяющее синеватое, катодное свечение от розоватого, анодного. Природа катодного свечения очень занимала Фарадея, но он был вынужден ограничиться самыми общими рассуждениями «о яростном столкновении мельчайших частичек материи, возможно, связанных с неделимыми атомами в древнегреческой традиции деления вещества».
Дальнейшие опыты с высокоразреженными газами показали, что давление внутри колб существенно влияет на характер свечения. Этому предшествовали исследования немецкого экспериментатора Генриха Гейсслера, который сумел получить довольно высоковакуумированные колбы, названные «гейслеровыми трубками». Немецкий физик Юлиус Плюккер, экспериментируя с такими трубками, снабженными электродами, заметил, что при определенном напряжении вокруг катода возникает некое зеленоватое свечение. Плюккер также выяснил, что если к колбе поднести достаточно сильный магнит, то свечение начинает отталкиваться от одного полюса, соответственно притягиваясь к другому. Все это прямо указывало на электрическую природу явления. Вскоре стало очевидным, что нечто связанное со свечением перемещается в пространстве между анодом и катодом. Этим феноменом занялись ученик Плюккера, немецкий физик и химик Иоганн Вильгельм Гитторф, и английский физик Уильям Крукс, независимо друг от друга продемонстрировавшие, что при помещении в гейсслерову трубку некого предмета на стекле тут же появляется его тень. В 1876 году в обиход физиков вошел термин «катодные лучи», упомянутый в публикациях германского ученого Эугена Гольдштейна, посвятившего долгие годы тщательному изучению этого таинственного явления.
Через три года Крукс подтвердил материальную природу катодных лучей, посчитав их некой разновидностью «лучистой материи» как вещества, находящегося в особом, четвертом состоянии. Для подтверждения он на основе гейсслеровых трубок создал специальный электровакуумный прибор, названный «трубкой Крукса» и представляющий собой герметичную колбу, заполненную разреженным газом. С двух сторон в трубку Крукса было впаяно по электроду: с одной стороны – катод, подключавшийся к отрицательному полюсу электрической батареи, а с другой – анод, подключавшийся к положительному полюсу. При подаче на электроды высокого напряжения разреженный газ в трубке начинал светиться под воздействием катодных лучей.
Между тем эксперименты по электрическому воздействию на катодные лучи выглядели совсем неубедительно, так что даже такой блестящий экспериментатор, как Герц, не выявил их отклонения, придя к выводу, что катодное излучение представляет собой некий «эфирный колебательный процесс». В начале 90-х годов ассистент Герца Филлип Эдуард Антон фон Ленард, продолжая серию экспериментов своего учителя, наглядно продемонстрировал, что катодные лучи могут легко преодолевать тонкие экраны из металлической фольги. Сам Герц посвятил этому необычному явлению свою последнюю публикацию 1892 года. Лейтмотивом этой замечательной во всех отношениях работы служили слова: «Катодные лучи отличаются от света существенным образом в отношении способности проникать через твердые тела»[8]. Рассматривая далее результаты проникновения катодного излучения через платиновые, золотые, серебряные и алюминиевые экраны, Герц отмечал, что единую природу явления подтверждает одно и то же дифракционное рассеивание катодных лучей.
…Старик откинулся на подушки и залился мелким смехом, тут же перешедшем в сухой кашель. Вытерев выступивший пот, он окончательно выбрался из-под вороха разноцветных покрывал и, сунув ноги в толстые войлочные туфли, проковылял к глубокому креслу-качалке. По пути он подхватил стопку бумаг с «журнального столика» и перебросил их на похожее кирпичное сооружение у камина, игравшее роль письменного стола. Покачавшись в кресле, старик набросил на колени толстый шотландский плед и привычным движением поворошил каминными щипцами холодные угли.
Неожиданно раздалось жужжание, сопровождаемое скрежетом и гулкими ударами часов. С восьмым ударом пронзительно заскрипели несмазанные петли входной двери, и в комнату вошел, аккуратно стряхивая с плаща и шляпы капли дождя, моложавый человек с объемистой дорожной сумкой в руках. Мистер Три был управляющим делами Института инженеров-электриков и, судя по всему, хорошо знал хозяина этой «неистощимой пещеры», как называли Хоумфилд в письмах оксфордские физики, имея в виду его неистощимого на идеи и выдумки владельца.
На лице гостя явно читалось желание сообщить какую-то приятную новость, но старик неожиданно упруго подскочил с раскачивающегося кресла и, коротко кивнув гостю в знак приветствия, принялся с жаром рассказывать давнюю историю о том, как его заокеанский друг по переписке Никола Тесла еще в начале 90-х годов открыл проникающее действие Х-излучения. Впоследствии выяснилось, что именно электронные лампы Теслы сыграли большую, если не определяющую роль в исследовании природы Х-лучей, которые стали грандиозной сенсацией конца позапрошлого века, поражая всех своими удивительными способностями проникать сквозь непрозрачные предметы.
Тесла много экспериментировал с Х-лучами и предложил использовать их для изучения предметов, не видимых глазом. Когда в конце 1895 года Вильгельм Рентген обнаружил эти лучи и в начале 1896 года опубликовал результаты своих наблюдений в журнале Вюрцбургского физико-медицинского общества, Тесла немедленно откликнулся на это сообщение. В апреле 1896 года он выпустил первую из десяти статей, указав на возможность применения Х-лучей для обнаружения и лечения опухолей и воспалений. В других статьях этой серии Тесла подробно остановился на различных случаях будущего использования рентгеновских лучей, на технике работы с ними и на мерах предосторожности при обращении с трубками Рентгена и Ленарда.
Сам Рентген провел вторую серию своих знаменитых опытов, пользуясь для получения токов высокого напряжения резонансным трансформатором Теслы. Между исследователями завязалась переписка, продолжавшаяся до 1901 года. В одном из последних сохранившихся писем Рентген писал:
«…Вы крайне удивили меня прекрасными фотографиями чудесных разрядов, и я очень благодарен Вам за них. Если бы мне только знать, как Вы достигаете таких вещей! С выражением глубокого уважения остаюсь… 20 июля 1901 года»[9].
– Это, мистер Три, была бесподобная шутка! Тесла давно уже забросил свои опыты, выжав из них все что можно, и тут появляется статья нашего немецкого друга. Никола тут же собрал целую кучу «проскопических» фотографий и отослал их с краткими комментариями в Германию. Причем там не было ни одного слова о приоритете открытия, представляете, мистер Три, ни слова о том, ради чего иные ученые всю жизнь обливают друг друга грязью! А вот что пишут об этом всякие современные писаки, – старческая рука подхватила полураскрытый томик, и хозяин «неистощимой пещеры», Хоумфилда, стал читать язвительным тоном, парадируя оксфордских менторов:
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:
