Пионеры атомного века (Великие исследователи от Максвелла до Гейзенберга) - Фридрих Гернек

Но и то, что он успел совершить, принесло ему непреходящую научную славу.

Открытие электрических волн привело к развитию беспроволочного телеграфа, который создан на основе экспериментов Герца. Радиовещание, телевидение и радарная техника неотделимы от результатов его экспериментов. Его имя получило всемирную известность, сохранившись в названии физической единицы измерения.

Методы, с помощью которых Герц осуществлял свои оптические опыты с электромагнитными волнами, помогли более чем через полстолетия создать радиоастрономию, открывшую новый век астрономических исследований. Гигантские радиотелескопы, помогающие сегодня проложить мосты через многие миллиарды световых лет, построены по принципу параболического зеркала, которым Герц пользовался в 1888 году в своей маленькой лаборатории в Карлсруэ.

Фотоэлектрический эффект, который он наблюдал и описал в 1886 году во время своих опытов с искрами, приобрел позднее громадное теоретическое и практическое значение. Его работы с катодными лучами - о природе которых он не смог составить верного представления - привели в дальнейшем столь непосредственно к проблеме физики атома, что уже поэтому мы можем приветствовать Герца как одного из первопроходцев атомного века.

Он не принадлежал к тем естествоиспытателям, которые утверждают результаты своих исследований в драматически напряженной борьбе с отсталыми взглядами или с противоположными научными мнениями, подобно Юстусу Либиху, Эрнсту Геккелю или Вильгельму Оствальду. Это были ученые-спорщики, блестящие полемисты, нападавшие на своих противников без оглядки и не останавливавшиеся перед отдельными неточностями.

Герц, образец личной скромности, искал возможность обеспечить победу своих научных идей и достижений исключительно эмпирическими средствами убеждения своих противников: правдой фактов. О нем по праву можно сказать, что его стилем было проводить свои научные взгляды и планы не в борьбе, а путем объяснения.

Очевидно, это не единственный путь и не всегда наиболее легкий. Но несомненно, герцевский стиль умственной деятельности, который впоследствии особенно ярко повторился у Нильса Бора, обладает большим и основополагающим значением.

И с этой точки зрения примечательны слова, которыми Макс Планк закончил свою речь, посвященную памяти Генриха Герца, на заседании Берлинского физического общества 16 февраля 1894 года: "Теперь наука будет двигаться вперед без него: то, что он, возможно, мог бы еще открыть, рано или поздно в этом нет сомнения - откроют другие. Но никто из работающих в его области не сможет избежать его влияния. Тысячекратно, как плоды его усилий, будут развиваться на благоприятной почве, давая жизнь новым стремлениям, те ростки, которые он заложил в своих трудах".

Вильгельм Конрад Рентген

Открытие нового вида лучей

В экспериментальной физике существуют открытия, которые можно сделать лишь с помощью особых приборов, специально созданных для исследования определенной проблемы. Одним из самых блестящих примеров такого рода является опыт Майкельсона. Для того чтобы ответить на вопрос, можно ли определить движение Земли относительно светового эфира, считавшегося неподвижным, Майкельсон, один из гениальнейших физиков-экспериментаторов в истории науки, создал зеркальный интерферометр. Он был построен с точностью, какая до сих пор не достигалась ни в одном из подобных приборов. Даже доли эффекта, который можно было ожидать по теории Лоренца, могли быть замерены этим устройством.

Известны, однако, экспериментальные открытия, осуществлявшиеся с помощью средств, с которыми физик имеет дело повседневно. Они преобладали в истории естествознания до начала XX столетия. К ним относится доказательство существования электрических волн, принадлежащее Генриху Герцу. Другим особенно впечатляющим примером является открытие, которое осенью 1895 года сделал вюрцбургский физик Вильгельм Конрад Рентген.

Он использовал при этом искровый индуктор с прерывателем, газоразрядную трубку Гитторфа и флуоресцирующий экран. Эти приборы имелись в то время в лаборатории любого института. Эксперименты с вакуумными трубками получили распространение после опытов, которые производил с ними в 1879 году английский физик Крукс и после открытия в 1886 году Гольдштейном каналовых лучей. Герц, который работал с такими трубками уже в Институте Гельмгольца в Берлине, в начале 90-х годов вновь вернулся к вопросу о газовом разряде. Его исследования продолжил Филипп Ленард.

Подобно Герцу, который экспериментировал, как правило, один, и только в порядке исключения привлекал ассистента или механика, Рентген тоже был исследователем-одиночкой. Он даже олицетворял этот тип в его крайней форме. Он работал почти всегда без помощников и обычно до глубокой ночи, когда он мог заниматься своими опытами совершенно без помех.

Вечером 8 ноября 1895 года физик обернул вакуумную трубку светонепроницаемой черной бумагой, которая задерживала все видимые и ультрафиолетовые лучи. Когда он включил ток высокого напряжения в затемненном помещении, то заметил странную вспышку маленьких флуоресцирующих кристаллов, лежавших на лабораторном столе. Бумажная ширма, которая была покрыта платиносинеродистым барием, также засияла бледно-зеленым светом.

То, что кристаллы лежали по соседству с трубкой, было случайностью. Но световая ширма оказалась в руках ученого, безусловно, не случайно, так как он уже много дней экспериментировал с катодными лучами. Он повторял описанные Герцем и Ленардом опыты с различными типами трубок, исследуя свойства катодных лучей.

Как истинного исследователя, Рентгена интересовало при этом новое, еще неизведанное. "Я искал невидимые лучи", - говорил он полгода спустя после своего открытия, в июле 1896 года, английскому коллеге. На вопрос о том, почему он применил экран, покрытый платиносинеродистым барием, он ответил: "В Германии мы пользуемся этим экраном, чтобы найти невидимые лучи спектра, и я полагал, что платиносинеродистый барий окажется подходящей субстанцией, чтобы открыть невидимые лучи, которые могли бы исходить от трубки".

Только лишь подозревал Рентген о существовании невидимых лучей? Или у него уже были определенные предположения относительно того, что трубка Гитторфа действительно испускает лучи такого рода?

Никаких очевидцев открытия Рентгена нет. Сам ученый весьма неопределенно говорил о его предыстории. Собственно, день открытия он много раз называл точно, но процесс опыта, проведенного 8 ноября 1895 года, он нигде не описал детально. Так что довольно скоро появились различные противоречащие друг другу толкования того, что предшествовало наблюдению.

Многое осталось не выясненным до конца. Слова Вальтера Герлаха, второго преемника Рентгена в Мюнхенском университете, о том, что над подлинными обстоятельствами открытия лучей Рентгена простирается "вечная тьма", несколько преувеличены, но в них есть доля правды. История науки вынуждена удовлетворяться догадками относительно обстоятельств этого открытия.

Конечно, можно предположить, что Рентген экспериментировал в тот вечер с катодными лучами без какого-либо особого повода: "из святой любознательности", как имел обыкновение говорить Эйнштейн, и с намерением проследить явления, еще не описанные в специальной литературе.

Но многое свидетельствует и в пользу того, что он пытался понять причины загадочного явления, которое он заметил несколькими днями раньше: фотоматериалы, упакованные в светонепроницаемую бумагу и лежавшие вблизи трубки Гитторфа, с которой работал Рентген, после проявления оказались необъяснимым образом засвеченными. Теперь исследователь, так сказать, пытался путем планомерных экспериментов обнаружить причины этого непредвиденного засвечивания.

Но чем бы ни руководствовался Рентген в тот вечер, ставя свои опыты, с их помощью он узнал, что от вакуумных трубок действительно исходят невидимые лучи. Лучи пробили черную упаковку и заставили светиться флуоресцирующие вещества. Ни один физик этого не заметил ранее и не сообщал об этом.

Был ли этот неизвестный химический "агент", произведенный в разрядном аппарате, "новым видом света", как вначале думал ученый? Или это было нечто совершенно иное?

Рентген поместил между трубкой и ширмой несколько предметов, оказавшихся под рукой: книгу, кусок листового алюминия, разновесы в деревянном ящике и другие вещи. С удивлением он должен был установить, что все эти вещества пронизываются лучами более или менее сильно. Теневые изображения различных вещей обозначались на экране.

Но самые волнующие минуты этой памятной ноябрьской ночи, возможно, наступили тогда, когда физик увидел скелет своей руки, которую он держал между разрядным аппаратом и световым экраном: жуткая, призрачная картина!