Страница:
Создание высокого вакуума путем выкачивания воздуха из трубок было тогда утомительным делом и нередко длилось много дней. Так как разрядные трубки большей частью спустя короткое время становились непригодными для использования и Рентген вновь восстанавливал вакуум самостоятельно, основные опыты заняли относительно много времени.
28 декабря 1895 года исследователь выступил с первым сообщением о своем открытии перед Вюрцбургским физико-медицинским обществом. Оно было незамедлительно напечатано. Под заголовком "Новый род лучей" вюрцбургское книготорговое предприятие, которое издавало сообщения о заседаниях общества, выпустило тотчас же статью в виде брошюры. Красочная бандеролька с фразой "Содержит новое открытие профессора Рентгена из Вюрцбурга" привлекала внимание к работе. За несколько недель брошюра пережила пять изданий. Она была переведена также на английский, французский, итальянский и русский языки.
В своей работе Рентген, в числе прочего, рассказывал о том, как можно получить новые лучи при помощи трубки Гитторфа или другого подобного же прибора, а также характеризовал проницаемость различных предметов, использованных в его опытах. Так как физика газового разряда тогда была еще не разработана и природа новых лучей по-прежнему оставалась загадочной, он назвал их "Х-лучами".
Под влиянием господствующего учения об эфире Рентген склонялся к признанию того, что здесь речь идет о продольных волнах в эфире: в отличие от световых и электрических волн, которые считались поперечными волнами. Как заметил его ученик Иоффе, это была, по-видимому, единственная ошибка, которую когда-либо допустил Рентген.
Впрочем, исследователь высказал только предположение. Вопрос о природе лучей не стоял для Рентгена на первом? плане. Он ограничился тщательным описанием открытого явления. В начале 1896 года он заметил в письме своему бывшему ассистенту Цендеру: "Какова природа лучей, мне совершенно неясно, и являются ли они в действительности продольными лучами света, для меня это второстепенный вопрос. Главное - факты".
Природа открытых Рентгеном лучей была объяснена еще при его жизни. Они оказались электромагнитными колебаниями, как и видимый свет, но с частотой колебаний во много тысяч раз большей и с соответственно меньшей длиной волны. Они образуются путем преобразования энергии при столкновении катодных лучей со стенкой трубки, причем безразлично, состоит ли она из стекла или металла, и распространяются во все стороны со скоростью света.
В своем "предварительном сообщении" Рентген доказал, что невидимые человеческому глазу Х-лучи действуют на фотопластинку. С их помощью можно делать снимки в освещенной комнате на фотографическую пластинку, заключенную в кассету или завернутую в бумагу.
Время экспозиции составляло при тогдашнем фотослое, который обладал малой чувствительностью и не предназначался для особенностей рентгеновских лучей, от 3 до 10 минут. Однако именно фотографическое действие новых лучей вызвало наибольший интерес. Вопреки намерениям Рентгена его очень скоро даже переоценили. "Для меня фотографирование было средством для достижения цели, а теперь это делают главным", - жаловался он уже в начале 1896 года в одном из писем.
Открывающиеся новые возможности фотографирования сам Рентген, во всяком случае, осветил первым. Одновременно со своей специальной публикацией он в январе 1896 года послал друзьям, коллегам и научным институтам некоторые свои фотографии как приложения к тексту.
Фотографии возбудили интерес и вскоре стали так популярны, что при чтении докладов демонстрировались только под стеклом и в рамках, так как иначе они бесследно исчезали.
К самым ранним, технически великолепным снимкам, которые сделал сам Рентген, относятся буссоль, ящик из дерева с заключенными в нем разновесами и левая рука госпожи Рентген, сфотографированная 22 декабря 1895 года, за несколько дней до первого сообщения.
Распространение публикации Рентгена и его фотографий вызвало такую сенсацию, которой не случалось в истории естествознания со времени сообщения Галилея об открытии спутников Юпитера. Даже великолепные эксперименты Герца семь лет назад не дали стольких поводов для разговора.
Физики во всех институтах бросились к приборам, чтобы повторить опыты Рентгена. Ранее известный только узкому кругу коллег профессор из маленького франконского университета за одну ночь стал наиболее популярным физиком, даже одно время самым знаменитым естествоиспытателем в мире.
Рентгена радовали письма с признанием его научных заслуг, которые он получил от Вильяма Томсона, Стокса, Пуанкаре, Варбурга, Кольрауша, Больцмана и других знаменитых исследователей. Он сам, однако, не содействовал признанию своего открытия вне мира специалистов: не из личной скромности, а из деловых соображений.
Как и многие немецкие ученые-специалисты XIX столетия, Рентген был противником "популяризации" науки. Он опасался, что научные достижения будут опошлены. По этой причине сам он никогда не выступал с популярными сообщениями или докладами перед широкой аудиторией - в отличие от Либиха, Бунзена, Гельмгольца, Маха, Больцмана, Оствальда, которые были авторами популярных работ, не говоря уже о Геккеле, своей всемирной славой обязанного более своим популярным книгам об эволюционном учении, чем своим большим монографиям по зоологии.
При практическом значении открытия Рентгена и при его непосредственном воздействии на многие сферы повседневной жизни интерес к нему со стороны широчайшей общественности был неизбежен.
Совершенно случайно первое сообщение в прессе о новых лучах появилось в венской газете. Это впоследствии привело к ошибочному заключению, что открывший Х-лучи - австриец. Рентген послал несколько фотографий и своему бывшему товарищу студенческих лет в Цюрихе Францу Экснеру в Вену. Физик Эрнст Лехер, который тогда преподавал в Праге, увидел эти фотоснимки при посещении Экснера, попросил их на короткое время и показал своему отцу, издателю венской газеты. Уже на следующее утро там появилось подробное сообщение о новых лучах под крупной шапкой "Сенсационное открытие", где особенно подчеркивалась его ценность для медицины.
Этим было положено начало. Сообщения в газетах хлынули потоком.
В Германии первыми об открытии новых лучей и их исследователе сообщили "Франкфуртер Цайтунг" и "Фоссише Цайтунг". В английских и американских газетах сообщения были иногда по-базарному крикливо приукрашены. Открытие Х-лучей часто приветствовалось только лишь как открытие в фотографии, которое позволяет при закрытой кассете фотографировать непрозрачные предметы. При этом порой были случаи забавного непонимания. Так, одна лондонская фирма начала рекламировать нижнее белье, защищающее от Х-лучей, а в сенат одного из американских штатов был внесен законопроект, требующий запретить употребление Х-лучей в театральных биноклях.
Повсюду говорили о новых лучах. Открывший их был героем дня: предметом удивления и почитания, жертвой шуток и карикатур.
Уже в середине января Рентген был вызван ко двору в Берлин. Перед кайзером и придворным обществом он сообщил о своих лучах и показал некоторые опыты. 23 января 1896 года он выступал в переполненном зале своего института в Вюрцбурге перед Физико-медицинским обществом. Это был единственный доклад такого рода. В заключение почтенный почти 80-летний анатом Альберт фон Кёлликер под аплодисменты собравшихся предложил в будущем вместо "Х-лучи" говорить "рентгеновские лучи".
Рентген, собственно, не возразил, однако из скромности не присоединился к этому предложению. Он придерживался ранее избранного названия "Х-лучи", даже после 1912 года, когда Лауэ, Фридрих и Книппинг раскрыли тайну их природы. Название "рентгеновские лучи" распространилось главным образом в странах немецкого языка. В англосаксонских странах предпочитают более короткое и легче произносимое название "X-rays".
У специалистов всего мира открытие Рентгена нашло беспримерный литературный отклик. Только в 1896 году было опубликовано в общей сложности пятьдесят книг и брошюр и свыше тысячи научных статей о рентгеновских лучах. При этом Германия отнюдь не была в числе первых. Научно-популярные статьи и газетные заметки, появлявшиеся во всем мире, в счет не идут.
Рентген был очень угнетен шумихой вокруг его открытия. "Я никому ничего не говорил о своей работе, - писал он Цендеру, - только своей жене я поведал, что делаю нечто, о чем люди, если они это узнают, скажут: "Рентген, видимо, сошел с ума". Первого января я рассылаю отдельные отрывки, и тут начинается чертовщина! Венская пресса первой начала дуть в рекламные фанфары, и другие последовали за ней. Мне через несколько дней дело опротивело, я не узнавал в сообщениях собственную работу". И он заключает, смиряясь с неизбежностью: "Постепенно я привык к шумихе, но буря стоила времени, целых четыре недели я не мог вернуться к опыту. Другие люди могли работать, только я не мог. Вы не представляете себе, как это происходило".
Кем же был этот немецкий физик, чье имя так быстро стало известно каждому и которого сегодня знает любой ребенок? И почему именно ему удалось сделать такое открытие?
Вильгельм Конрад Рентген родился 27 марта 1845 года в Леннепе, близ Дюссельдорфа. Его отец был состоятельным торговцем и владельцем фабрики сукна. Мать, умная и разбирающаяся в делах женщина, была родом из Амстердама. Сын ее очень уважал. "Вопрос: "Как бы действовала или говорила в том или ином трудноразрешимом случае моя мать? - часто выводил меня на верный путь", - писал он позднее своему молодому сотруднику. Когда Вилли было три года, отец по неизвестным причинам перенес местопребывание своего предприятия в Голландию. Мальчик посещал сначала частную школу в Апельдоорне, потом своего рода техническое реальное училище, или "промышленную школу", в Утрехте.
По желанию родителей он должен был стать торговцем и позднее, как единственный сын, наследовать и продолжить сукновальное дело.
О школьных годах Рентгена известно мало. Из-за безобидной проделки, в которой он принял лишь косвенное участие, он был исключен из школы. Его попытка экстерном сдать экзамены на аттестат зрелости в другом учебном заведении более высокого ранга не удалась. Тем самым поначалу для него был закрыт путь в высшую школу. В Утрехтском университете он присутствовал на некоторых естественнонаучных лекциях как вольнослушатель.
По совету одного швейцарского инженера, с которым он случайно познакомился, осенью 1865 года Рентген отправился в Цюрих, чтобы там начать изучение машиностроения в Высшей технической школе. Там не требовался аттестат зрелости. Но для тех, кто не имел его, предусматривался специальный вступительный экзамен. На нем тридцать лет спустя провалился молодой Эйнштейн, который прибыл в Цюрих по тем же причинам и при схожих обстоятельствах. За хорошие оценки по естественнонаучным предметам, которые Рентген привез из утрехтского реального училища, он был от этого экзамена освобожден.
Три года Рентген изучал машиностроение на механико-техническом отделении. Особый интерес он проявил к прикладной математике и технической физике. Его учителями были математик Кристоффель, чьи исследования спустя десятилетия сыграли свою роль в становлении общей теории относительности, и великий термодинамик Клаузиус. Он посещал также лекции по литературе, искусству и истории. Хуже обстояло дело с чертежами.
По окончании научно-инженерного курса Рентген обратился к экспериментальной физике, которой он до сих пор еще не занимался вплотную. Он следовал совету физика Августа Кундта, прибывшего в то время в Цюрих. Уже в 1869 году, через год после инженерного экзамена, он получил за статью по теории газа степень доктора философии. В отзыве на его диссертацию отмечаются "добротные знания, самостоятельный творческий талант в области математической физики".
Кундт почувствовал в юноше, работающем с такой научной добросовестностью и так самокритично относящемся к полученным результатам, будущего специалиста прецизионной физики. Он предложил ему место ассистента.
При всей склонности к науке Рентген ни тогда, ни позже не был кабинетным ученым. Он охотно работал в лаборатории. Но он также охотно и с ранних лет занимался греблей и альпинизмом, наряду с коньками увлекался санным спортом, любил лошадей и был страстным охотником.
Швейцарским горам, которыми он восхищался еще будучи студентом, он остался верен всю жизнь. Свыше сорока раз объехал он Швейцарию. Со своей женой, с которой он познакомился еще студентом в Цюрихе, он особенно часто посещал Энгадин, а в Понтрезине они были достоянными гостями.
Когда Кундт в 1870 году принял приглашение в Вюрцбургский университет, он взял Рентгена своим ассистентом. Так в 25 лет Рентген впервые приехал в город, который спустя четверть столетия станет местом его величайшего открытия.
Несмотря на свои отличные успехи по специальности и двойной диплом высшей школы, Рентгену не удалось добиться допуска к конкурсу на доцентуру. В Цюрихском университете при присуждении докторской степени на отсутствие аттестата зрелости великодушно закрыли глаза. В вюрцбургской Alma mater царили строгие порядки, против которых было бессильно и заступничество Кундта.
Таким образом, счастьем для Рентгена и его дальнейшего научного развития было то, что его шеф уже через два года, в 1872 году, был приглашен во вновь созданный Имперский университет в Страсбурге. Эта высшая школа была свободна от академических пережитков. При поддержке крупного химика, специалиста по красителям, будущего лауреата Нобелевской премии, Адольфа фон Байера молодому физику удалось в 1874 году получить право на преподавание, несмотря на отсутствие аттестата.
Уже через год Рентген стал профессором математики и физики в Высшей сельскохозяйственной школе в Гоенгейме. В этом учебном заведении, в котором у него не было возможностей для экспериментальной работы, он оставался только два семестра, затем он вернулся в Страсбург как экстраординарный профессор математической физики.
То, что Рентгену доверили этот предмет, показывает, что его уровень соответствовал теоретическим требованиям физической науки того времени. Он, конечно, не был физиком-математиком в собственном смысле, и вся его любовь была отдана экспериментальному исследованию, но необходимыми физику математическими вспомогательными средствами он владел, без сомнения, свободно. В остальном же Рентген, подобно Фарадею, обладал способностью представлять содержание физических теорий в осязаемо наглядных формах. По словам Арнольда Зоммерфельда, он не нуждался "в математическом костыле". В его рукописях формулы встречаются редко.
В 34 года - в 1879 году - Рентген получает кафедру экспериментальной физики в университете Гисена. В этот период он опубликовал относительно немного. Но его работы показали смелое и образцово чистое экспериментаторское искусство и были очень многосторонни по своей тематике. Рентген не был узким специалистом. Но он преимущественно занимался вопросами электромагнетизма и оптики, то есть областями, к которым относятся его позднейшие великие открытия.
Охотнее всего Рентген работал с простыми приборами. С их помощью он достигал результатов высочайшей точности. Подобно Герцу, Маху, Оствальду и другим естествоиспытателям уходящего XIX века, он обладал высокоразвитыми ремесленными навыками. Он отлично умел строить сам аппараты, необходимые для исследования и преподавания. При этом он изобрел немало приспособлений, о которых сообщал в специальных публикациях. Так, например, на протяжении десятилетий в физических лабораториях платинированные стаканы паялись по инструкции, составленной Рентгеном.
Рентген всю жизнь высоко ценил ремесло и как развлечение, и как противовес умственному труду. Ему казалось преимуществом то, что радость успеха здесь не заставляет себя ждать. "Я всегда находил, - писал он в последние годы, - что механическая работа именно в то время, когда дух занят менее приятными вещами, может принести настоящее удовлетворение. Всегда сразу видишь готовый и желаемый результат своих усилий, а в духовной области это далеко не всегда происходит так быстро".
Этот взгляд напоминает слова Эйнштейна, который однажды сказал: "Теперь я знаю, почему есть столько людей, которые охотно колют дрова. Эта деятельность всегда позволяет тотчас же увидеть результат".
В Гисене Рентген сделал важное открытие. Основываясь на электродинамике Фарадея - Максвелла, он обнаружил магнитное поле движущегося электрического заряда. Тем самым он создал существенную предпосылку для обоснования теории электронов. Открытое Рентгеном явление Лоренц назвал "рентгеновским током". Это было самым большим достижением исследователя до обнаружения Х-лучей. Этого, однако, было бы уже достаточно, чтобы считать его значительным физиком.
Следует также назвать работы по физике кристаллов, сделанные в гисенские годы. В их числе исследование электрических свойств кварца. Пристрастие к кристаллам и физике кристаллов Рентген сохранил до конца жизни. Кристаллы казались ему воплощенной закономерностью природы.
Рентген любил работать уединенно, поэтому не удивительно, что его тогдашний ассистент Людвиг Цендер узнал об открытии рентгеновского тока лишь из протоколов заседания Берлинской Академии наук. Рентген, даже привлекая своего помощника к снятию некоторых показаний приборов, не сказал ему, о чем идет речь.
Рентген, когда он избирал себе какую-либо проблему, писал Цендер, работал всегда тайком, не давая кому бы то ни было возможности понять методы его работы. Это своеобразие ученого объясняет, почему об истории открытия Х-лучей известно так мало.
Через десять лет успешной исследовательской и преподавательской деятельности Рентген был приглашен в Вюрцбург, после того как он ранее отклонил предложения из Иены и Утрехта. Теперь он как профессор возвратился в тот университет, который двадцать лет назад, руководствуясь своими правилами, отказал ему в приват-доцентуре. Рентген стал преемником знаменитого физика-экспериментатора Фридриха Кольрауша, который пользовался всемирным признанием как специалист по физической измерительной технике и автор учебника практической физики.
В вюрцбургские годы до открытия Х-лучей Рентген опубликовал семнадцать работ. Они касаются исключительно экспериментальных исследований. Свои специальные публикации он старался рассылать коллегам во всем мире. Перечень адресов ученых, с которыми он обменивался публикациями, охватывает около ста имен. Среди зарубежных коллег были Аррениус, Лоренц, Рэлей, Роуланд, Тиндаль, Вильям Томсон и Ван-дер-Ваальс Можно сказать, что Рентген поддерживал научные связи почти со всеми известными физиками и физико-химиками того времени.
В 1894 году Рентген был избран ректором университета. Его ректорская речь была посвящена истории физики в Вюрцбурге. Она была гимном исследованию фактов. Эксперимент, говорил он, является могущественнейшим рычагом, с помощью которого мы можем отвоевать у природы ее тайны, он постоянно должен образовывать "высочайшую инстанцию" в решении вопроса о том, сохранить ту или иную гипотезу или отказаться от нее. Каждое явление должно быть прежде всего как можно более точно во всех частностях подвергнуто наблюдению и описанию; лишь после этого можно отважиться на истолкование 8 ноября 1895 года Рентген сделал открытие, которое принесло ему всемирную известность. Если при этом случай и играл определенную роль, то все же это достижение не было бы возможно без блестящей критически воспитанной способности наблюдения, которую исследователь приобрел за многие десятилетия экспериментальной работы.
"История науки учит, - говорится в приветственном адресе Берлинской Академии наук Рентгену, - что в каждом открытии своеобразно сочетаются заслуга и удача, и многие непосвященные, вероятно, склонны в этом случае большую часть приписывать удаче. Но тот, кто постигнет своеобразие Вашей творческой личности, поймет, что именно Вам, свободному от всех предубеждений исследователю, сочетающему законченное искусство эксперимента с высочайшей научной добросовестностью и внимательностью должно было выпасть счастье сделать это великое открытие".
Рентген опубликовал о своих Х-лучах три небольшие статьи. За первым сообщением в конце декабря 1895 года, собственно свидетельством о рождении рентгеновских лучей, в марте 1896 года последовала вторая заметка, в которой прежде всего рассматривалась способность новых лучей делать воздух и другие газы проводниками электрического тока. Третье, и последнее, сообщение появилось годом позже, в марте 1897 года. В нем ученый изложил свои наблюдения над рассеиванием Х-лучей в воздухе. Ему не удалось, несмотря на все старания, доказать их преломление. Это было сделано лишь спустя полтора десятилетия его учениками Вальтером Фридрихом и Паулем Книппингом при экспериментальной проверке гениального предсказания Лауэ.
Одним из немногих источников сведений по истории открытия рентгеновских лучей является беседа, которую Рентген имел в январе 1896 года с сотрудниками одного из американских журналов.
Ученый продемонстрировал своим посетителям по порядку все важнейшие эксперименты с лучами. Он также рассказал в общих чертах о своей опытной установке и описал то, что он наблюдал вечером 8 ноября. На вопрос репортера, что он подумал при вспышке кристаллического экрана, Рентген ответил: "Я исследовал, а не думал".
Это был классический ответ физика, целиком и до конца преданного эксперименту и исследованию фактов, который отвергал все спекуляции и избегал поспешных обобщений.
Конечно, в своем открытии Рентген опирался на результаты других исследований, и в первую очередь на теоретические исследования Гельмгольца и экспериментальные работы Герца и Ленарда, чьи "прекрасные опыты" он с признанием отмечал в первой статье о своем открытии. Рентген очень точно знал эти работы, так как добросовестно и регулярно следил за физической литературой. Его необычайная начитанность в специальных вопросах признается всеми, кто его близко знал.
Приборы, при помощи которых Рентген сделал свои открытия, были созданы и апробированы до него другими, прежде всего Гитторфом, Круксом и Гольдштейном Здесь следует упомянуть также имя Ленарда, несмотря на то что, судя по всему, Х-лучи были открыты без помощи "трубки Ленарда".
Все эти исследователи уже задолго до Рентгена получали при своих экспериментах рентгеновские лучи, не догадываясь об этом Ленард, который не мог не заметить их, не пытался исследовать "признаки непонятных побочных явлений".
После опубликования первого сообщения Рентгена обнаружилось, что уже в 1890 году в одном американском институте был случайно получен рентгеновский снимок лабораторных предметов. Физики, однако, не зная, как истолковать это явление, не приняли его во внимание и не исследовали причины этого странного фотографического эффекта.
Оценивая достижение Рентгена, Макс фон Лауэ писал: "Насколько велико было открытие Рентгена, можно понять из того, что большое число других, часто выдающихся, физиков экспериментировали до Рентгена с теми же самыми вспомогательными средствами и тем не менее не могли открыть этих лучей. Подобное наступление на совершенно не изученную область требует, кроме острого глаза, также большого мужества и самообладания, которое дает возможность, несмотря на радость и возбуждение в связи с первым открытием, сохранить спокойствие и умственную ясность. Рентген должен был много потрудиться, чтобы между 1895 и 1897 годами написать три статьи, которые настолько исчерпывали предмет, что целое десятилетие не могло прибавить ничего /нового. С какой гениальной тщательностью были написаны эти статьи! Я знаю лишь очень мало сочинений об открытиях, которые содержат так мало упущений. У Рентгена все было в полном порядке".
Открытие, сделанное Герцем за семь лет до этого, подтверждало уже известную, но еще не доказанную и оспариваемую теорию. Практических результатов оно вначале не дало. В отличие от этого достижение Рентгена принесло нечто совершенно новое, не предвиденное ни одним физиком, и оно могло быть сразу же и непосредственно практически использовано в области техники и медицины. Рентген первый осознал важность своего открытия в этих направлениях.
Фотоснимком руки он уже в декабрьские дни 1895 года выявил значение новых лучей для медицинской практики. В первом сообщении он также обратил внимание на применимость своих лучей для проверки производственной обработки материалов. В третьем сообщении он привел в подтверждение этого снимок двустволки с заряженным патроном; при этом были отчетливо видны "внутренние дефекты" оружия. Довольно быстро рентгеновские лучи получили применение в криминалистике, искусствоведении и других областях.
Быстрее всего рентгеновские лучи проникли во врачебную практику. Уже в 1896 году они стали использоваться для целей диагностики. Физик Вилли Вин, в то время доцент Берлинского университета, первый руководил такими исследованиями в Берлинском военном госпитале. Вначале новые лучи применяли главным образом для установления переломов. Но вскоре сфера их применения значительно расширилась.
28 декабря 1895 года исследователь выступил с первым сообщением о своем открытии перед Вюрцбургским физико-медицинским обществом. Оно было незамедлительно напечатано. Под заголовком "Новый род лучей" вюрцбургское книготорговое предприятие, которое издавало сообщения о заседаниях общества, выпустило тотчас же статью в виде брошюры. Красочная бандеролька с фразой "Содержит новое открытие профессора Рентгена из Вюрцбурга" привлекала внимание к работе. За несколько недель брошюра пережила пять изданий. Она была переведена также на английский, французский, итальянский и русский языки.
В своей работе Рентген, в числе прочего, рассказывал о том, как можно получить новые лучи при помощи трубки Гитторфа или другого подобного же прибора, а также характеризовал проницаемость различных предметов, использованных в его опытах. Так как физика газового разряда тогда была еще не разработана и природа новых лучей по-прежнему оставалась загадочной, он назвал их "Х-лучами".
Под влиянием господствующего учения об эфире Рентген склонялся к признанию того, что здесь речь идет о продольных волнах в эфире: в отличие от световых и электрических волн, которые считались поперечными волнами. Как заметил его ученик Иоффе, это была, по-видимому, единственная ошибка, которую когда-либо допустил Рентген.
Впрочем, исследователь высказал только предположение. Вопрос о природе лучей не стоял для Рентгена на первом? плане. Он ограничился тщательным описанием открытого явления. В начале 1896 года он заметил в письме своему бывшему ассистенту Цендеру: "Какова природа лучей, мне совершенно неясно, и являются ли они в действительности продольными лучами света, для меня это второстепенный вопрос. Главное - факты".
Природа открытых Рентгеном лучей была объяснена еще при его жизни. Они оказались электромагнитными колебаниями, как и видимый свет, но с частотой колебаний во много тысяч раз большей и с соответственно меньшей длиной волны. Они образуются путем преобразования энергии при столкновении катодных лучей со стенкой трубки, причем безразлично, состоит ли она из стекла или металла, и распространяются во все стороны со скоростью света.
В своем "предварительном сообщении" Рентген доказал, что невидимые человеческому глазу Х-лучи действуют на фотопластинку. С их помощью можно делать снимки в освещенной комнате на фотографическую пластинку, заключенную в кассету или завернутую в бумагу.
Время экспозиции составляло при тогдашнем фотослое, который обладал малой чувствительностью и не предназначался для особенностей рентгеновских лучей, от 3 до 10 минут. Однако именно фотографическое действие новых лучей вызвало наибольший интерес. Вопреки намерениям Рентгена его очень скоро даже переоценили. "Для меня фотографирование было средством для достижения цели, а теперь это делают главным", - жаловался он уже в начале 1896 года в одном из писем.
Открывающиеся новые возможности фотографирования сам Рентген, во всяком случае, осветил первым. Одновременно со своей специальной публикацией он в январе 1896 года послал друзьям, коллегам и научным институтам некоторые свои фотографии как приложения к тексту.
Фотографии возбудили интерес и вскоре стали так популярны, что при чтении докладов демонстрировались только под стеклом и в рамках, так как иначе они бесследно исчезали.
К самым ранним, технически великолепным снимкам, которые сделал сам Рентген, относятся буссоль, ящик из дерева с заключенными в нем разновесами и левая рука госпожи Рентген, сфотографированная 22 декабря 1895 года, за несколько дней до первого сообщения.
Распространение публикации Рентгена и его фотографий вызвало такую сенсацию, которой не случалось в истории естествознания со времени сообщения Галилея об открытии спутников Юпитера. Даже великолепные эксперименты Герца семь лет назад не дали стольких поводов для разговора.
Физики во всех институтах бросились к приборам, чтобы повторить опыты Рентгена. Ранее известный только узкому кругу коллег профессор из маленького франконского университета за одну ночь стал наиболее популярным физиком, даже одно время самым знаменитым естествоиспытателем в мире.
Рентгена радовали письма с признанием его научных заслуг, которые он получил от Вильяма Томсона, Стокса, Пуанкаре, Варбурга, Кольрауша, Больцмана и других знаменитых исследователей. Он сам, однако, не содействовал признанию своего открытия вне мира специалистов: не из личной скромности, а из деловых соображений.
Как и многие немецкие ученые-специалисты XIX столетия, Рентген был противником "популяризации" науки. Он опасался, что научные достижения будут опошлены. По этой причине сам он никогда не выступал с популярными сообщениями или докладами перед широкой аудиторией - в отличие от Либиха, Бунзена, Гельмгольца, Маха, Больцмана, Оствальда, которые были авторами популярных работ, не говоря уже о Геккеле, своей всемирной славой обязанного более своим популярным книгам об эволюционном учении, чем своим большим монографиям по зоологии.
При практическом значении открытия Рентгена и при его непосредственном воздействии на многие сферы повседневной жизни интерес к нему со стороны широчайшей общественности был неизбежен.
Совершенно случайно первое сообщение в прессе о новых лучах появилось в венской газете. Это впоследствии привело к ошибочному заключению, что открывший Х-лучи - австриец. Рентген послал несколько фотографий и своему бывшему товарищу студенческих лет в Цюрихе Францу Экснеру в Вену. Физик Эрнст Лехер, который тогда преподавал в Праге, увидел эти фотоснимки при посещении Экснера, попросил их на короткое время и показал своему отцу, издателю венской газеты. Уже на следующее утро там появилось подробное сообщение о новых лучах под крупной шапкой "Сенсационное открытие", где особенно подчеркивалась его ценность для медицины.
Этим было положено начало. Сообщения в газетах хлынули потоком.
В Германии первыми об открытии новых лучей и их исследователе сообщили "Франкфуртер Цайтунг" и "Фоссише Цайтунг". В английских и американских газетах сообщения были иногда по-базарному крикливо приукрашены. Открытие Х-лучей часто приветствовалось только лишь как открытие в фотографии, которое позволяет при закрытой кассете фотографировать непрозрачные предметы. При этом порой были случаи забавного непонимания. Так, одна лондонская фирма начала рекламировать нижнее белье, защищающее от Х-лучей, а в сенат одного из американских штатов был внесен законопроект, требующий запретить употребление Х-лучей в театральных биноклях.
Повсюду говорили о новых лучах. Открывший их был героем дня: предметом удивления и почитания, жертвой шуток и карикатур.
Уже в середине января Рентген был вызван ко двору в Берлин. Перед кайзером и придворным обществом он сообщил о своих лучах и показал некоторые опыты. 23 января 1896 года он выступал в переполненном зале своего института в Вюрцбурге перед Физико-медицинским обществом. Это был единственный доклад такого рода. В заключение почтенный почти 80-летний анатом Альберт фон Кёлликер под аплодисменты собравшихся предложил в будущем вместо "Х-лучи" говорить "рентгеновские лучи".
Рентген, собственно, не возразил, однако из скромности не присоединился к этому предложению. Он придерживался ранее избранного названия "Х-лучи", даже после 1912 года, когда Лауэ, Фридрих и Книппинг раскрыли тайну их природы. Название "рентгеновские лучи" распространилось главным образом в странах немецкого языка. В англосаксонских странах предпочитают более короткое и легче произносимое название "X-rays".
У специалистов всего мира открытие Рентгена нашло беспримерный литературный отклик. Только в 1896 году было опубликовано в общей сложности пятьдесят книг и брошюр и свыше тысячи научных статей о рентгеновских лучах. При этом Германия отнюдь не была в числе первых. Научно-популярные статьи и газетные заметки, появлявшиеся во всем мире, в счет не идут.
Рентген был очень угнетен шумихой вокруг его открытия. "Я никому ничего не говорил о своей работе, - писал он Цендеру, - только своей жене я поведал, что делаю нечто, о чем люди, если они это узнают, скажут: "Рентген, видимо, сошел с ума". Первого января я рассылаю отдельные отрывки, и тут начинается чертовщина! Венская пресса первой начала дуть в рекламные фанфары, и другие последовали за ней. Мне через несколько дней дело опротивело, я не узнавал в сообщениях собственную работу". И он заключает, смиряясь с неизбежностью: "Постепенно я привык к шумихе, но буря стоила времени, целых четыре недели я не мог вернуться к опыту. Другие люди могли работать, только я не мог. Вы не представляете себе, как это происходило".
Кем же был этот немецкий физик, чье имя так быстро стало известно каждому и которого сегодня знает любой ребенок? И почему именно ему удалось сделать такое открытие?
Вильгельм Конрад Рентген родился 27 марта 1845 года в Леннепе, близ Дюссельдорфа. Его отец был состоятельным торговцем и владельцем фабрики сукна. Мать, умная и разбирающаяся в делах женщина, была родом из Амстердама. Сын ее очень уважал. "Вопрос: "Как бы действовала или говорила в том или ином трудноразрешимом случае моя мать? - часто выводил меня на верный путь", - писал он позднее своему молодому сотруднику. Когда Вилли было три года, отец по неизвестным причинам перенес местопребывание своего предприятия в Голландию. Мальчик посещал сначала частную школу в Апельдоорне, потом своего рода техническое реальное училище, или "промышленную школу", в Утрехте.
По желанию родителей он должен был стать торговцем и позднее, как единственный сын, наследовать и продолжить сукновальное дело.
О школьных годах Рентгена известно мало. Из-за безобидной проделки, в которой он принял лишь косвенное участие, он был исключен из школы. Его попытка экстерном сдать экзамены на аттестат зрелости в другом учебном заведении более высокого ранга не удалась. Тем самым поначалу для него был закрыт путь в высшую школу. В Утрехтском университете он присутствовал на некоторых естественнонаучных лекциях как вольнослушатель.
По совету одного швейцарского инженера, с которым он случайно познакомился, осенью 1865 года Рентген отправился в Цюрих, чтобы там начать изучение машиностроения в Высшей технической школе. Там не требовался аттестат зрелости. Но для тех, кто не имел его, предусматривался специальный вступительный экзамен. На нем тридцать лет спустя провалился молодой Эйнштейн, который прибыл в Цюрих по тем же причинам и при схожих обстоятельствах. За хорошие оценки по естественнонаучным предметам, которые Рентген привез из утрехтского реального училища, он был от этого экзамена освобожден.
Три года Рентген изучал машиностроение на механико-техническом отделении. Особый интерес он проявил к прикладной математике и технической физике. Его учителями были математик Кристоффель, чьи исследования спустя десятилетия сыграли свою роль в становлении общей теории относительности, и великий термодинамик Клаузиус. Он посещал также лекции по литературе, искусству и истории. Хуже обстояло дело с чертежами.
По окончании научно-инженерного курса Рентген обратился к экспериментальной физике, которой он до сих пор еще не занимался вплотную. Он следовал совету физика Августа Кундта, прибывшего в то время в Цюрих. Уже в 1869 году, через год после инженерного экзамена, он получил за статью по теории газа степень доктора философии. В отзыве на его диссертацию отмечаются "добротные знания, самостоятельный творческий талант в области математической физики".
Кундт почувствовал в юноше, работающем с такой научной добросовестностью и так самокритично относящемся к полученным результатам, будущего специалиста прецизионной физики. Он предложил ему место ассистента.
При всей склонности к науке Рентген ни тогда, ни позже не был кабинетным ученым. Он охотно работал в лаборатории. Но он также охотно и с ранних лет занимался греблей и альпинизмом, наряду с коньками увлекался санным спортом, любил лошадей и был страстным охотником.
Швейцарским горам, которыми он восхищался еще будучи студентом, он остался верен всю жизнь. Свыше сорока раз объехал он Швейцарию. Со своей женой, с которой он познакомился еще студентом в Цюрихе, он особенно часто посещал Энгадин, а в Понтрезине они были достоянными гостями.
Когда Кундт в 1870 году принял приглашение в Вюрцбургский университет, он взял Рентгена своим ассистентом. Так в 25 лет Рентген впервые приехал в город, который спустя четверть столетия станет местом его величайшего открытия.
Несмотря на свои отличные успехи по специальности и двойной диплом высшей школы, Рентгену не удалось добиться допуска к конкурсу на доцентуру. В Цюрихском университете при присуждении докторской степени на отсутствие аттестата зрелости великодушно закрыли глаза. В вюрцбургской Alma mater царили строгие порядки, против которых было бессильно и заступничество Кундта.
Таким образом, счастьем для Рентгена и его дальнейшего научного развития было то, что его шеф уже через два года, в 1872 году, был приглашен во вновь созданный Имперский университет в Страсбурге. Эта высшая школа была свободна от академических пережитков. При поддержке крупного химика, специалиста по красителям, будущего лауреата Нобелевской премии, Адольфа фон Байера молодому физику удалось в 1874 году получить право на преподавание, несмотря на отсутствие аттестата.
Уже через год Рентген стал профессором математики и физики в Высшей сельскохозяйственной школе в Гоенгейме. В этом учебном заведении, в котором у него не было возможностей для экспериментальной работы, он оставался только два семестра, затем он вернулся в Страсбург как экстраординарный профессор математической физики.
То, что Рентгену доверили этот предмет, показывает, что его уровень соответствовал теоретическим требованиям физической науки того времени. Он, конечно, не был физиком-математиком в собственном смысле, и вся его любовь была отдана экспериментальному исследованию, но необходимыми физику математическими вспомогательными средствами он владел, без сомнения, свободно. В остальном же Рентген, подобно Фарадею, обладал способностью представлять содержание физических теорий в осязаемо наглядных формах. По словам Арнольда Зоммерфельда, он не нуждался "в математическом костыле". В его рукописях формулы встречаются редко.
В 34 года - в 1879 году - Рентген получает кафедру экспериментальной физики в университете Гисена. В этот период он опубликовал относительно немного. Но его работы показали смелое и образцово чистое экспериментаторское искусство и были очень многосторонни по своей тематике. Рентген не был узким специалистом. Но он преимущественно занимался вопросами электромагнетизма и оптики, то есть областями, к которым относятся его позднейшие великие открытия.
Охотнее всего Рентген работал с простыми приборами. С их помощью он достигал результатов высочайшей точности. Подобно Герцу, Маху, Оствальду и другим естествоиспытателям уходящего XIX века, он обладал высокоразвитыми ремесленными навыками. Он отлично умел строить сам аппараты, необходимые для исследования и преподавания. При этом он изобрел немало приспособлений, о которых сообщал в специальных публикациях. Так, например, на протяжении десятилетий в физических лабораториях платинированные стаканы паялись по инструкции, составленной Рентгеном.
Рентген всю жизнь высоко ценил ремесло и как развлечение, и как противовес умственному труду. Ему казалось преимуществом то, что радость успеха здесь не заставляет себя ждать. "Я всегда находил, - писал он в последние годы, - что механическая работа именно в то время, когда дух занят менее приятными вещами, может принести настоящее удовлетворение. Всегда сразу видишь готовый и желаемый результат своих усилий, а в духовной области это далеко не всегда происходит так быстро".
Этот взгляд напоминает слова Эйнштейна, который однажды сказал: "Теперь я знаю, почему есть столько людей, которые охотно колют дрова. Эта деятельность всегда позволяет тотчас же увидеть результат".
В Гисене Рентген сделал важное открытие. Основываясь на электродинамике Фарадея - Максвелла, он обнаружил магнитное поле движущегося электрического заряда. Тем самым он создал существенную предпосылку для обоснования теории электронов. Открытое Рентгеном явление Лоренц назвал "рентгеновским током". Это было самым большим достижением исследователя до обнаружения Х-лучей. Этого, однако, было бы уже достаточно, чтобы считать его значительным физиком.
Следует также назвать работы по физике кристаллов, сделанные в гисенские годы. В их числе исследование электрических свойств кварца. Пристрастие к кристаллам и физике кристаллов Рентген сохранил до конца жизни. Кристаллы казались ему воплощенной закономерностью природы.
Рентген любил работать уединенно, поэтому не удивительно, что его тогдашний ассистент Людвиг Цендер узнал об открытии рентгеновского тока лишь из протоколов заседания Берлинской Академии наук. Рентген, даже привлекая своего помощника к снятию некоторых показаний приборов, не сказал ему, о чем идет речь.
Рентген, когда он избирал себе какую-либо проблему, писал Цендер, работал всегда тайком, не давая кому бы то ни было возможности понять методы его работы. Это своеобразие ученого объясняет, почему об истории открытия Х-лучей известно так мало.
Через десять лет успешной исследовательской и преподавательской деятельности Рентген был приглашен в Вюрцбург, после того как он ранее отклонил предложения из Иены и Утрехта. Теперь он как профессор возвратился в тот университет, который двадцать лет назад, руководствуясь своими правилами, отказал ему в приват-доцентуре. Рентген стал преемником знаменитого физика-экспериментатора Фридриха Кольрауша, который пользовался всемирным признанием как специалист по физической измерительной технике и автор учебника практической физики.
В вюрцбургские годы до открытия Х-лучей Рентген опубликовал семнадцать работ. Они касаются исключительно экспериментальных исследований. Свои специальные публикации он старался рассылать коллегам во всем мире. Перечень адресов ученых, с которыми он обменивался публикациями, охватывает около ста имен. Среди зарубежных коллег были Аррениус, Лоренц, Рэлей, Роуланд, Тиндаль, Вильям Томсон и Ван-дер-Ваальс Можно сказать, что Рентген поддерживал научные связи почти со всеми известными физиками и физико-химиками того времени.
В 1894 году Рентген был избран ректором университета. Его ректорская речь была посвящена истории физики в Вюрцбурге. Она была гимном исследованию фактов. Эксперимент, говорил он, является могущественнейшим рычагом, с помощью которого мы можем отвоевать у природы ее тайны, он постоянно должен образовывать "высочайшую инстанцию" в решении вопроса о том, сохранить ту или иную гипотезу или отказаться от нее. Каждое явление должно быть прежде всего как можно более точно во всех частностях подвергнуто наблюдению и описанию; лишь после этого можно отважиться на истолкование 8 ноября 1895 года Рентген сделал открытие, которое принесло ему всемирную известность. Если при этом случай и играл определенную роль, то все же это достижение не было бы возможно без блестящей критически воспитанной способности наблюдения, которую исследователь приобрел за многие десятилетия экспериментальной работы.
"История науки учит, - говорится в приветственном адресе Берлинской Академии наук Рентгену, - что в каждом открытии своеобразно сочетаются заслуга и удача, и многие непосвященные, вероятно, склонны в этом случае большую часть приписывать удаче. Но тот, кто постигнет своеобразие Вашей творческой личности, поймет, что именно Вам, свободному от всех предубеждений исследователю, сочетающему законченное искусство эксперимента с высочайшей научной добросовестностью и внимательностью должно было выпасть счастье сделать это великое открытие".
Рентген опубликовал о своих Х-лучах три небольшие статьи. За первым сообщением в конце декабря 1895 года, собственно свидетельством о рождении рентгеновских лучей, в марте 1896 года последовала вторая заметка, в которой прежде всего рассматривалась способность новых лучей делать воздух и другие газы проводниками электрического тока. Третье, и последнее, сообщение появилось годом позже, в марте 1897 года. В нем ученый изложил свои наблюдения над рассеиванием Х-лучей в воздухе. Ему не удалось, несмотря на все старания, доказать их преломление. Это было сделано лишь спустя полтора десятилетия его учениками Вальтером Фридрихом и Паулем Книппингом при экспериментальной проверке гениального предсказания Лауэ.
Одним из немногих источников сведений по истории открытия рентгеновских лучей является беседа, которую Рентген имел в январе 1896 года с сотрудниками одного из американских журналов.
Ученый продемонстрировал своим посетителям по порядку все важнейшие эксперименты с лучами. Он также рассказал в общих чертах о своей опытной установке и описал то, что он наблюдал вечером 8 ноября. На вопрос репортера, что он подумал при вспышке кристаллического экрана, Рентген ответил: "Я исследовал, а не думал".
Это был классический ответ физика, целиком и до конца преданного эксперименту и исследованию фактов, который отвергал все спекуляции и избегал поспешных обобщений.
Конечно, в своем открытии Рентген опирался на результаты других исследований, и в первую очередь на теоретические исследования Гельмгольца и экспериментальные работы Герца и Ленарда, чьи "прекрасные опыты" он с признанием отмечал в первой статье о своем открытии. Рентген очень точно знал эти работы, так как добросовестно и регулярно следил за физической литературой. Его необычайная начитанность в специальных вопросах признается всеми, кто его близко знал.
Приборы, при помощи которых Рентген сделал свои открытия, были созданы и апробированы до него другими, прежде всего Гитторфом, Круксом и Гольдштейном Здесь следует упомянуть также имя Ленарда, несмотря на то что, судя по всему, Х-лучи были открыты без помощи "трубки Ленарда".
Все эти исследователи уже задолго до Рентгена получали при своих экспериментах рентгеновские лучи, не догадываясь об этом Ленард, который не мог не заметить их, не пытался исследовать "признаки непонятных побочных явлений".
После опубликования первого сообщения Рентгена обнаружилось, что уже в 1890 году в одном американском институте был случайно получен рентгеновский снимок лабораторных предметов. Физики, однако, не зная, как истолковать это явление, не приняли его во внимание и не исследовали причины этого странного фотографического эффекта.
Оценивая достижение Рентгена, Макс фон Лауэ писал: "Насколько велико было открытие Рентгена, можно понять из того, что большое число других, часто выдающихся, физиков экспериментировали до Рентгена с теми же самыми вспомогательными средствами и тем не менее не могли открыть этих лучей. Подобное наступление на совершенно не изученную область требует, кроме острого глаза, также большого мужества и самообладания, которое дает возможность, несмотря на радость и возбуждение в связи с первым открытием, сохранить спокойствие и умственную ясность. Рентген должен был много потрудиться, чтобы между 1895 и 1897 годами написать три статьи, которые настолько исчерпывали предмет, что целое десятилетие не могло прибавить ничего /нового. С какой гениальной тщательностью были написаны эти статьи! Я знаю лишь очень мало сочинений об открытиях, которые содержат так мало упущений. У Рентгена все было в полном порядке".
Открытие, сделанное Герцем за семь лет до этого, подтверждало уже известную, но еще не доказанную и оспариваемую теорию. Практических результатов оно вначале не дало. В отличие от этого достижение Рентгена принесло нечто совершенно новое, не предвиденное ни одним физиком, и оно могло быть сразу же и непосредственно практически использовано в области техники и медицины. Рентген первый осознал важность своего открытия в этих направлениях.
Фотоснимком руки он уже в декабрьские дни 1895 года выявил значение новых лучей для медицинской практики. В первом сообщении он также обратил внимание на применимость своих лучей для проверки производственной обработки материалов. В третьем сообщении он привел в подтверждение этого снимок двустволки с заряженным патроном; при этом были отчетливо видны "внутренние дефекты" оружия. Довольно быстро рентгеновские лучи получили применение в криминалистике, искусствоведении и других областях.
Быстрее всего рентгеновские лучи проникли во врачебную практику. Уже в 1896 году они стали использоваться для целей диагностики. Физик Вилли Вин, в то время доцент Берлинского университета, первый руководил такими исследованиями в Берлинском военном госпитале. Вначале новые лучи применяли главным образом для установления переломов. Но вскоре сфера их применения значительно расширилась.