Вы понимаете, чтó предложил сделать ничего не подозревавший Ампер? Электромагнит! Но, поглощенный спорами из-за своего открытия, расстроенный ими, он даже не оценил того, что сказал. И, к сожалению, никто из присутствующих также не понял его замечания, даже Араго, которому уж, как говорится, и карты в руки. Причем Ампер и Араго даже поговорили о том, что, чем больше колец в спирали, тем сильнее должно быть намагничивание; оба согласились с этим и… преспокойно прошли мимо изобретения электромагнита. А эта честь досталась английскому преподавателю физики Вильяму Стерджону, который в 1825 году наконец-то догадался сделать то, что уже давно было сделано и только ждало человека, который сумел бы найти этому невезучему изобретению практическое применение. Зато когда в Лондоне был продемонстрирован первый электромагнит, поднимавший груз весом более трех килограммов и отпускавший его, как только электрическая цепь размыкалась, все ученые — даже великие — изумлялись, как дети, новому чуду. Им бы в пору изумиться, как это они почти пять лет спокойно работали с соленоидом Ампера, не понимая, что держат в руках.
Доклад Араго о намагничивании, доклады Ампера, продолжавшиеся еще несколько недель, работы других ученых, пока молчавших или говоривших туманными намеками, держали академию в состоянии постоянного напряжения — что еще будет? Кто еще из ученых мужей, сейчас вроде бы спокойно слушающих докладчика, ошарашит на следующем заседании каким-нибудь новым открытием?
Эти ожидания не были напрасными. 30 октября член академии Жан Био, тот самый, что председательствовал в комиссии, проверявшей открытие Вольты, и профессор физики Феликс Савар доложили о том, что им удалось вывести математический закон, описывающий опыт Эрстеда. Изящным экспериментом, в котором исключалось действие на стрелку магнитного поля Земли, они доказали, что ток действует на магнит перпендикулярно кратчайшему расстоянию между проволокой и стрелкой, а сила взаимодействия обратно пропорциональна этому расстоянию.
Первая формула, появившаяся наконец среди общих слов, подводившая под качественные наблюдения количественную основу, подстегнула Ампера. В конце концов, он математик более, чем физик, и кому, как не ему, попытаться вывести формулу к собственному закону.
Математическая разработка теории электродинамики заняла немало времени. Формулу в самом общем виде, по существу эскиз к своей конечной знаменитой формуле, Ампер сообщил на заседании академии 10 июня 1822 года. А в полном виде, в том, в котором мы пользуемся ею и сейчас, формула была опубликована в 1823 году в специальном сочинении. С тех пор, вот уже сто пятьдесят лет, она служит основой всех электротехнических расчетов. Каждый из нас, еще в школе, или в институте на экзаменах, или потом в научной или инженерной деятельности, вычислял силу взаимодействия токов по формуле Ампера. Многие физики отмечали ее огромное значение для науки, ее универсальность, проницательность ее автора, но, пожалуй, лучше других сказал знаменитый английский физик Максвелл: «Исследования Ампера, в которых он установил законы механического взаимодействия электрических токов, принадлежат к числу самых блестящих работ, которые были проведены когда-либо в науке. Теория и опыт как будто в полной силе и законченности вылились сразу из головы „Ньютона электричества“. Его сочинение совершенно по форме, недосягаемо по точности выражений и в конечном счете приводит к одной формуле, из которой можно вывести все явления, представленные электричеством, и которая навсегда останется основной формулой электродинамики». Много хороших слов сказано в этом отрывке открывателем электромагнитного излучения о своем французском коллеге, но самый большой комплимент, какой мог позволить себе английский физик, — назвать Ампера «Ньютоном электричества».
А великий французский ученый, прославивший свою страну больше, чем иные политические деятели, вынужден был тратить свои последние деньги на покупку необходимого оборудования; вынужден был, забросив работы по электродинамике и сжав зубы, идти униженно просить начальство Парижского университета, чтобы ему дали какую-нибудь добавочную нагрузку, чтобы подзаработать хоть несколько сотен франков. Иногда ему давали ее, но ту, которую он ненавидел больше всего в жизни и которую хуже других мог исполнить: его отправляли инспектором в какой-нибудь далекий департамент на три-четыре месяца, чтобы он, объезжая город за городом, проверял расходы училищ — на мел, чернила, мебель, чтобы он контролировал знания учеников, устраивал им экзамены, проверял склонения, спряжения, переводы с латыни. Он мучился от своего бессилия, от необходимости тратить драгоценное время на совершенно идиотские занятия, которые по плечу любому инспектору, но что он мог сделать! Не ехать? Но его излишняя щедрость, необходимость самому оплачивать печатание своих трудов, поскольку писал он их великое множество по разным областям знаний, все это не позволяло ему отказываться от скромного побочного дохода. Но мало того, что он переносил страдания во время поездок: когда он возвращался в Париж, они не кончались, с него требовали отчеты, бумажки, циркуляры, — с него, который даже свои великие законы писал стоя, наспех, настолько он не мог творить, привязанный к одному месту. Об этой его слабости знали все — и университеское руководство, даже министр, но они умышленно заставляли его выполнять все бюрократические формальности.
Этих чиновников ничуть не смущало, что они отнимают время и силы у одного из лучших сынов Франции; им доставляло садистское удовольствие ставить на место ученого-оригинала — пусть не воображает о себе бог знает что.
А он не воображал. Он был чрезвычайно, до болезненности скромен. Конечно, он знал цену своим открытиям, но, к сожалению, не мог заставить других оценить их по достоинству и своевременно. А когда это наконец произошло, «Ньютона электричества» уже не было в живых — в 1836 году он умер по дороге на юг, где надеялся поправить свое никуда не годное здоровье.
Другому творцу электротехники, Эрстеду, повезло больше. В 1829 году датское правительство в благодарность за его заслуги перед наукой и страной назначило его директором Политехнической школы в Копенгагене, и он мог спокойно заниматься науками, не перебиваясь случайными заработками.
Правда, он уже не сделал ничего столь же значительного, как его первое открытие, но некоторым образом помог рождению еще одного открытия. И тоже случайного.
Я уже говорил, что Эрстед отправил отчет о своем открытии всем крупным физикам. Неизвестно, послал ли он брошюру своему приятелю Томасу Зеебеку; скорее всего, нет, потому что тот был медиком, а не физиком, но Зеебек все же имел возможность ознакомиться с достижением своего друга, поскольку состоял членом Берлинской академии и на одном из заседаний сообщение Эрстеда было оглашено. Не знаю также, что побудило Зеебека заняться повторением опытов по электромагнетизму — чувство дружбы, любознательность или пробудившийся вдруг серьезный интерес к физике. Он долгие годы занимался частной медицинской практикой в Иене и Нюрнберге, в академию был избран лишь за два года до открытия Эрстеда; но кто его знает, может, за эти два года, присутствуя на заседаниях, где обсуждались успехи физической науки, он почувствовал к ней вкус. Впрочем, не надо забывать, что в те годы огромной пропасти между медициной, химией и физикой еще не было, и, кстати, сам Эрстед начинал тоже как фармацевт на медицинском факультете. Поэтому не исключено, что Зеебек руководствовался, помимо дружеского участия, смешанного с любопытством, еще и формулой: «если смог он, почему не смогу я».
Надо отдать ему должное: он смог повторить опыт своего датского друга. Проводил он эксперимент, как и следовало, с помощью вольтова столба, и все шло как по писаному, но, когда он убрал приборы со стола, то, помимо чувства удовлетворения, осталось на душе какое-то смутное беспокойство. Словно он что-то должен вспомнить, а что, не знает. Не раз потом возвращался Зеебек мыслями к этому опыту, и каждый раз какое-то неясное чувство беспокоило его: ну что, что здесь не так, чего не хватает? Да вроде всего хватает — стрелка-то отклоняется. И лишнего ничего вроде нет. Компас нужен? Нужен. Соединительный провод нужен? Нужен. Вольтов столб? Тоже нуж… Стоп. Вот здесь, где-то здесь. Но что? Проклятая память! Ведь что-то хочется вспомнить. Столб как столб — две пластинки, прокладка, смоченная кислотой. Вся Европа работает на таких столбах, без них вообще бы не было современной физики. Если бы не гениальный Вольта… О господи, наконец-то! Вот оно. Вспомнил. Надо же так мучиться! Вольта — вот в ком все дело. Что значит — плохо учил физику. Ведь первые опыты Вольты — две металлические пластины без всякой жидкости, и ток тем не менее образовывался.
Теперь Томас наконец сформулировал свою ускользавшую целый год мысль: а что, если попробовать получить магнетизм в проволоке, соединив два металла без жидкости, как это делал Вольта? Интересно, отклонится в этом случае стрелка? Или для нее имеет значение происхождение электричества?
Зеебек взял две пластинки, медную и висмутовую, и присоединил их к проводам мультипликатора. Это нехитрое устройство, его изобрел немецкий физик Швайгер сразу же после сообщения от Эрстеда. Намотанная в несколько слоев и покрытая шелковой изоляцией проволока намного усиливала магнитное действие тока.
Когда Зеебек первый раз прикоснулся концами провода мультипликатора к сложенным пластинкам, магнитная стрелка не шелохнулась. Томас расстроился и обрадовался одновременно. Почему же не получается? Неужто имеет значение природа тока? Это ведь новое открытие. А может, просто контакт плохой? На всякий случай Зеебек решил еще раз повторить опыт, плотно прижав провода к пластинкам. Он наложил пальцы на их концы — и стрелка дрогнула. Он сильнее прижал пальцами провода — стрелка повернулась на несколько градусов. Ага, вот в чем дело: плохой контакт. Он смочил пальцы, чтобы улучшить контакт — стрелка отклонилась, но ровно на столько же. Опять чертовщина какая-то! Ведь смачивание всегда улучшает проводимость. Взял бумагу, намочил, наложил на концы проводов, прижал сверху руками. Вообще никакого эффекта. Просто мистика! Вынул бумагу из-под рук — пошла стрелка. Снова вложил — неподвижна. Да-а, опять тупик.
А что, если попробовать не бумагу, а стекло или металл? Взял два стеклышка, прижал ими провода к пластинкам, сверху надавил пальцами. Никакого впечатления. Раздосадованный тем, что ничего не понимает, собрался уж убрать руки, как вдруг заметил — дрогнула стрелка. И пошла, пошла потихонечку отклоняться. А сквозь металл? То же самое: сначала никакого эффекта, через некоторое время эффект налицо.
Через некоторое время… Что же происходит за это время? Вроде бы ничего не происходит, нагревается только стекляшка или железка от руки, и все. Так, так. Нагревается. А в первом опыте рука сразу была теплой. Может, в этом все и дело — в тепле руки? Зеебек берет спиртовку, подносит ее к проводам, и магнитная стрелка сразу же резко поворачивает. Вот оно что! Теплота. Разность температур рождает в проводнике магнетизм. Значит, он, Томас Иоганн Зеебек, до пятидесяти лет ничем не прославивший себя и свой родной город Ревель (Таллин), открыл новое, замечательное явление — термомагнетизм.
Шел 1821 год. Зеебек знал, что Эрстед, которому он косвенно был обязан своей случайной находкой, собирается вскоре на два года в Англию. А ему очень хотелось поделиться с ним удачей и обсудить необычные результаты. И Томас, не дожидаясь, пока выйдет из печати журнал со статьей, посылает Эрстеду сообщение о своем открытии. Тот немедля повторил опыт Зеебека и авторитетно подтвердил его. Причем, поскольку Эрстед узнал о новом открытии сразу же, как говорят теперь — из неофициальных источников, то его, Эрстеда, публикация даже обогнала сообщение самого автора. Разумеется, Эрстед сослался на приоритет своего друга. Но пошел в своих опытах дальше него.
Прежде всего Эрстед соорудил целый столб из металлических пар — наподобие столба Вольты, только без прокладок. Вскоре стало известно, что такой же столб построил и французский академик Жан Фурье. И он также пришел к выводу, что столб этот, являющийся, по существу, не чем иным, как новым источником электричества, следует называть не термомагнитным, а термоэлектрическим.
Но автор открытия неожиданно уперся — он не желал, чтобы обнаруженное им явление называли иначе, чем термомагнетизм. Напрасно ученые многих стран доказывали в своих работах, что рождающееся вследствие разности температур электричество — самое обычное, такое же, как в столбе Вольты, что и действие оно оказывает точно такое же, в частности, разлагает химические вещества, дает искру при замыкании, — Зеебек не желал никаких перемен и еще по меньшей мере два года оставался в плену своих заблуждений. Это не мешало ему, правда, и дальше исследовать новое явление и даже обнаружить, что отклонение магнитной стрелки можно получить не только нагреванием пластинок, но и охлаждением. Однако в отличие от открытий Вольты, Эрстеда, Ампера новое открытие надолго осталось лишь забавным парадоксом. И хотя таким способом уже получали электрический ток, а в 1834 году бывший парижский часовщик Жан Пелтье вызвал обратное явление — с помощью электрического тока охладил стержень, составленный из двух металлов, создав прообраз современного холодильника, — «эффект Зеебека», как назвали термоэлектричество, так и оставался эффектным эффектом — да простится мне такой каламбур.
Вот, собственно, и замкнулась цепь открытий, начавшихся в тот день, когда заболела жена Гальвани и врачи прописали ей… хотя об этом я уже говорил. Все они были сделаны с использованием вольтова столба, все они были сделаны учеными, работавшими примерно в одни годы, все они составляют основу современной физики. Некоторые из этих ученых знали друг друга лично, иные состояли в переписке или просто следили за взаимными успехами по публикациям, но все относились друг к другу с огромным уважением, как и подобает пионерам новой области науки, хорошо знающим, как трудно идти впереди других, прокладывать дорогу во тьме, среди зависти, недоверия, равнодушия чиновников от науки. Поэтому каждое новое открытие, каким бы легким или случайным оно ни казалось, — это подвиг. Недаром же история бережно хранит имена первооткрывателей.
Может показаться, что за двадцать пять лет, прошедших после открытия Гальвани, в науке было слишком много случайностей. Так это или не так, мы обсудим несколько позже, после того, как познакомимся еще с несколькими великими открытиями, также причисляемыми к разряду случайных.
И начались они так же, как и те, о которых я рассказывал: с одного случайного наблюдения, сделанного малоизвестным профессором. Во всяком случае, когда журналисты перепутали его имя, это заметили немногие. И так же, как открытие Гальвани, оно вызвало сенсацию не только среди ученых, но и среди людей, далеких от науки. Так же, как электричество, обнаруженное итальянским медиком, новое явление было названо именем открывшего его немецкого физика. Так же, как гальванический ток, оно повлекло за собой и новую цепь открытий. И так же, как Гальвани, автор этого открытия не смог понять его суть и еще долго держался своих старых представлений.
Только было все это ровно сто лет спустя.
Глава пятая
Поздний вечер 2 января 1896 года. В редакции венской газеты «Нейе фрейе прессе» («Новая свободная пресса») заканчивается обычный рабочий день. Газетные полосы сверстаны, подписаны в печать, отправлены в типографию. Еще несколько часов — и разносчики побегут по улицам, выкрикивая заголовки основных статей.
Однако не суждено было этим статьям увидеть свет ранним утром 3 января. Совсем иное будут выкрикивать продавцы газет, удивляясь небывалому спросу.
Когда ротационные машины уже начали печатать тираж, в типографию позвонил главный редактор и взволнованным голосом приказал остановить машины и освободить первую полосу — сейчас будет прислан новый материал. Нетрудно представить себе переполох в типографии. Уж не война ли началась? Подобные замены, связанные с нервотрепкой и добавочными расходами, делались лишь в исключительных случаях. А что произошло сегодня, какой материал пришлют из редакции взамен снятого?
То, что через час принес запыхавшийся курьер, изумило даже старых наборщиков, которых не проймешь ничем. Какие только сообщения ни набирали они за свою жизнь, но такого они еще не видели. Не статья даже потрясла их, они и не всё в ней поняли, а вчитываться было некогда, газета и так запаздывала, — фотография; фотография, с которой предстояло сделать клише; фотография, на которой — господи, даже дух захватывает! — видна кисть руки; не сама рука, как у всех живых людей, а кости, как у скелета. И на средней фаланге безымянного пальца — силуэт обручального кольца. Просто жуть берет!
Утром венцы были ошеломлены. Через всю первую страницу шел заголовок, напечатанный аршинными буквами: «Сенсационное открытие», и подзаголовок: «Недавно в ученых кругах специалистов Вены настоящую сенсацию вызвало сообщение об открытии, которое сделал Вильгельм Конрад Рентген, профессор физики в Вюрцбурге. Если сообщение оправдается, то в руках человечества окажутся эпохальные итоги точнейших исследований, которые приведут к замечательным последствиям как в области физики, так и в области медицины».
Надо признать, что и в самом аншлаге, и в тексте идущей далее статьи журналист сумел верно обрисовать и суть открытия, и его будущность. Это не так часто случается, и уже через день Лондонское телеграфное агентство доказало справедливость столь пессимистического утверждения, переврав фамилию автора открытия, а англичанам он стал известен вначале как Роутген.
Впрочем, до того ли было журналистам! Важно было успеть передать сногсшибательную новость, пока не обскакали конкурирующие издания. И за несколько первых дней 1896 года над Европой и Америкой прокатился буквально тайфун газетных сообщений, будоражащих даже самое сильное воображение. Не было, кажется, газеты, которая не напечатала бы тот исторический снимок кисти руки, принадлежавшей, как потом выяснилось, жене профессора, Берте Рентген.
А автор нашумевшего открытия сидел, запершись у себя в лаборатории, не принимая корреспондентов и прочих визитеров, и продолжал как ни в чем не бывало изучать новое необычное явление, открытое им два месяца назад, 8 ноября 1895 года.
8 ноября вечером Вильгельм Конрад Рентген, профессор Физического института при университете города Вюрцбурга, почувствовал желание поработать еще немного перед сном.
И, сказав жене спокойной ночи — на случай, если задержится, он отправился к себе в лабораторию. Далеко идти не надо было, находилась она в этом же здании, этажом ниже. Там, естественно, никого уже не было, и можно было спокойно заняться своими делами, не отвечая на вопросы ассистентов.
Как и многие немецкие физики, Рентген работал в то время с катодными лучами. Они не были какой-то новостью в физике, ибо открыты были сто пятьдесят лет назад. Еще в 1748 году было замечено, что в стеклянной трубке, из которой откачан воздух, при пропускании электрической искры вспыхивает как бы северное сияние — всполохи огня. Сто лет спустя аналогичное явление наблюдал Майкл Фарадей, когда подвел ток от электрической машины к стеклянной трубке с разреженным воздухом. Внимательный Фарадей отметил, что из положительного электрода анода исходит таинственное фиолетовое свечение, протянувшееся шлейфом почти до самого катода, который также мерцал в темноте. Еще через двадцать лет немецкий ученый Плюкер, добившийся сильного разрежения в стеклянной трубке, заметил, что светится не только катод, но и стекло, расположенное вблизи него. Еще через десять лет после этого ученик Плюкера — Гитторф вставил между катодом и фосфоресцирующим стеклом твердый предмет и заметил, что он отбрасывает тень. Из чего он сделал вывод, что таинственные невидимые лучи испускает катод. Так физики познакомились с катодными лучами.
Никто поначалу не мог понять, что они из себя представляют, хотя свойства их постепенно изучались. Установили, что они исходят из катода, если через разреженное пространство трубки пропускать электрический ток, даже слабый, лишь бы он был большого напряжения. Обнаружили, что движутся катодные лучи прямолинейно, как и световые, но отклоняются магнитным полем. Показали, что металл, из которого сделан катод, не играет роли. Пришли к выводу, что лучи переносят энергию, поскольку, если сфокусировать их на тонкую фольгу, фольга нагревается до красного каления.
На основании части этих свойств английские физики во главе с сэром Вильямом Круксом, которому удалось изобрести много разных по форме катодно-лучевых трубок, до сих пор так и называемых трубками Крукса, высказали предположение, что катодные лучи — поток каких-то отрицательно заряженных частиц или каких-то молекул. А немецкие физики, возглавляемые известным ученым Генрихом Герцем, полагали, что катодные лучи — какая-то разновидность электромагнитных волн. Не удивляйтесь этой дискуссии — электрон еще не был открыт, и поэтому о потоке электронов, фигурирующем ныне в каждом школьном учебнике, не могло быть и речи.
За четыре года до описываемых событий Генрих Герц открыл еще одно любопытное свойство катодных лучей: они, оказывается, проходили сквозь тонкие слои металла. Это было хорошо видно по зеленоватому свечению стекла, содержащего примеси урана, — оно флюоресцировало, когда на него клали тонкую пластинку золота, но оставалось темным, если перед ним ставили тонкую слюду.
А всего за год до 1895 года ученик Герца Филипп Ленард, развивая опыты своего шефа, сумел даже вывести пучок катодных лучей из трубки. Он сделал на ее конце отверстие и закрыл его тонкой алюминиевой фольгой, чтобы не нарушался вакуум. И сквозь эту фольгу и пробивались на белый свет катодные лучи. Однако воздух с нормальным давлением был для них слишком вязкой средой — они пролетали сквозь воздух не больше одного сантиметра. На основании этого, а также исходя из толщины фольги, Ленард решительно заявил, что катодные лучи не могут быть никакими частицами, так как самые малые из известных тогда частиц были атомы и их размеры не позволили бы им проникнуть сквозь слой металла. А электромагнитные волны, напротив, могли сие проделать преспокойно.
Вот почему профессор Рентген и занимался, подобно многим его коллегам, катодными лучами. Вот почему на его лабораторном столе стояли индукционная катушка и трубка Крукса — неизбежный реквизит почти всех физиков того времени. Точнее, столов в кабинете было пять и приборов тоже больше, чем два, но историческую роль суждено было сыграть именно этим приборам да еще небольшому экрану, покрытому кристаллами платиносинеродистого бария. Он применялся в лабораториях для изучения флюоресценции; стоило поставить его на солнечный свет или осветить ультрафиолетом или катодными лучами, и кристаллы начинали светиться. Да, я забыл еще одну деталь: футляр из черного картона; ему тоже суждено стать историческим.
Сколько раз пользовался этими вещами Рентген, но ни разу еще, наверное, случай не сводил их в совместной комбинации. А если и сводил, то, верно, не хватало каких-то иных компонентов удачи, собравшихся наконец вместе, чтобы открыть новую эру в физике. Может быть, темноты?
Половина приборов в этой комнате сделана руками профессора — он не гнушался быть и стеклодувом, и слесарем, и механиком, и электриком; настоящий физик-экспериментатор должен уметь делать все. Он и делал все, с тех пор как в 1888 году получил здесь место профессора.
Долог был путь к этой должности.
Он должен был получить ее еще в 1872 году, когда его кандидатуру предложил университетскому руководству профессор Август Кунд, его учитель. Но старинный немецкий университет, числящий свое основание с 1402 года, не пожелал иметь в профессорах человека без среднего образования. Да, да, у Рентгена, у знаменитого Рентгена, чье имя нынче знает любой человек на земле, у ученого, получившего первую Нобелевскую премию по физике, не было свидетельства об окончании средней школы!
Он учился в ней и собирался закончить, как и подобало его сверстникам, но случился неприятный инцидент, и из школы его исключили. Такое и сейчас нередко в школах всего мира. Кто-то из учеников нарисовал на доске карикатуру на учителя, а учитель подумал, что это сделал Вилли Рентген, а Вилли и не подумал оправдываться, хотя нарисовал ее не он, и вот результат — за дерзость исключить.
Сначала Вилли, естественно, расстроился, не столько из-за исключения, сколько из-за несправедливости; потом поуспокоился немного и решил, что не все еще потеряно, можно сдать выпускные экзамены экстерном. Он засел за книги, основательно проработал все по программе и пришел на экзамен, уверенный в своих знаниях. Он и ушел с него, по-прежнему уверенный в них, но — без аттестата. Его экзаменатором оказался тот самый преподаватель, на которого была нарисована карикатура.
Так будущий великий физик лишился возможности поступать в высшее учебное заведение. И этим он был очень огорчен. Зато отец его — не очень. Все мужчины в семье Рентгенов, в трех поколениях, были фабрикантами-суконщиками. Отец надеялся, что и Вилли придет в фирму, с дипломом ли, без него, не все ли равно, в конце концов. Торговать можно и без диплома. Но Вилли не хотел торговать, он хотел учиться. В высшем учебном заведении. Но поступить туда без аттестата нельзя, а аттестата у него нет, и оставалось одно — становиться коммерсантом, а он этого не хотел, он хотел учиться, и получался заколдованный круг, из которого не было выхода.
Но в один прекрасный день — прекрасный не только для Вилли, но и для всего человечества — молодой Рентген узнал случайно, что в городе Цюрихе в Швейцарии образован новый Политехнический институт. Причем устроен он на совершенно ином принципе, чем все другие высшие учебные заведения: его можно посещать вольнослушателем. Выбирай лекцию по вкусу — и ходи на здоровье. Но основное, но главное, но самое важное: для вольных посещений не обязательно иметь аттестат зрелости.
Так в 1865 году на машиностроительном факультете Цюрихского политехнического института появился двадцатилетний вольнослушатель, знакомством с которым через тридцать лет будут гордиться его однокашники.
Дальше все пошло прекрасно: годы учения, защита диплома, звание инженера-машиностроителя, защита диссертации, звание доктора философии — и перед двадцатичетырехлетним Рентгеном открыты все дороги: хочешь обратно в коммерсанты — но уже «герр доктор» и на почетную должность в фирме, хочешь в науку — пожалуйста.
А чего же хотел сам Вилли? Могу сказать: он вначале не знал. Но пусть лучше он сам признается в этом, я процитирую его письмо, написаное много позже, где он вспоминает свое душевное состояние 22 июня 1869 года, когда он получил степень доктора философии со следующим отзывом на диссертацию: «Работа представляет более чем достаточное доказательство соответствующих познаний и способности к самостоятельной исследовательской деятельности в области математической физики». Вот что он писал в письме: «Мы (то есть сам Рентген и его будущая жена Берта. —
Так у профессора Августа Кундта появился новый помощник, преданный физике, преданный ему лично и готовый следовать за ним куда угодно. Судьбе в лице герра профессора было угодно, чтобы Вилли последовал в Вюрцбург, где Кундт, приглашенный в старинный университет, получил большую научную свободу. Так, во всяком случае, ему казалось до 1872 года, до тех пор, пока он не предложил своего ассистента Рентгена на вакантную должность профессора кафедры физики. Тут-то оказалось, что, несмотря на громкое имя Кундта — а он был известен всей Европе, а тем боле всей Германии, — несмотря на все это, дирекция университета не сочла возможным утвердить предложенную им кандидатуру по причинам уже известным.
У Кундта был твердый характер и железные принципы; он поставил вопрос так: или город Вюрцбург будет иметь двух профессоров физики, или ни одного.
Бюрократизм, освященный вековыми традициями, оказался сильнее здравого смысла, и профессор со своим верным ассистентом упаковали чемоданы. К счастью, Кундт был слишком известен, чтобы искать работу — она сама искала его, и слишком привязан к Рентгену, чтобы тот сам заботился о своей судьбе; и вскоре оба они работали в стенах Страсбургского университета.
Через три года Рентген получил повышение, стал приват-доцентом, а еще через три года — профессором. Но уже не в Страсбурге и уже без Кундта — его пригласили в Сельскохозяйственную академию в Гогенхейм. А потом Гиссенский университет — профессор кафедры физики, а потом приглашения из Иены и Утрехта, а потом еще и из — да, да! — из Вюрцбурга. Забавно, правда? Когда шла речь о каком-то ассистенте Рентгене, они были очень принципиальны, а когда о профессоре Рентгене — без их помощи профессоре, — тут они вдруг стали прогрессивными, демократичными, и вообще: кто старое помянет, тому глаз вон — не так ли, господин Рентген? Что ж, Вильгельм Конрад не был злопамятным, да и когда все это было — шестнадцать лет назад. И он принял предложение Вюрцбургского университета и 1 октября 1888 года вышел на новую работу; впрочем, идти было недалеко — получил он квартиру в том же здании, где находилась лаборатория.
Так утром осеннего дня Рентген впервые отворил двери своей лабораторной комнаты, те самые двери, сквозь которые через семь лет он сделает снимок с помощью открытых им лучей.
Произошло это открытие, как я уже говорил, 8 ноября 1895 года, когда профессор Рентген почувствовал желание еще немного поработать перед сном. Он спустился к себе в лабораторию, сделал то, что собирался сделать, и около полуночи, почувствовав усталость — пятьдесят лет все-таки, — собрался уходить. Окинул привычным взглядом комнату — ничего ли не забыл, погасил свет и уж хотел было закрыть дверь, как вдруг заметил в темноте какое-то странное светящееся пятно. Подошел — светился экран с синеродистым барием. Что за чушь? Солнце давно село, электрический свет не мог вызвать свечения, катодная трубка выключена. Он посмотрел на нее, закрытую черным картонным колпаком, чтоб не пылилась, — бог ты мой, он же забыл ее выключить! Из-за колпака не видно свечения катода, и поэтому он не обратил внимания на свою оплошность. В первый момент он даже начал было ругать себя за нее — непорядок оставлять на ночь включенный прибор, — но, верно, недолго это делал, потому что, как только понял, что подарила ему и миру его забывчивость, должен был благословлять ее.
Не сразу он это понял, не в одно мгновение.
Он нащупал рубильник, выключил его — свечение исчезло. Он включил его вновь — свечение опять возникло. Значит, его вызывает катодно-лучевая трубка. Но каким образом? Катодные лучи могли бы это сделать, если бы они доходили до экрана. Но трубка покрыта картоном, а картон — броня для лучей. И от лампы до экрана больше метра, а такой слой воздуха — тоже броня. Значит, не катодные лучи. Но что же тогда? Ведь сияние появляется только при включении трубки.
Вот, собственно, в этот момент, в этом месте размышлений и началось рождение открытия. Все, что было до этого, все, что наблюдал Рентген, видели до него многие. И тот же Герц, когда ставил на пути лучей листок золота, и тот же Ленард, когда выводил катодные лучи сквозь алюминиевую фольгу; за пятнадцать лет до открытия Рентгена его земляк Гольдштейн описал в своей работе странное явление — свечение флюоресцентного экрана, защищенного от действия прямых катодных лучей. Эта работа была переведена и в Англии, ее читали все физики, кто занимался катодными лучами, а занимались ими почти все физики, и ни у кого не появилась такая наивная мысль, какая появилась у Рентгена: а почему экран светится?
Но это еще не все. За год до Рентгена выдающийся английский физик Дж. Дж. Томсон, которого во всем мире любовно-почтительно называли просто Джи-Джи, по инициалам, писал в статье, что он наблюдал свечение стекла, находящегося на расстоянии более метра от разрядной трубки. Он удивился этому, потому что, как он пишет, «прежде чем попасть на фосфоресцирующее тело, лучи должны были пройти через стеклянные стенки вакуумной трубки и достаточно толстый слой воздуха». Он удивился — и пошел дальше, к своей цели, которую преследовал, к измерению скорости катодных лучей, упустив верную возможность открыть лучи Томсона.
Но и этого мало. Когда открытие Рентгена было опубликовано, когда рентгеновские снимки запестрели на первых страницах газет, американский физик из Пенсильванского университета по фамилии Гудспид схватился за голову: ведь он еще пять лет назад получил похожий снимок! Он вспомнил, что возился тогда с фотопластинками около работающей трубки Крукса, что, проявив на другой день одну из них, увидел на ней удивительно четкую тень, отброшенную на фотоэмульсию непонятно каким предметом, что он решил тогда, что это просто брак эксперимента; он вспомнил все это, и вот тогда и схватился за голову; а потом схватился за ящик со старыми снимками и стал лихорадочно искать ту самую пластинку и нашел ее и убедился, что это не что иное, как самый настоящий рентгеновский снимок, который вполне мог бы называться гудспидовским снимком. Он отдал эту пластинку на суд своих коллег, и было единодушно признано: это действительно первый след рентгеновского излучения, сделанный еще до того, как излучение было открыто. Не знаю, что принимал Гудспид в тот день — поздравления или соболезнования, но надо отдать ему должное, он показал себя мужественным человеком и честным ученым. Он прямо заявил: «В этом открытии мы не можем притязать на приоритет, так как мы открытия не совершили. Мы только просим вас помнить, что за шесть лет до сегодняшнего дня первый в мире снимок был сделан в физической лаборатории Пенсильванского университета». Ну что ж, мы это действительно помним.
Я говорил об отдельных, наиболее известных физиках, просмотревших открытие нового вида излучения, но вот явление, которое знали уже все физики: нельзя оставлять фотографические пластинки вблизи работающей катодно-лучевой трубки — они засвечиваются. И никто из них не задал себе вопрос: почему, почему они должны засвечиваться, если сами катодные лучи не способны оторваться от трубки больше чем на один сантиметр? А ведь этот вопрос должен же был задать себе каждый. Ну, пусть не каждый, пусть один из десяти, даже один из сотни. Так нет ведь, убирали фотопластинки подальше от трубки, и на этом все кончалось. Непонятное стало обыденным, его перестали замечать. Нужно было обладать наивностью и мудростью одновременно, чтобы увидеть необычное в известном явлении и суметь обнаружить его суть.
Этими двумя качествами и обладал Вильгельм Конрад Рентген. Необычность явления он понял довольно быстро; здесь, вероятно, вполне уместно такое слово, как «осенило». Его осенило, что свечение не может вызываться катодными лучами, хотя вроде бы и вызывается именно ими. Это первая компонента открытия; как говорят ученые, необходимая, но недостаточная. Надо еще понять, отчего же светится в темноте экран.
Ответить на такой вопрос чисто умозрительно нельзя. Тут не о чем догадываться. Ведь нет фактов — того строительного материала, из которого и сооружается любая концепция. Кроме того, не надо забывать, что Рентген — экспериментатор. И поэтому, оправившись после первых минут изумления, он начинает экспериментировать. Сначала чисто импульсивно — хватает все, что попадет под руку, потом все более осмысленно. Он словно ощупью приближается к тому моменту полного прозрения, когда он сможет сказать: я открыл новые лучи.
Со стороны это действительно выглядело, как поиски ощупью. Была ночь, Рентген не зажигал света, чтобы не прогнать призрачное сияние, и не снимал колпака с трубки, чтобы быть уверенным, что катодные лучи надежно заперты. Он взял в руки экран, который светился в темноте, и начал эксперимент № 1.
Ученый осторожно передвигается по комнате, держа экран в руках, и смотрит, как далеко можно отойти от трубки, не потеряв яркости свечения. Полтора-два метра.
Эксперимент № 2. Сквозь картон таинственное излучение проходит. А сквозь другие предметы? Ощупью шарит по столу. Книга. Годится. Ставит книгу между трубкой и экраном. Экран светится. Стекло. Годится. Вносит его в магическое пространство. Светится экран. Значит, и стекло не препятствие для новых лучей. Так. Что еще есть под рукой? Колода карт. А она как сюда попала? А, ладно, сейчас это неважно, важна ее проницаемость излучению. Светится экран. Еще что?
Ага, листок станиоля. А он как? Рентген, держа его зажатым между пальцами, подносит к экрану и вдруг видит нечто фантастическое, чего не видел до него ни один человек на свете, от чего у более суеверного захолонуло бы сердце, — он видит на экране силуэт костей своей руки. Он шевелит пальцем и видит, как изгибаются фаланги. Не знаю, отдавал ли он себе отчет в то мгновение, что несет эта жутковатая картина медицине; скорее всего, отдавал, потому что его следующим шагом был шаг к шкафу, где лежали фотопластинки. Если новые лучи, подобно катодным, заставляют светиться экран, то, может быть, они и на фотоэмульсию способны подействовать? Значит, можно закрепить навсегда увиденный только что мираж — скелет живого человека. Так складывается эксперимент № 3.
За окном ночь, жена, наверное, уже спит, как и все добропорядочные люди в Вюрцбурге, как и вся Европа, не подозревающая, что сейчас, в эту ноябрьскую ночь, один из ее лучших сынов, один в ночи и один на один с неизвестностью, добывает для всех остальных людей то, без чего вскоре просто уже не смогут обходиться медицина, металлургия, биология.
В темноте Рентген нащупывает в шкафу пачку фотопластинок, разворачивает черную бумагу, вынимает одну из них, кладет на нее руку и подносит к трубке. Ждет некоторое время, затем отыскивает кювету, бутылку с проявителем, наливает его и опускает в кювету пластинку. Ждет. Долго ждет. Или время тянется медленно? Наконец можно вынимать. Он промывает негатив и переносит его в ванночку с закрепителем. Снова ждет. Темно, в глазах от напряжения пляшут яркие искры… Можно. Рентген включает свет и смотрит на пластинку. Ни-че-го. Темная вуаль. Будто засвечена.
Засвечена? Так вот в чем дело. Вот почему все физики жаловались, что в комнате, где работает катодно-лучевая трубка, нельзя держать фотопластинки. Не катодные лучи вызывали их порчу, а новые, неизвестные. И Рентген для себя пока придумывает им название: Х-лучи. Немного таинственно, но точнее ничего на ум не идет. Потом это название понравится ему, и он перенесет его в научную публикацию и официально предложит именовать впредь открытые им лучи Х-лучами. Но название это мало где привьется, только разве в Америке и во Франции, да еще некоторые физики, получившие эти лучи до Рентгена, но не заметившие их, так и не смогут заставить себя произносить имя коллеги, которому повезло больше, чем им.
Ночь еще не кончилась, а новое случайное наблюдение подсказывает Рентгену эксперимент № 4. Проявляя фотопластинки, он заметил, что не все они засветились одинаково: это зависело от их положения относительно трубки. Значит, лучи расходятся не сферически, не во все стороны, трубка как-то направляет их. Но как?
Разве мыслимо ответить на все вопросы за одну ночь? Ведь с каждым новым экспериментом рождаются и новые вопросы.
Утром обессиленный Рентген ушел наверх, чтобы хоть немного отдохнуть. Он не знал, сколько еще дней и сколько ночей предстоит ему провести в своей лаборатории, пока он поймет, что к чему, но догадывался, что немало: он знал, как неохотно расстается природа со своими тайнами, понимал, как трудно идти первому. Когда все было позади, он подсчитал: пятьдесят суток; он не мог сказать пятьдесят дней — ночи тоже были принесены на алтарь небывалого по темпам и глубине исследования.
Он забыл на это время обо всем: о семье, о здоровье, об учениках, о студентах, только одно существовало в мире, только одним жил.
Он фотографировал в Х-лучах всё, что мог: гири в деревянном ящике, свои руки, затвор охотничьего ружья, игральные карты, доски, дверь кабинета. Но это не была уже суетливая торопливость — он искал связь между природой материала и проникающей способностью лучей.
Может, его следует упрекнуть в излишней скрытности — он никого не посвящал в свою работу, а ведь у него были ассистенты, прекрасные физики, в будущем известные ученые, — Вагнер и Кох. Что это было — недоверие? Или он считал своим долгом самому пройти весь тяжелый путь первопроходца? Или не хотел делить ни с кем славу? Трудно сказать. Скорее всего, все три причины действовали одновременно. И еще четвертая: он сначала не был абсолютно уверен в том, что все так уж здорово получается, он сам признался в этом своему старому другу, профессору Бовери. «Я открыл что-то интересное, — пишет он ему в письме, — но еще не знаю, точны ли мои наблюдения».
Первым человеком, которому Рентген решился продемонстрировать свое открытие, была жена. Она заслужила эту честь: пятьдесят суток она жила в напряженной обстановке, не зная, что делает ее вдруг замкнувшийся муж, из-за чего не спит, что заставляет его сторониться всех людей. Но когда фрау Берта положила руку на фотопластинку, завернутую в бумагу, и подержала ее немного перед работающей трубкой, а потом Вилли вынес ей проявленную фотопластинку и она увидела свою кисть — скелет с обручальным кольцом, подаренным ей двадцать три года назад, на средней фаланге безымянного пальца, то после того, как прошел первый испуг, она поняла, чтó делал ее муж эти пятьдесят дней. Она не могла, конечно, оценить величину его труда, она еще не знала тогда, сколько успел он сделать за это время; когда это узнают ученые, они изумятся: за семь недель Рентген проделал такую работу, что за все последующие годы все другие физики мира уже не смогли прибавить что-нибудь существенное к описанию основных свойств X-лучей.
28 декабря, за три дня до Нового года, Рентген решил, что первая часть работы закончена и ее можно обнародовать. Статья, где описаны результаты всех экспериментов, готова — тридцать страниц текста со скромным названием «О новом роде лучей. Предварительное сообщение». Он вкладывает ее в конверт, кладет туда же несколько фотографий, сделанных с помощью Х-лучей, в том числе и кисть руки своей жены — первый рентгеновский снимок человека, и отправляет все это председателю Физико-медицинского общества Вюрцбургского университета для печати. Статью быстро набрали и выпустили в виде небольшой брошюры.
А дальше Рентген сделал то, что в свое время и Эрстед: он разослал эти брошюры вместе с фотографиями ведущим физикам Европы. И получилось так, что чуть раньше других ее получил венский профессор Экснер, а от него она в этот же вечер попала в газету, и дальше — дальше вы уже знаете, что было.
Один из экземпляров был направлен в Россию. Надо отдать должное нашим физикам: они мгновенно оценили значение этой скромной по размеру посылки. Брошюра была тут же переведена на русский язык; но ученые ознакомились с ней еще до ее выхода из печати. Вечером 22 января 1896 года в физической аудитории Санкт-Петербургского университета состоялся доклад, на котором, помимо устного сообщения о работах немецкого физика, был произведен публичный опыт, представлявший тогда сенсацию, а ныне знакомый каждому из нас. В рентгеновских лучах была сфотографирована рука одного из присутствующих. Десять минут длилась экспозиция, еще какое-то время ушло на обработку фотопластинки, и к концу лекции взору изумленных ученых предстал снимок скелета руки, на котором отчетливо виднелись мельчайшие детали ее строения. И хотя этот снимок ничем не отличался от присланного Рентгеном, он все же произвел бóльшее впечатление; как ни говори, одно дело — когда чудо свершается где-то и кем-то, а совсем другое — когда оно происходит у тебя на глазах. Вероятно, поэтому к русскому переводу брошюры была приложена именно эта фотография.
Мне удалось достать эту брошюру, она сейчас передо мной. Одиннадцать с половиной страниц текста, мистическая фотография на обложке, предисловие профессора И. Боргмана — переводчика и автора фотографии; в предисловии, между прочим, сказано, что, несмотря на то что сам Рентген называет свои лучи Х-лучами, их, по справедливости, следует величать лучами Рентгена.
В брошюре всего семнадцать параграфов, освещающих различные свойства нового вида излучения; это в среднем по полтора параграфа на страницу. Разумеется, одни занимают больше места, другие меньше, но все равно сообщение об открытии, означающем новую эпоху в физике, сделано предельно лаконично — ничего лишнего, никаких эмоций, текст бесстрастен, как и сам ученый.
Только один раз позволяет себе Рентген некое подобие субъективности — в последних строках. Доказав, что его лучи не могут быть ни катодными, ни ультрафиолетовыми, ни световыми, он в конце концов несколько робко спрашивает сам себя: «Нельзя ли новые лучи приписать продольным колебаниям эфира?» И добавляет: «Я должен сознаться, что в течение моего исследования проникся этой мыслью и позволю себе высказать здесь это предположение, хотя очень хорошо сознаю, что оно нуждается еще в дальнейших доказательствах».
Было бы несправедливо упрекать ученого за то, чего он просто не мог сделать; уровень развития физики не позволял вскрыть истинную природу рентгеновских лучей, и неудачу в этом пункте терпели многие физики — и сторонники волновой природы, и сторонники корпускулярной, и продолжалось так целых два десятилетия, пока появившаяся квантовая механика не примирила казавшиеся взаимоисключающими точки зрения и не показала, что излучение Рентгена носит двоякий характер — и в виде волны, и в виде квантов энергии.
Таким образом, последний, семнадцатый параграф нельзя считать ошибочным, истина находилась за пределами возможностей ученого. Пожалуй, только в одном пункте из семнадцати — в пятнадцатом — Рентген не дошел до конца и не сделал, таким образом, еще одно большое открытие. Но это сделали вскоре его ученики, и, хотя великий учитель долго не признавал их результатов, в конце концов он тоже понял свою неправоту и причину своей неудачи. Но об этом открытии речь еще впереди, ибо и оно было сделано в некотором роде случайно.
Открытие Рентгена вызвало, как я уж говорил, огромный резонанс, и мало какое другое открытие так быстро нашло практическое применение. Еще не выветрился запах типографской краски в брошюрах Рентгена, переведенных на многие языки, измученные репортеры еще не потеряли надежды пробиться в дом № 8 по Плехеринг (теперь эта улица называется Рентгенринг), еще раздавались в разных лабораториях возгласы: «Господи, как же это я проморгал!», — а в Америке, в городе Дортмуте, 20 января 1896 года с помощью рентгеновских лучей врачи впервые увидели перелом руки человека. Звали его Эдди Мак-Карти. Бедняга Эдди, он попал в странную ситуацию; с одной стороны, ему явно не повезло — перелом руки не шутка, с другой — ему повезло, что сразу был поставлен верный диагноз, а с третьей… разве думал он когда-нибудь, что его имя войдет в историю, пусть даже таким болезненным образом, но — в историю! Его имя склоняли в газетах, он стал модной фигурой в своем городе, и все из-за того, что за два с половиной месяца до того, как его угораздило упасть, какого-то немецкого физика угораздило ночью пойти поработать.
С тех пор рентгеновские лучи навсегда вошли в арсенал медицины как точнейшее средство диагностики, а позже — и терапии. Только за первый год после открытия было написано сорок девять книг и тысяча статей по этому вопросу. К сожалению, иногда лучи использовали слишком неосторожно — часто и подолгу, не ведая, какую опасность представляют они для живого организма; это стало ясно только после первых несчастных случаев, после первых ожогов и злокачественных заболеваний.
Разумеется, не обошлось и без курьезов. Новые лучи не просто ознаменовали определенный этап в развитии физики — они существенным образом повлияли на психологию людей: стало доступным то, что извечно было недосягаемо; я имею в виду возможность, как говорится, видеть человека насквозь. Это обстоятельство, естественно, стало объектом многочисленных шуток, часто мрачноватых. Так, например, через год после открытия Рентгена, популярный английский журнал «Панч» опубликовал целую поэму о лучах. Она начиналась со следующих строк:
Там есть такие строки:
Я приношу извинения за переводы — они сделаны физиком.
Через полтора месяца после этого еще более популярный американский журнал «Лайф» развил эту тему с присущим американцам размахом. Он напечатал стихотворение, которое называлось «Линии на портрете дамы, написанном X-лучами».
Поделиться книгой: