100 великих научных открытий

Лишь в 1912 г. ее пересмотрел британский оружейник Хайрем Максим: в связи с крушением «Титаника» он инициировал разработку ультразвукового локатора для «прощупывания» крупных препятствий по курсу кораблей — мол, именно такой способ помогает летучим мышам обходить потенциально опасные объекты. Правда, Максим думал, будто зверьки, взмахивая крыльями, издают инфразвук частотой 15 Гц, однако в 1920-х британский врач Х. Хартридж выяснил: мышиные звуки ближе все-таки к высокочастотным волнам.

В 1938 г. гарвардские ученые Джордж Пирс и Дональд Гриффин подтвердили выводы Хартриджа. Пирс сконструировал прибор для улавливания ультразвука, Гриффин поднес к этому устройству летучую мышь — и в аппарате послышался громкий треск. После Гриффин рассудил, что способность рукокрылых летать на звук должна называться эхолокацией — ведь ее принцип полностью отвечает радиолокации.

Рентгеновское излучение

В начале 1896 г. немецкий физик, профессор и ректор университета Вюрцбурга Вильгельм Конрад Рентген (1845–1923) сообщил об удивительном открытии — «всепроникающих» икс-лучах. Эта неожиданная находка не только позволила медикам визуально оценивать состояние внутренних органов пациента, не делая разрезов, но и подстегнула открытие радиоактивности.

За два года до того Вильгельм начал наблюдать, как происходит электрический разряд в стеклянной вакуумной трубке. Для этого трубка подключалась к источнику тока, и между двух электродов внутри нее возникало сильное напряжение, в результате чего катод (отрицательно заряженный электрод) испускал мощный поток электронов. Однажды вечером, когда в лаборатории был уже выключен свет, а Рентген стоял на пороге, в глаза ему бросилось что-то светящееся. Присмотревшись, ученый понял, что это экран, покрытый слоем кристаллов синеродистого бария, который обычно реагировал только на ультрафиолет. Между тем вакуумная трубка оказалась не выключенной из сети, и ученый нажал на выключатель. Кристаллы тут же погасли. Из любопытства Вильгельм возобновил питание трубки — экран снова засветился. Получается, во всем виновата трубка, подумал Рентген. Но что же происходит? До экрана от нее целый метр, да и футляр по идее не должен пропускать катодные лучи наружу…

Заинтригованный, ученый взял в руки бариевый экран и стал ходить с ним из одного угла лаборатории в другой, наблюдая за его состоянием. Экран показал, что загадочные лучи не отклоняются от своего направления, а спокойно проходят сквозь любые предметы. Тогда физик подставил под невидимые лучи собственную руку — и на экране возникло изображение скелета. Рентгену захотелось зафиксировать это изображение, но под воздействием излучения фотопластинка засветилась.

Как ни странно, ученый решил не спешить с обнародованием результатов своих наблюдений, а прежде досконально изучить, откуда берутся лучи (сам Рентген назвал их икс-лучами — за таинственность) и какими свойствами они обладают. На два месяца он закрылся в лаборатории, чтобы экспериментально проверить все свои догадки и гипотезы, и в конечном счете убедился, что излучение исходит именно от вакуумной трубки — точнее, из той ее области, куда падают катодные лучи.

Первая статья, посвященная Х-излучению, была разослана во все европейские университеты аккурат накануне нового, 1896 года. Еще два месяца Рентгену понадобилось на то, чтобы выяснить: любой предмет, на который попадают катодные лучи, начинает испускать икс-лучи. А те, в свою очередь, отрывают электроны от внешних атомных оболочек веществ и превращают нейтральные атомы в положительно или отрицательно заряженные ионы. Кроме того, ученый усовершенствовал трубку-излучатель — сделал так, чтобы поток электронов от алюминиевого катода направлялся на платиновый анод (положительный электрод) и Х-лучи исходили именно оттуда. Излучение стало еще интенсивнее, и в таком виде рентген-аппарат сохранился до наших дней. (Правда, чуть позже в качестве катода стали использовать раскаленную спираль из вольфрама, а анод изготовлять из железных пластин.)

Работа Рентгена заинтересовала не только узкий научный круг, но также медиков, техников и простых обывателей. Вместе с тем она разожгла спор о природе излучения: одни ученые утверждали, что икс-лучи представляют собой ровный поток частиц-корпускул, другие же полагали, будто это волны, подобные световым лучам. Спор утих лишь после того, как экспериментально было доказано: рентгеновское излучение распространяется волнами и просвечивает насквозь не то что людей, а даже кристаллы. Это открытие дало возможность исследователям выяснить, в чем разница между структурой кристаллического тела и некристаллического (например, кварца и кварцевого стекла), как меняется решетка кристалла, когда его нагревают и охлаждают, сжимают и растягивают, не смещены ли атомные цепочки в металлах.