Открытия, которые изменили мир

Как человек, допоздна засидевшийся на работе, открыл примечательный «новый вид лучей»

Пятничным вечером в ноябре 1895 г. уважаемый немецкий физик Вильгельм Рентген, оставшись в одиночестве в своей лаборатории, решил немного подурачиться. Он задумал пропустить электричество через закупоренную грушевидную стеклянную трубку и посмотреть, как ее края начнут испускать зловещее флуоресцентное свечение. Рентгена никак нельзя было назвать легкомысленным человеком. Пятидесятилетний ректор Вюрцбургского университета опубликовал уже более 40 научных работ, посвященных разным физическим вопросам. До недавнего времени он не проявлял интереса к экспериментам с «электрическими разрядами», но теперь его любопытство пробудила странная находка, о которой сообщил другой физик.

Уже более 30 лет физики знали, что, пропуская высоковольтный электрический ток через вакуумную трубку, можно создать в ней отрицательный полюс — катод, — который будет испускать невидимые «лучи», заставляющие трубку светиться. Эти лучи, вполне логично, назвали «катодными», хотя никто точно не знал, что они собой представляют. Сегодня мы называем их электронами — это заряженные частицы, окружающие атом и создающие своим движением поток электричества. Но тогда катодные лучи были загадкой, и когда в начале 1890-х физик Филипп Ленард открыл их новое свойство — способность проходить сквозь алюминиевое окошко в стеклянной трубке и протягиваться на несколько сантиметров за ее пределы, — многие ученые, включая Рентгена, были заинтригованы.

В тот исторический вечер, 8 ноября 1895 г., Рентген всего лишь пытался повторить эксперимент Ленарда, однако счастливое стечение обстоятельств привело его к судьбоносному открытию. Во-первых, он решил накрыть стеклянную трубку (трубку Крукса) плотным картоном и погасить в комнате свет, чтобы лучше рассмотреть люминесцентное свечение, когда лучи пройдут сквозь алюминий и появятся за пределами трубки. Во-вторых, он по случайности оставил на другом столе маленький светочувствительный экран.

Рентген выключил свет, пропустил заряд через трубку Крукса и увидел, что рядом с ней на расстоянии нескольких сантиметров появилось слабое свечение. Но вдобавок произошло кое-что совершенно неожиданное. Еще одно пятно зловещего желтовато-зеленого свечения появилось в темноте в нескольких метрах от трубки. Рентген почесал затылок, проверил оборудование и повторил опыт. Странное свечение снова появилось на другом конце комнаты. Он включил свет и тут же увидел, откуда оно исходит: от лежащего на столе светочувствительного экрана. Рентген переместил экран, снова пропустил разряд через трубку Крукса и еще несколько раз проверял и перепроверял свою находку, пока наконец не вынужден был признать, что глаза его не обманывают. Из трубки Крукса исходили какие-то «лучи». Они достигали экрана и заставляли его светиться. Более того, это явно были не катодные лучи, поскольку расстояние от трубки до экрана составляло около 2 метров — в 25 раз больше того расстояния, которое могли покрыть катодные лучи.

За изучением этих лучей Рентген засиделся допоздна, а затем посвятил их исследованию еще полтора месяца. Вскоре он понял, что расстояние, которое способны покрыть невидимые лучи, — на самом деле наименее примечательное их свойство. Во-первых, когда он направлял лучи на светочувствительный экран, тот светился, даже если был повернут обратной стороной. Это означало, что лучи проходят через экран насквозь. Могут ли они проходить через другие твердые предметы? В ходе следующих экспериментов Рентген выяснил, что лучи легко проникают через две колоды карт, деревянную болванку и даже книгу объемом в 1000 страниц, неизменно достигая экрана и заставляя его светиться. Впрочем, плотные материалы, например свинец, могли полностью или частично блокировать лучи, и от этого на экране появлялись тени.

Во время этих экспериментов Рентген и сделал свое главное и самое потрясающее открытие. В какой-то момент, пропуская лучи через очередной предмет, чтобы определить, сможет ли тот их остановить, он вдруг с изумлением понял, что видит на экране не только тень собственных пальцев, сжимающих предмет, но и внутри них очертания… своих костей. Так Рентген подошел к эпохальному открытию. Он уже знал, что материалы разной плотности способны в разной степени поглощать лучи, но это был совсем новый поворот. Если объект состоит из деталей разной плотности — как человеческое тело, состоящее из костей, мускулов и жира, — лучи, проходящие сквозь него, будут бросать на экран тени разной яркости, таким образом обнаруживая внутреннее строение объекта.