Восхождение человечества

Двухсоткратное увеличение позволяет рассмотреть отдельную пору кожи при белом дневном свете. Чтобы получить более подробную информацию, нам потребуется еще более короткая длина волны. Значит, пора переходить к следующему типу волн — к ультрафиолетовым. Если бы человеческий глаз был способен видеть в ультрафиолете, то мы могли бы наслаждаться призрачным флуоресцентным пейзажем.

Построенный на этом принципе ультрафиолетовый микроскоп позволяет рассмотреть клетку в невидимых глазу сверхкоротких лучах, увеличивая ее изображение в три с половиной тысячи раз — при таком увеличении видны отдельные хромосомы. Однако это — предел, потому что свет не позволяет разглядеть человеческие гены в хромосоме.

Чтобы двигаться дальше, мы должны снова сократить длину волны, достигнув длины рентгеновских лучей. Однако они настолько всепроникающи, что у нас не получится сфокусировать их, а значит, мы не сумеем собрать рентгеновский микроскоп. Таким образом, мы должны довольствоваться тем, что можем направить эти лучи на объект и получить своего рода тень. Детальность будет зависеть от способности луча проникать внутрь материи. Например, зубной врач, чтобы проанализировать состояние зубов, изучает вид костей черепа на рентгеновском снимке. Подобное свойство рентгеновских лучей сделало их очень популярными почти сразу после открытия в 1895 году. С этого времени физика и медицина пошли рука об руку, а первооткрыватель и отец-основатель прикладной науки Вильгельм Конрад Рентген в 1901 году был удостоен первой Нобелевской премии по физике.

Обследование тела в рентгеновском излучении стало популярным почти сразу же после открытия этих лучей Рентгеном.

Одно из первых оригинальных пластинок Рентгена, на которой снят человек в обуви и с ключами в карманах брюк.

Удача в науке значит очень много, потому что иногда она заменяет собой долгие размышления и исследования, позволяя почти случайно разглядеть то, что, кажется, увидеть невозможно. Рентген не сумел увидеть отдельный атом, потому что он слишком мал и не отбрасывает тени даже при такой короткой длине волны. Тем не менее однажды рентгеновские лучи образовали узор, в котором в 1912 году Макс фон Лауэ сумел увидеть положение атомов. Иначе говоря, немецкий физик изобрел способ, благодаря которому ученые смогли изучать расположение атомов в кристаллах. Дифракционные картины, образуемые рентгеновскими лучами, проходящими через кристаллы, получили название лауэграммы. Они принесли двойную пользу: во-первых, послужили подтверждением реальности атома, во-вторых, доказали электромагнитную природу рентгеновских лучей.

Рентгеновские лучи образуют регулярный узор, по которому может быть воссоздано положение атомов.

Картина дифракции рентгеновских лучей на кристалле ДНК.

Позволю себе небольшое отступление от темы. Рассмотрим электронные микроскопы, в которых лучи настолько концентрированы, что затруднительно назвать их волнами или частицами.

Эти приборы работают по такому принципу: электронная пушка открывает огонь по объекту очерчивая его силуэт, словно метатель ножей, выступающий на ярмарке. Самый маленький объект, который мне доводилось видеть в такой микроскоп, — атом тория. Зрелище было неповторимым и захватывающим. Тем не менее его изображение выглядело нечетким, словно обозначенный ножами метателя силуэт девушки на ярмарочном стенде. Значит, даже самые энергичные электроны не позволяют получить четкий контур. Совершенное изображение так же далеко от нас, как свет далеких звезд.

Таким образом, мы подходим к ключевому парадоксу познания. Каждый год человек изобретает все более точные приборы для наблюдения природы. Однако когда мы изучаем данные, полученные с их помощью, то видим расплывчатые и невнятные изображения, по которым ничего нельзя понять. И так случается всегда, когда нам кажется, что мы уже на грани великого открытия.

Парадокс познания возникает не только на атомарном уровне. Наоборот, он становится только убедительнее, если перейти к большему масштабу — уровню человека или даже планеты. Позвольте доказать это на примере построенной в 1807 году астрономической обсерватории Карла Фридриха Гаусса из Гёттингена. С тех пор ее инструменты непрерывно совершенствовались.