Изобретение, перевернувшее мир: рентгеновские лучи

Работа Рёнтгена заинтересовала Экснера настолько, что он немедленно показал ее коллегам, среди которых оказался молодой физик Эрнст Лехер. Тот рассказал о работе Рёнтгена своему отцу, редактору венской газеты Neue Freie Presse, и в воскресенье 5 января сообщение о невидимых лучах, иллюстрированное тем самым фото, появилось у него на первой странице. Уже 6 января лондонская Chronicle оповестила об открытии английскую публику. В тот же день сообщение появилось в нью-йоркской The Sun, а спустя четыре дня — в New York Times. 12 января до нее снизошла лондонская Times, редакторы которой поначалу сочли, что речь идет просто о новом методе фотографирования.

Открытие оказалось совершенно неожиданным для современников, тем не менее его приняли с огромным энтузиазмом. Уже в 1896 году новые лучи упоминали в 49 брошюрах и 1044 статьях. Это был триумф мирового масштаба.

Вильгельм Конрад Рёнтген родился 27 марта 1845 года. Его отец был состоятельным суконщиком — фабрикантом и торговцем в немецком городке Леннепе, в 40 км от Дюссельдорфа. Через три года после рождения Вилли его семья переехала в нидерландский город Апелдорн и приняла голландское гражданство. Когда Вильгельму исполнилось 16 лет, отец отправил его в Утрехт, в классическую гимназию, которая должна была стать трамплином к университетской скамье. Для поступления в университет требовалось предъявить гимназический аттестат (Matura) и сдать вступительные экзамены.

Однако Вильгельм аттестата не получил. Одноклассник однажды нарисовал на доске карикатуру на нелюбимого преподавателя. Взбешенный наставник потребовал, чтобы оскорбитель немедленно сознался. Поскольку весь класс молчал, Вильгельм взял вину на себя (по другой версии, просто отказался назвать виновника). Учитель пожаловался директору, и Вильгельма исключили из гимназии с волчьим билетом. Это означало, что он никогда не получит аттестата — во всяком случае, в Голландии.

Впрочем, на этот случай в Утрехтском университете существовала специальная процедура вступительных экзаменов. Вильгельм хорошо подготовился, но случилось так, что отвечать ему пришлось гимназическому преподавателю, голосовавшему за его исключение, и он Рёнтгена с треском провалил. Все пути к университетскому образованию оказались перекрыты, и в конце декабря 1862 года Вильгельм поступил в двухлетнее техническое училище, которое благополучно закончил. В 1865 году он несколько месяцев посещал Утрехтский университет в качестве вольнослушателя. Но такие занятия не открывали дороги к диплому, а значит, и к академической карьере, о которой мечтал юноша.

И тут Вильгельму повезло. Приятель, сын швейцарского инженера, посоветовал ему поступить в Высшее техническое училище в Цюрихе (то самое, кстати, которое в 1900 году окончил Альберт Эйнштейн). Вильгельма зачислили сразу, поскольку он представил бумаги из Утрехтского университета, свидетельствующие о его блистательных успехах в науках. Учился он прекрасно и в 1868 году был выпущен с дипломом инженера-механика.

В годы учебы Вильгельм подружился с молодым, но уже известным профессором физики Августом Кундтом, в лаборатории которого выполнял учебные практикумы. Под влиянием Кундта (и по совету основателя термодинамики Рудольфа Клаузиса, который читал в училище лекции) молодой Рёнтген решил посвятить жизнь физике. В 1869 году он защитил докторскую диссертацию в Цюрихском университете, основой которой стали результаты экспериментов с газами, выполненные на последнем курсе под руководством профессора механики Густава Зёнера. После защиты Кундт взял Рёнтгена в ассистенты.

Август Кундт стал добрым ангелом Рёнтгена на многие годы. В 1870 году он получил кафедру физики в университете Вюрцбурга и переехал туда вместе со своим помощником. Через два года Кундт и Рёнтген перебрались в Страсбургский университет, где Рёнтген получил право преподавать. В 1888 году он вернулся в Вюрцбург в качестве полного профессора и директора университетского Физического института. В 1894 году университетский сенат избрал его ректором.

Казалось, что Рёнтген достиг высшей точки своего жизненного пути. Две завидные административные должности, созданная его трудами научная лаборатория, одна из лучших в Германии, репутация блестящего многостороннего физика-экспериментатора, десятки статей. Еще до возвращения в Вюрцбург, будучи профессором экспериментальной физики Гиссенского университета, он открыл, что при движении диэлектрика в электрическом поле возникает электрический ток (великий голландский теоретик Гендрик Антон Лоренц назвал его током Рёнтгена). Рёнтген занимался изучением тепловых свойств жидкостей и кристаллов, исследовал магнетизм, проводил измерения пироэлектрических и пьезоэлектрических явлений — всего и не перечислить. У него были прекрасные руки, и он обычно сам придумывал и собирал приборы для опытов и лекционных демонстраций.

Оставалось спокойно работать вплоть до почетной отставки и пенсии. Однако жизнь Рёнтгена радикально изменилась вскоре после 50-летия.

В июне 1894 года Рёнтген заинтересовался экспериментальными результатами только что скончавшегося первооткрывателя электромагнитных лучей Генриха Герца и его ассистента Филиппа Ленарда. В начале 1890-х Герц обнаружил, что катодные лучи (см. врезку) проходят через тонкие листочки металла (ранее было доказано, что металлические пластинки их не пропускают). Ленард изготовил разрядную трубку с окошком, герметично затянутым алюминиевой фольгой. Вакуум внутри трубки сохранялся, так что катодные лучи нормально генерировались. Используя в качестве индикаторов вещества, флюоресцирующие под воздействием катодного излучения, Ленард обнаружил, что оно выходит из трубки, но проходит в воздухе считанные сантиметры.

Рёнтген хотел проверить эти результаты, и осенью 1895 года взялся за эксперименты с разрядной трубкой собственной конструкции. Поначалу работа шла вполне рутинно, но 8 ноября произошло историческое событие.

Рёнтген страдал частичной цветовой слепотой, поэтому он не только зашторивал окна своей лаборатории, но и обертывал разрядную трубку черной бумагой — так было легче наблюдать флюоресценцию. Иначе он, пожалуй, и не заметил бы слабого свечения, исходящего от листка бумаги на рабочем столе, отстоящем на пару метров от включенной разрядной трубки. Приблизившись, он увидел, что зеленым светится буква А, написанная раствором цианоплатинида бария.

Рёнтген был озадачен. Катодные лучи никак не могли преодолеть расстояние от трубки до стола. И все же причина свечения крылась именно в трубке, поскольку при отключении тока свечение пропадало. И вот тогда, в величайший момент своей жизни, он решил исследовать этот феномен с помощью пластинок, покрытых платиносинеродистым барием.

Рёнтген практически не выходил из лаборатории полтора месяца. Эксперименты поглотили его настолько, что в первую неделю он даже ничего не записывал — неслыханная вещь для немецкого физика. Многократно повторяя серии опытов и попутно совершенствуя конструкцию разрядной трубки, Рёнтген убедился, что открыл ранее неизвестное излучение. Не зная природы этого явления, он назвал его Х-лучами. Это название все еще применяется в англоязычных странах, однако по примеру Германии их обычно именуют рентгеновскими лучами.

В ходе экспериментов Рёнтген убедился, что излучение исходит из того участка трубки, куда падал пучок катодных лучей (он изменял траекторию пучка с помощью магнита и определял, где сильнее светится пластинка-индикатор). Ученый выяснил, что излучение не только заставляет флюоресцировать бариевый препарат, но и засвечивает обернутые в черную бумагу фотопластинки. Рёнтген заметил, что Х-лучи проникают сквозь различные среды. Именно тогда он сделал знаменитую фотографию деревянного ящика, в котором просматриваются металлические гирьки-разновесы.

Рёнтген с самого начала подозревал, что его лучи родственны видимому свету, и посему пытался исследовать особенности их отражения и преломления. К сожалению, его приборы не обладали такими возможностями. С полной убедительностью волновая природа рентгеновских лучей была продемонстрирована только в 1912 году, когда будущий Нобелевский лауреат Макс фон Лауэ и его студенты Пауль Книппинг и Вальтер Фридрих обнаружили их дифракцию на кристаллических решетках.

Рёнтген работал без лаборантов и долго не рассказывал о своем открытии коллегам-физикам (первым, кто о нем узнал, был его друг — зоолог Теодор Бовери). 22 декабря он позвал в лабораторию жену и сделал рентгеновский снимок ее левой руки, который вскоре облетел всю мировую прессу. Впрочем, еще до этого Рёнтген видел изображение костей собственной руки, помещенной между трубкой и флюоресцирующим экраном.

Тогда же ученый решился на публикацию. Он написал десятистраничную статью и передал ее секретарю Физико-медицинского общества, которого и попросил озаботиться ее срочной публикацией. Как уже говорилось, 28 декабря статья появилась в «Ведомостях Физико-медицинского общества» города Вюрцбурга. Дальнейшее принадлежит истории.

Рёнтген продолжал заниматься новыми лучами еще больше года. В марте 1896 года он опубликовал вторую статью, а ровно через год — третью и последнюю. Больше он к ним не возвращался.