35
В 1990 году издательство «Наука» в серии «Библиотека «Квант» выпустит книгу «Солнечное вещество». Мы очень советем нашим читателям не пропустить ее. В книгу вошли три научных рассказа замечательного советского физика Матвей Петровича Бронштейна: «Изобретатели радиотелеграфа», «Солнечное вещество» и «Лучи «икс».
ЛУЧИ «ИКС»
(Главы из книги)
М. П. БРОНШТЕЙН
Первая весть
В января 1896 года весь земной шар облепело странное известие.
Какому-то немецкому ученому удалось открыть неведомые дотоле лучи, обладающие загадочными свойствами.
Первое загадочное свойство лучей — они невидимы. Сколько бы вы ни направляли зрене, разгладеть их невозможно. Они никак не окрашены — цвету у них нет.
Второе удивительное свойство — они проходят сквозь плотный картоон, сквозь алюминий, сквозь толстые дocks, сквозь оловянную бумагу. Непрозрачное для них произрачно. От них не скроешься за деревянной стеной, за дверью. Деревянная дверь пропускает их, как стеклянная.
И третье свойство лучей — есть вещества, на которые они производят необычайное действие. Кристаллы платиноцианистого бария, вилLEMENTа, сернистого цинка внезапно вспыхивают ярким светом, чуть только на них упадут невидимые лучи. Под действием невидимых лучей чернет фотографическая плastинка. И самый воздух чудесно меняется, когда его произзывают невидимые лучи: он прибретает новое свойство — способность пропускать электрический ток.
Газеты, напечатавшие известные о лучах, только вскользь упомянули имя человека, который совершил необыкновенное открытие: Вильгельм Конрад Рентген.
С «Изобретателями радиотелеграфа» наши читатели уже могли познакомиться — в федеральском номере «Кванта» за 1987 год был помещен главы из этой книги. А сейчас мы предложаем вам отрывок из книги «Лучи «икс». Публикацию подготовил Г. Е. Горелик.
Осторожный ученый
Вильгельм Конрад Рентген был профессор физики в базарском городнике Вюрцбурге.
Застенчивый профессор, таким голосом читаются свои лекции с кафедры старинного университета, был мало известен даже в своем собственном городе. Зато его хорошего знания ученые всего мира.
Во всех двадцати пяты германских университетах не было ученого, который работал бы добросовестнее, тщательное, осторожнее, чем физик Рентген. Множество явлений изучил он в своей лаборатории, много произвел точнейших измерений. Но далеко не обо всех своих работах, не обо всех своих опытах и открытиях сообщал Рентген в научные журналы. У него было строго правило: он печатал статью о проделанных опытах только тогда, когда был окончательно убежен в их верности и точности. Если оставалось хотя малейшее comнение в правильности опыта, осторожный ученый ничего о нем не писал.
Рентген остергался скороспелых гипотез, поспешных договора, фанта-
36
стических предположений. Он доверял только опыт. «Опыт — высший судья, — говорил Рентген. — Только опыт решает судьбу гипотезы, только опыт дает нам возможность узнать, следует ли сохранить гипотезу или нужно ее отвергнуть. В этом-то и заключается главная сила физики: исследователь природы может быть совершенню уверен в себе, потому что у него всегда есть возможность проверить на опите все свои предположения, все свои договора. И если опит не подтвердит договора, значит, она неверна, как бы ни была она заменчива и острумна».
В 1895 году Вильгельм Конрад Рентген принялся изучать, как учет электрический ток сквозь разреженные газы.
Учены исследовали это явление и до Рентгена. Немецкие физики Гольдштейн и Гитторф задолго до Рентгена пропускали электрический ток сквозь воздух, разреженный сильным воздушным насосом. Они построили специальные приборы, чтобы изучать этот ток, проделали первые опыты. Но многое еще оставалось неясным. Знаментийный физик Генрих Герц — тот самый Герц, который открыл радиоволны,— утверждал, что электрический ток, текущий сквозь разреженный газ, это тоже волны — колебания, похожие на колебания звука. Другую договора высказал английин Крукс. Он говорил, что электрический ток в разреженном газе — это вовсе не волны, а поток мелчайших, невидимых глазу частиц — электронов. С учдовищной скоростью — десяти тысяч kilометров в секунду! — летят они сквозь разреженный газ.
Менения учены разделились. Одиничитали, что прав Генрих Герц, другие — что прав Уильям Крукс. И только недоверчивый Рентген не участвовал в этом споре. Он не был ни на стороне Герца, ни на стороне Круса.
Он упорно воздействовался от каких бы то ни было предположений и договора: он утверждал, что для них еще не наступило время и что нужно проделать как можно больше опытов, накопить как можно больше достоверных фактов.
В 1895 году, в последних числах октября, Рентген собрал у себя в лаборатории все нужные материалы и приборы и приступил к опытом.
Начало опытов
Рентген взял стеклянный шар с двумя впаянными внутренними металлическими пластинками. К обеим пластинкам было приделано по проволочке. Концы проволочек торцали наружу сквозь стеклянную стенку шара.
Затем Рентген взял стеклянный насос и принялся выкачивать из шара воздуха. Воздух уходил прочь, и его оставалось все меньше и меньше. Когда удалось выкачать воздуха столько, что в шаре осталась одна лишь миллионная часть его,— Рентген запаал шар.
Прибор для пропускания электрического ток сквозь разреженный газ был готов.
Тепер стоит только соединить концы проволочек, выходящих из шара, с полосами машины, подающей электрическое напряжение,— и ток потечет внутри шара сквозь разреженный воздуха от одной металлической пластинки до другой.
Машина, дающая высокое электрическое напряжение, у Рентгены была. Это была индукционная катушка — прибор, изобретенный в середине XIX столетия париским механиком Румкорфом. С виду этот прибор похож на катушку с нитками, но только он гораздо больше обикновенной катушки, и вместе ниток на него намотана проводка: десяти тысяч витков тончайшего электрического провода, покрытого надежной изоляцией.
Катушка Румкорфа внутри не пустая. В нееставлена другая катушка — несколько сот витков проволоки и уже не тонкой, а только. Две обмотки — нарушенная и внутренняя — предназначаются для того, чтобы повышать напряжение электрического ток. Если через внутреннюю обмотку пропустить переменный, перевисти электрический ток, то и по на-
37
ружной обмотке потечет первыйstück, но направление его будет в десятики, в сотни раз больше! Катушка Румкорфа — это преобразователь электрического тока: токи низкого направления она преобразует, превращает в токи высокого направления. С помощью катушки Румкорфа можно создавать мощные электрические разряды, электрические искры.
Индикционная катушка, которая была у Рентгена, давала электрические искры длиной в 10—15 сантиметров.
Ее-то он и соединил с концами проводок своего стеклянного шара. Посылался сильный и частый треск — это в катушка Румкорфа задрожал молоточек, размыкающий и замыкающий перевристый ток во внутренней обмотке. И сейчас же по всем виткам наружной обмотки пробежал другой ток — ток высокого направления. Он устремился по проводочкам в стеклянный шар и продолжил себе дорогу сквозь разреженный воздух. Он tek от одной металлической пластинки до другой, и вот на стеклянных стекках шара вспыхнуло слабое зеленоватое сияние.
Так начались опыты Рентгена.
Неожиданная находка
А через несколько дней, 8 ноября 1895 года, Рентген обнаружил необычное явление.
Случилось это так.
Был вечер. Ассистенты, цельный день трудившиеся над своим измерениями, устальные разошлись по домам. Ушел и старик-clужитель. Рентген остался вLABоратории один. Он собирался работать до поздней ночи. Трещал молоточек индукционной катушки, зеленового-желтый свет струился от стеклянного баллона. Это был уже не первый баллон, не тот стеклянный шар, с которым Рентген начал свои опыты. В течение последней недели он изготовил несколько стеклянных баллонов, и все они были разные. Один имели форму шара, другие — форму груши, третьы были узкими и длинными стеклянными трубками. В одинх баллонах был разреженный воздух, в других — разреженный азот, водород, кислород. Но в каждый баллон — и в шар, и в трубку, и в грушу, и в баллон с кислородом, и в баллон с азотом — были одинаково вращены металлические пластинки, и из всех баллонов торчали наружу тонкие пробежки.
В этот вечер Рентген занимался тем, что по очереди привигал свои баллоны к индукционной катушке и проускал сквозь них электрический ток. Он хотел выяснить, как отражается на электрическом токе степени разреженности газа, форма баллона, форма и расположение металлических пластинок.
Результаты своих наблюдений Рентген аккуратно вносил вLABораторный дневник.
Часы пробили одинаковы. Рентгена клюнило ко сну. Он накрыл свой последний баллон плотным картоным футляром. Оставалось только разомнуть ток в индукционной катушке, погасить свет и уйти. Но по рассеянности Рентген позабыл выключить катушку. Он погасил свет и уже направился было к дверям, когда треск молоточка вывел его из задумчивости. Рентген вернулся, и вот тут его глазам представилось удивительное зрелше.
38
На столе — не на том столе, где стоял стеклянный баллон, а на соседнем — мерцало странное сияние. Тусклым зеленового-желтым огнем горел какой-то маленький предмет. Рентген в темноте направился к столу, чтобы посмотреть, в чем там дело. Окзаалось, это светится кусочек бумаги. Бумага была не простая: она была покрыта с одной стороны только слоем платиноцианистого бария. Это вещество имеет обыкновение светиться, если на него упадут солнечные лучи. Но ведь на дворе ночь, в комнате полная тьма. Почему же светится платиноцианистый барий?
В полной тьме Рентген нашупал рубильник и разомкнул ток.
Бумага, которую он держал в руке, сейчас же перестала светиться.
Он снова включил ток. Бумага засверкала снова.
Снова выклонили. И бумага опять погасла.
Рентген уже и не думал уходить из лаборатории.
Ночь без сна
Рентген решил исследовать непонятное явление.
Что заставляет бумагу светиться? Индукционная ли катушка, по обмотке которой безит электрический ток, или стеклянный баллон, в котором ток проходит сквозь разреженный газ?
Для проверки Рентген решил убрать баллон и соединить катушки с чемнибуддругим, ну хотя бы с двумя металлическими шариками, которые ползуются в лаборатории для изучения электрических искр.
Так он и сделал. Опять затрещал молоточек, и снова побежал по катушке ток, но теперь уже он не уходил в баллон с разреженным газом, а прокакивал электрический искрой между металлическими шариками.
Рентген посмотрел на бумагу с платиноцианистым барием. Бумага как бумага. Никакого сияния.
Тогда он снова соединил катушки с баллоном, и бумага вспыхнула снова.
Сомненный больше не оставалось. Индукционная катушка тут ни при чем. Она одна не может застать бумагу светиться. Все дело в балоне: когда сквозь баллон с разреженным воздуха проходит электрический ток, тогда-то и светится платиноцианистый барий.
Значит, под действием тока стеклянный баллон с разреженным газом приобретает какую-то особую, тинстевенную силу.
Что же это за невидимая丝ла, проходающая не только сквозь стеклянные стенки баллона, но и сквозь картоный футляр, прикрывающий этот баллон?
Всю ночь с 8-го на 9-e ноября 1895 года Рентген провел без сна у себя в лаборатории.
Лучи икс
Рентген решил назвать неизвестное, вновь открытое им явление «лучами икс». Икс — это латинская буква. В алгебре этой буквой принято обозначать неизвестные величины.
И в самом деле, обнаруженная Рентгеном «сила» была совершенно неизвестной величины.
Много ли знаал о ней сам Рентген?
Всего только три вещи.
Он знаал, что для того, чтобы вызвать ее, нужно сквозь баллон с разреженным газом проустить электрический ток.
Еще он знаал, что она застывает платиноцианистый барией светиться.
И еще он знаал, что она свободно проusstывать картон: ведь платиноцианистый барий был отделен от баллона картоным футляром, и всеки лучи икс, испускаемые баллоном, доступили бумаги.
Вот и все, что Рентген знаал о лучах икс.
И он решил продолжать свои опыты до тех пор, пока неизвестная丝ла не превращится в известную.
Новые опыты
Наступили беспокойные для Рентгена дня. Он все еще не был уверен в том,