Открытие нового вида лучей
Вильгельм Конрад Рентген родился 27 марта 1845 года в Леннепе, близ Дюссельдорфа, в семье владельца фабрики сукна Фридриха Конрада Рентгена. Мать, Шарлотта Констанца (в девичестве Фровейн), была родом из Амстердама. Вилли очень уважал свою мать и сохранил привычку сверять свои поступки с тем, что сказала бы по этому поводу его мать. Был единственным ребёнком в семье. Отец видел в нём продолжателя своего дела.
В 1848 г. семья переехала в Апельдорн (Голландия) – на родину родителей Шарлотты, и Вилли посещал сначала частную школу в Апельдорне, затем техническую школу в Утрехте (1862). Из-за пустякового дела Вилли был исключён из школы. Провинность его состояла в том, что он отказался назвать имя товарища, нарисовавшего непочтительную карикатуру на нелюбимого преподавателя. Сдать экзамены экстерном ему не удалось.
После сдачи вступительного экзамена Рентген в 1865 г. был зачислен студентом в Федеральный технологический институт в Цюрихе, где не требовался аттестат зрелости, поскольку намеревался стать инженером-механиком. Три года Рентген проучился в этом институте, слушая лекции математика Кристоффеля и физика Клаузиуса. Закончив научно-инженерный курс и получив в 1868 г. диплом, он занялся экспериментальной физикой. В 1869 г. за работу по теории газа он получил степень доктора философии. Физик А. Кундт предложил ему должность первого ассистента.
Рентген не был кабинетным учёным, он охотно работал в лаборатории.
В 1870 г. Кундт переезжает в Вюрцбург и приглашает Рентгена своим ассистентом. В 1872 г. они переезжают в Страсбург во вновь созданный Имперский университет, где в 1874 году Рентген получает право на преподавание.
В 1872 г. Рентген вступил в брак с Анной Бертой Людвиг, дочерью владельца пансиона, которую он встретил в Цюрихе, когда учился в Федеральном технологическом институте. Отец не одобрил выбора: он видел женой сына девушку из богатой семьи. Так как сын не подчинился его воле, то он лишил его материальной поддержки. Но, несмотря на постоянную нехватку денег, супруги жили душа в душу. Не имея собственных детей, супруги в 1881 г. удочерили шестилетнюю Жозефину Берту Людвиг, дочь брата Анны Ханса Людвига.
Рентген был скромным, застенчивым человеком, не любил привлекать к себе внимание. С ранних лет он занимался греблей и альпинизмом, увлекался коньками и санным спортом, любил лошадей и охоту. Более сорока раз объехал Швейцарию один и со своей женой.
В 1875 г. Рентген – профессор математики и физики в Высшей сельскохозяйственной школе в Гогенхейме (Германия). Отсутствие лаборатории для проведения экспериментальных работ побуждает его переехать в 1876 году в Страсбург на должность экстраординарного профессора математической физики.
Подобно Фарадею, Рентген обладал способностью представлять содержание физических теорий в наглядных формах. По замечанию А. Зоммерфельда, Рентген не нуждался «в математическом костыле». В его рукописях формулы встречаются редко.
В 1879 г. Рентген получил кафедру экспериментальной физики Гессенского университета, в котором он оставался до 1888 г., отказавшись от предложений занять кафедру физики последовательно в университетах Иены и Утрехта. В 1888 г. он возвращается в Вюрцбургский университет в качестве профессора физики и директора Физического института, где продолжает вести экспериментальные исследования широкого круга проблем, в т.ч. сжимаемости воды и электрических свойств кварца. В 1894 г., когда Pёнтген был избран ректором университета, он приступил к экспериментальным исследованиям электрического разряда в стеклянных вакуумных трубках.
Рентген не был узким специалистом, но он занимался в основном вопросами оптики и электромагнетизма. С помощью простейших приборов Рентген достигал результатов высочайшей точности. Как и Герц, Мах, Освальд, он сам отлично умел строить аппараты, необходимые для исследования, считая, что механическая работа является противовесом умственному труду и позволяет сразу видеть результат. Эйнштейн однажды сказал: "Теперь я знаю, почему есть столько людей, которые охотно колют дрова. Эта деятельность всегда позволяет тотчас же увидеть результат".
В Гиссене Рентген, основываясь на электродинамике Фарадея - Максвелла, обнаружил магнитное поле движущегося электрического заряда. Это важное открытие способствовало обоснованию теории электронов. Лоренц это явление назвал "рентгеновским током".
В этот же период Рентген исследует электрические свойства кварца. Кристаллы он считал воплощённой закономерностью природы и до конца жизни сохранил пристрастие к физике кристаллов.
Рентген любил работать уединённо, и даже своего ассистента он не информировал о цели проводимых экспериментов.
Через десять лет Рентген становится преемником знаменитого Ф. Кольрауша в Вюрцбургском университете. До открытия X - лучей он опубликовал в этот период семнадцать работ, касающихся экспериментальных исследований. Он поддерживал научные связи со всеми известными физиками того времени.
Рентген, используя сконструированный им термометр, первым заметил, что влажный воздух легче нагреть, чем сухой.
8 ноября 1895г. он сделал открытие, которое принесло ему всемирную известность. С вечера он обернул вакуумную трубку светонепроницаемой чёрной бумагой. Когда был включён ток высокого напряжения в затемнённом помещении, произошла странная вспышка маленьких флуоресцирующих кристаллов, лежавших на лабораторном столе. Очевидцев этого эксперимента нет. Сам же Рентген не описал подробно процесс опыта. Поэтому появились предположения, что Рентген в тот вечер экспериментировал с катодными лучами без определённого плана, "из святой любознательности", как любил говорить А.Эйнштейн. В любом случае Рентген был первым, кто заметил, что от вакуумных трубок исходят невидимые лучи. Самый волнующий момент этого эксперимента наступил, вероятно, тогда, когда Рентген увидел на экране скелет своей руки, которую он держал между световым экраном и разрядным аппаратом.
Рентген никому не рассказал о своём открытии. Ни сотрудникам, ни даже своей жене, которую он допускал к участию в своих опытах. Он хотел сначала основательно исследовать это загадочное явление. Семь недель он в одиночестве работал в своей лаборатории, изучая свойства новых лучей. Он даже велел приносить ему еду в институт и поставил там кровать, чтобы не делать перерывов в работе. Рентген отчасти был дальтоником, поэтому тщательно затемнял помещение для улучшения видимости световых эффектов.
Первое сообщение о своём открытии Рентген сделал 28 декабря 1895 г. на заседании физико-медицинского общества. Сообщение было напечатано в виде брошюры, которая за несколько недель выдержала пять изданий и была переведена на несколько иностранных языков.
В январе 1896 г. Рентген разослал коллегам текст своей статьи с приложением сделанных им с помощью X - лучей фотографий. Публикация и фотографии вызвали такую сенсацию, которой в истории естествознания не было со времён открытия Галилеем спутников Юпитера. Рентген стал самым знаменитым естествоиспытателем в мире.
В отличие от Либиха, Бунзена, Гельмгольца, Маха, Больцмана Оствальда, Рентген был противником популяризации в науке. Сообщениями же об открытии X - лучей были заполнены газеты многих стран мира. Казалось, не было газеты, которая бы не напечатала снимок кисти левой руки, принадлежащей Берте Рентген – жене профессора.
В январе 1896 г. Рентген докладывал о своём открытии при дворе в Берлине. Только в этом году появилось пятьдесят книг и брошюр и свыше тысячи научных статей о рентгеновских лучах (сам Рентген даже после 1912 г., когда Лауэ, Фридрих и Книппинг раскрыли природу этого излучения, придерживался названия Х-лучи).
В 1895 - 1897 г.г. Рентген опубликовал о своих Х-лучах три небольшие статьи. Они были написаны с такой тщательностью, что целое десятилетие учёные не могли прибавить к ним ничего нового.
Рентген первый осознал важность своего открытия в технике и медицине. Уже в 1896 г. лучи стали использоваться для целей диагностики. Вслед за этим их стали использовать в рентгенотерапии. Так как опасность этого излучения ещё не была известна, было много случаев лучевых травм. Сотни лютей, работавших с X - лучами, стали их жертвами.
В 1899 г. врачи начали применять X - лучи при лечении рака, туберкулёза, различных воспалительных процессов. Последствия были различными. Случались серьёзные ожоги, т.к. время действия лучей определялось методом проб и ошибок.
Несмотря на инженерное образование Рентген не участвовал в использовании открытых им лучей на практике и не получал за это деньги. Рентген решительно отвергал предложения о патентировании своего открытия, так как считал, что оно должно принадлежать всем. Он не считал свои исследования источником дохода.
В 1899 г., вскоре после закрытия кафедры физики в Лейпцигском университете, Рентген стал профессором физики и директором Физического института при Мюнхенском университете. Его ученик В. Фридрих так описывал своего учителя: "При необычно высоком росте у него была в высшей степени изящная голова учёного и серьёзный, почти строгий взгляд. Очень редко и лишь на короткие мгновения на его губах появлялась лёгкая улыбка. Этот человек был так же велик внутренне, как и внешне. Честность и благородная скромность были самыми примечательными чертами его характера. Строгое выражение его лица скрывало жизнь чувств, которую он при своей замкнутости приоткрывал, безусловно, только истинным друзьям и самым близким людям".
В 1901г. В.К.Рентген первым из физиков получил Нобелевскую премию «в знак признания необычайно важных заслуг перед наукой, выразившихся в открытии замечательных лучей, названных впоследствии в его честь». Он был единственным в истории нобелевских премий лауреатом, который не читал доклада. Это даже послужило причиной слухов о несамостоятельности открытия, отмеченного премией. От подобных подозрений Рентген был вынужден защищаться до последнего года своей жизни.
На получение Нобелевской премии в 1901 г. среди физиков было 11 кандидатов. Из них восемь человек получили эту премию в последующие годы. Денежная сумма, связанная с премией, была передана Рентгеном по завещанию университету, в стенах которого было сделано его открытие. Проценты должны были служить прогрессу научного исследования. Из-за инфляции в 1923 году вклад обесценился.
Рентген был основателен во всём. Свои лекции он готовил добросовестно и тщательно, из-за той же основательности список его печатных работ содержит не более 60 названий. Девиз К.Ф.Гаусса "pauca sed matura" ("мало, но зрело") мог бы стать и его девизом. В 1904 г. в ответ на письмо его ученика А.Ф. Иоффе с сообщением о своих исследованиях Рентген написал открытку: "Я жду от вас серьёзной научной работы, а не сенсационных открытий. Рентген".
В литературе Рентген любил реалистическое и документальное и не любил фантастическое. Особенно он любил описания путешествий, биографии и переписку великих людей. Он с полным пренебрежением относился к современной ему философии, не принимал всерьёз искусствоведов (хотя был глубоко знаком с итальянским искусством).
Имея в Мюнхене квартиру, он с 1904 г. большую часть года жил в 60 км от города в деревенском доме и ежедневно ездил в свой институт по железной дороге. Будучи человеком скромным. Рентген держался очень уверенно, с чувством собственно достоинства. Он всегда говорил то, что думал. В политических вопросах он был так же недальновиден и легковерен, как и большинство естествоиспытателей его времени. Как и М. Планк, он тоже поставил свою подпись под националистическим воззванием немецких учёных и художников летом 1914 г. и позднее тоже сожалел об этом.
Для ведения войны Германии была нужна валюта. По первому требованию он отдал все свои средства. Из сотен тысяч он не оставил себе ничего. В последние годы жизни он только раз в неделю позволял себе мясное блюдо. Чтобы исполнить своё желание и перед смертью посетить места в Швейцарии, где он жил с незадолго перед тем скончавшейся женой, он должен был почти на целый год отказаться от кофе.
В условиях нужды военных лет Рентген не хотел жить лучше, чем другие, и не принимал ничего сверх положенного. Он даже ходил в кухню и с весами проверял, не получил ли он слишком большую порцию.
Рентген с полнейшим равнодушием относился к славе. Он отказался от почётной к высокооплачиваемой должности члена академии наук, от кафедры физики в Берлинском университете, от дворянского звания. Кроме того, он восстановил против себя самого кайзера Германии Вильгельма II.
При посещении кайзером Германского музея в Мюнхене, Рентген давал пояснения к физическому разделу музея. Выслу¬шав объяснения, Вильгельм II попытался также объяснить Рентгену артиллерийский раздел, но кроме общеизвестных тривиальных фраз он не мог ничего сказать. Рентген прямо так ему и сказал, после чего Вильгельм, отвернувшись, немедленно ушёл, оскорблённый в своей гордости военного специалиста.
Друзья знали Рентгена как учёного серьёзного и скрупулёзного, всегда знакомого с новейшими открытиями во всех областях физики. Хотя он был общительным человеком, но на профессиональные темы с коллегами разговоры заводил редко.
После удачной демонстрации X - лучей император Вильгельм II наградил Рентгена орденом и поручил группе учёных изучить возможность применения лучей в армии. Рентген знал об этой работе, но не помогал и не препятствовал учёным.
Немецкий физик Макс Лауэ предположил, что рентгеновские лучи аналогичны свету, но имеют более короткую длину волны. В 1913 году немецкие физики Вальтер Фридрих и Пауль Книппинг подтвердили эту гипотезу, заложив основы новой науки - рентгеновской оптики.
Открытие рентгеновских лучей значительно продвинуло вперёд изучение строения атома.
Рентген был удостоен множества научных наград в разных странах мира. Его имя носят названия приборов, разделов физики, единица излучения.
Рентген долгое время не только не верил в существование электрона, но даже запретил в своём физическом институте упоминать это слово. И только в мае 1905 года, зная, что его русский ученик А.Ф. Иоффе на защите докторской диссертации будет говорить на запрещённую тему, он, как бы между прочим, спросил его: «А вы верите, что существуют шарики, которые расплющиваются, когда движутся?» Иоффе ответил: «Да, я уверен, что они существуют, но мы не всё о них знаем, а, следовательно, надо их изучать». Достоинство великих людей не в их странностях, а в умении работать и признавать свою неправоту. Через два года в Мюнхенском физическом институте было снято «электронное табу». Более того, Рентген, словно желая искупить свою вину, пригласил на кафедру теоретической физики самого Лоренца — создателя электронной теории, но учёный не смог принять это предложение.
У Вильгельма Рентгена были родственники в США, и он хотел эмигрировать, но даже несмотря на то, что его приняли в Колумбийский университет в Нью-Йорке, он остался в Мюнхене, где и продолжалась его карьера.
А. Иоффе вспоминал, что Рентген вёл скромный, замкнутый образ жизни. Точно в 8 часов утра он начинал работать в институте и в 6 часов вечера возвращался домой. Как и все, он имел двухчасовой отдых от 12 до 14 часов. На весенние каникулы Рентген уезжал в Италию, а на осенние - в Альпы, где любил ездить с гор на салазках. Когда с ним поднимался в горы Гельмгольц, то последний останавливался и кипятил воду, чтобы по температуре кипения определить высоту.
У Рентгена были длинные волосы и большая полуседая борода. Лекции он читал без малейшей улыбки, проводил большое число тщательно подобранных экспериментов.
Скромному, застенчивому Рентгену глубоко претила сама мысль о том, что его персона может привлекать всеобщее внимание. Он любил бывать на природе, много раз посещал во время отпусков Вейльхайм, где совершал восхождения на соседние баварские Альпы и охотился с друзьями. Он ушел в отставку со своих постов в Мюнхене в 1920 г., вскоре после смерти жены.
В 1920 г. Рентген в связи с 75-летаем был освобождён от обязанностей профессора и директора института. В этом же году он опубликовал свою последнюю большую рукопись по физике кристаллов.
Даже став одним из самых знаменитых людей на земле, Рентген не изменил своим скромным, пуританским привычкам. Рентген по-прежнему почти никого не принимал, только иногда собирал у себя сотрудников, чтобы обсудить события, поговорить о литературе, о спорте. Даже к старости он сохранил прекрасную спортивную форму.
В последние годы жизни Рентген остался в полном одиночестве: в 1919 г. умерла его жена, больше не жила у него приёмная дочь.
10 февраля 1923 года обессиленный от истощения В.К. Рентген умер от рака кишечника. Его прах был погребен в Гессене. За несколько месяцев до смерти он написал: "Моя жизнь кажется мне такой бесцельной!" В своём завещании он распорядился сжечь все оставшиеся после него рукописи. При этом оказались уничтоженными и неопубликованные работы.
Открытие В.К. Рентгена довершило закон созданного Р. Декартом и И.Ньютоном механистического представления о природе.
Профессор Ф. Ленард не мог простить Рентгену, что он раньше его получил Х-лучи, но не сумел их увидеть. Он плёл вокруг Рентгена паутину сплетен, используя тяжёлый характер Рентгена и его способность восстанавливать людей против себя. Даже после смерти Рентгена Ленард продолжал бой с его посмертной славой. Его союзниками были фашисты, ненавидевшие демократизм Рентгена. На двадцать лет имя Рентгена было изъято из учебников физики и его лучи стали называть лучами Ленарда. Даже когда в 1935 г. отмечалось 90 - летие со дня рождения Рентгена и 40-летие со дня открытия его лучей, в Германии праздновалось 40- летие ленардовых лучей. Из ненависти к Рентгену, не принявшего его в своё время на должность старшего ассистента, Ленарда поддерживал И. Штарк,
который предвзято относился также и к А. Эйнштейну, Н. Бору.
Ленард говорил: "Если Рентген был акушеркой X - лучей, то я был их матерью". Рентген никогда не отвечал на такого рода выпады.
Сам Рентген нашёл три области применения открытых им лучей.
Во-первых, он сфотографировал деревянную закрытую коробочку и фотография показала, что в ней находятся гирьки.
Во-вторых, он сфотографировал своё охотничье ружьё и обнаружил дефект металла.
В-третьих, он сделал фотографию кисти руки. Чтобы получить фотографию левой руки жены, на которой были видны кости и кольца на пальцах, он 15 минут облучал её X - лучами, что значительно превосходит допустимую сегодня норму.
Рассказывают, что…
К Рентгену обратился однажды с письмом один генерал, где просил прислать ему несколько лучей и объяснить, как ими пользоваться. У него в груди застряла пуля, а приехать самому к Рентгену у него нет времени. Рентген ответил ему: " Очень жаль, но у меня сейчас нет этих лучей. Кроме того, их пересылка - дело довольно хлопотное. Думаю, было бы проще, если бы вы прислали мне свою грудную клетку".
В канун нового 1896 г., разослав копии своего сообщения многим известным физикам, Рентген сказал жене: "А теперь придётся нам за это заплатить".
Открытие дало пищу мелким мошенникам. Одна лондонская фирма, например, стала рекламировать "бельё, устойчивое на воздействие X - лучей", французские энтузиасты пытались "сфотографировать душу", какой-то фермер сообщил, что с помощью X - лучей ему удалось превратить кусок металла стоимостью 13 центов в кусок золота.
Студент, хронический прогульщик, во второй раз сдавал экзамен Рентгену. „Кто вам читал лекции?"- спросил учёный. Студент назвал несколько фамилий Рентген удовлетворённо кивнул: „Вот видите, сегодня дела у вас продвинулись гораздо дальше, нежели в прошлый раз. Вы уже знаете фамилии профессоров, лекции которых вы должны были слушать".
Первое своё сообщение об открытых им лучах и их свойствах В.К.Рентген сделал 28 декабря 1895 г., а через четыре месяца после этого рентгеновскими лучами занялось уже и Вильнюсское медицинское общество. В апреле 1896 г. на экстренном заседании общества был заслушан доклад на эту тему А.Гершуна, сотрудника физической лаборатории Петербургского университета.
Ученик Рентгена академик А.Ф.Иоффе вспоминал: "В отличии от своих подражателей Рентген, ученик Кундта, как и П.Н.Лебедев, отличался исключительной строгостью постановки опытов. Рентгена считали лучшим экспериментатором своего времени.
… В 1921 и 1922 гг. я дважды посетил Рентгена, уже вышедшего тогда в отставку и оставшегося на посту директора Метрологической лаборатории. Приём был самым дружеским, вплоть до того, что он хотел завещать мне свой охотничий домик в Вальгейме – единственное своё достояние. В садике Рентген вырастил прекрасные деревья и кусты. Его огорчало, что после смерти сад перейдёт в руки неведомых юридических наследников, которые забросят всё, что ему было дорого, меня же он считал как бы продолжателем его научных дел, ценителем его вкусов.
… Редко можно было видеть улыбку на лице Рентгена. Но я видел с какой трогательной заботливостью он относился к своей больной жене, как разглаживались его морщины, когда его увлекал научный вопрос, когда мы ходили на лыжах или слетали на салазках с гор.
Рентген был человеком аскетической скромности, он чуждался почётных званий. Перейдя, после своего открытия, из Вюрцбурга в Мюнхенский университет, он оставался там до конца своей жизни, отказавшись от почётной и высокооплачиваемой должности академика Берлинской Академии наук и от кафедры физики в Берлинском университете («кафедры Гельмгольца», как её называли).
В Мюнхене, живя с женой и её осиротевшей племянницей, Рентген вёл скромный, замкнутый образ жизни. Время от времени он собирал у себя своих ассистентов, к которым вскоре причислил и меня. Темы бесед составляли университетские события и русские дела. Горький и Чехов в литературе, демократические традиции интеллигенции и полицейский режим царского правительства обсуждались в либеральном духе, но немецкий патриотизм неизменно господствовал в этом обществе.
… Интересны были рассказы Рентгена о физике его времени, о том, как Кундт изобрёл метод скрещенных спектров, чтобы доказать наличие аномальной дисперсии своему ассистенту Рентгену, который был дальтонистом и не отличал красного цвета от синего.
… Вильгельм Рентген пользовался славой лучшего экспериментатора; после ухода Кольрауша ему был предложен пост президента Physikalischtechnische Reichsanstalt, а после смерти Вант-Гоффа место академика. Однако он отклонял все эти предложения, точно так же, как и предложения дворянства и различных орденов (в том числе и русских), последовавшие за его открытием, а самые лучи до последних лет жизни называл X-лучами» (тогда как весь мир уже называл их рентгеновскими).
… По своим политическим взглядам Рентген был либералом. Он резко отрицательно относился к клерикалам и реакционным партиям, господствовавшим в эпоху Вильгельма II. Как в период империи Гогенцоллернов, так и после её крушения Рентген был противником монархии, а к царскому самодержавию относился настолько враждебно, что отказался принять царские ордена. Рентген презирал антисемитов и расистов. Но он не понимал и коммунистов, а во время революции в Баварии в 1918 г. держался в стороне.
… Рентген передал ученикам свой опыт точного эксперимента, приучил их к строгому анализу, но в последний период своей деятельности избегал постановки задач, результатов которых нельзя предвидеть.
... Рентген был большой и цельный человек в науке и жизни. Вся его личность, его деятельность и научная методология принадлежат прошлому. Но только на фундаменте, созданном физиками XIX века и, в частности, Рентгеном, могла появиться современная физика".
