Игра случая. Математика и мифология совпадения - Джозеф Мазур

Поскольку символ x с того момента, когда его ввел Декарт, использовали для обозначения неизвестного в математике, Рентген решил назвать новое излучение X-лучи. Джеймс Клерк Максвелл и Майкл Фарадей ранее предсказывали существование невидимых электромагнитных волн, способных перемещаться в пространстве на некоторое расстояние. За 3 года до открытия Рентгеном X-лучей Генрих Герц проводил эксперименты, в которых продемонстрировал, что катодные лучи способны проникать через тонкую металлическую фольгу. В то же время Герман фон Гельмгольц разрабатывал математические уравнения, описывающие X-лучи, выдвигая гипотезу о том, что такие лучи действительно могут существовать и перемещаться со скоростью света.

Представьте себе удивление Рентгена, когда он попытался остановить лучи, поместив руку между сосудом и экраном, и увидел на экране кости своей руки! Он рассматривал на экране собственное тело. Из биографии, написанной спустя долгое время после смерти ученого, мы узнаем, что у него не было намерения помещать часть своего тела между сосудом и экраном{158}. Это произошло случайно. Весьма вероятно, он был первым, кто проделал подобный эксперимент. Затем он пробовал остановить лучи с помощью других материальных объектов: дерева, металла, бумаги, резины, книг, ткани, платины и всяческих предметов, которые приносил из дома. Через одни предметы лучи проходили беспрепятственно; другие их останавливали. На снимке деревянной катушки с проволокой видна была только проволока, а сама катушка выглядела как бледная тень. В ходе следующего эксперимента Рентген проверял проницаемость алюминиевых пластин толщиной 0,0299 мм, прибавляя к стопке по одному листу. Он не смог найти различий в проницаемости между 1 и 31 пластиной, малые расстояния от покрытого цианоплатинитом бария экрана также не оказывали заметного влияния на результат. Рентгеновские лучи могли беспрепятственно проходить через живую ткань, но не через кости и некоторые металлы (свинец, например). Они проходили через дерево, но не через монеты. Вскоре Рентгена посетила блестящая идея заменить экран на фотографическую пластину. Он направил рентгеновские лучи через закрытую деревянную коробку, внутри которой была монета, и получил четкую фотографию одной лишь монеты, как будто коробки там не было вовсе. Далее он сфотографировал руку своей жены Берты. На снимке были видны кости пальцев и кольцо, которое она носила. Фотография получила широкую известность после того, как ее напечатала венская газета{159}. Это была, вероятно, первая фотография внутреннего строения живой руки. Для одних это был любопытный феномен, для других – шутка. Днями, неделями и месяцами работали печатные станки, тиражируя истории про новую фотографию. Журнал Life опубликовал карикатуру, высмеивающую новый тип фотографии, где творческая фантазия дошла до крайности.

Вот сатирическое стихотворение из выпуска Life{160} того времени:

Барбара Голдсмит пишет в своей книге «Одержимый гений»: «Едва X-лучи пронеслись по миру, как стали целью бесчисленных карикатур: мужья, шпионящие за женами через закрытые двери; рентгеновские театральные бинокли, показывающие под одеждой обнаженные тела… Некая фирма в Лондоне даже продавала рентгенонепроницаемые костюмы»{161}.

У всех великих научных открытий есть свои праотцы. Мало кто попадает в цель с первого выстрела. Многим приходится снова и снова повторять попытки, а некоторые достигают успеха из-за случайности, которая вдруг взяла, да и приключилась. Они, эти случайности, действительно случайны, тем не менее в большинстве случаев им предшествовали некие четкие ориентиры, продиктованные гипотезой или продуманной теорией. Вот почему нет причин предполагать, что открытие Рентгена не произошло бы, не окажись в его лаборатории цианоплатинитового экрана. Другие физики также изучали свойства катодных лучей, и можно с уверенностью сказать, что исследования в этой области в конце XIX в. были в высшей степени актуальны. Английский физик Уильям Крукс (в честь которого названы стеклянные вакуумные трубки) открыл катодные лучи, сумев получить пучок излучения, исходящий от катода, невольно создав научный ажиотаж вокруг их исследования. Используя вогнутые катоды, чтобы сфокусировать лучи, Крукс сумел собрать достаточно энергии для получения слабого рентгеновского излучения, хотя большая часть энергии была потеряна за счет выделения тепла. Ему показалось странным, что несколько неэкспонированных фотографических пластин, лежавших рядом, оказались засвеченными. Не придав этому особого значения, он вернул пластины производителю, заявив, что те были бракованными{162}. В 1888 г. Филипп Ленард использовал катодные лучи в экспериментах с ультрафиолетовым излучением. Если бы в его трубке имелся достаточно разреженный вакуум и высокое напряжение, он бы получил поток рентгеновских лучей, который бы вызвал сильное свечение даже за пределами кварцевой трубки. Но вакуум был недостаточно глубоким, а напряжение – недостаточно высоким. Поэтому он не обнаружил рентгеновского излучения: оно было слишком слабым.

Майкл Фарадей принимал во внимание флуоресценцию, когда в 1838 г. начал работать с электрическими разрядами, пропускаемыми через вакуумные стеклянные трубки. Впоследствии молодые немецкие физики экспериментировали с вакуумными стеклянными трубками всех видов и форм. Они проверяли неон, аргон и даже пары ртути под высоким напряжением. Немецкий физик Генрих Гейсслер в 1857 г. начал помещать металлические электроды в стеклянные цилиндры с выкачанным воздухом, чтобы продемонстрировать свечение. Тем не менее все эти прозорливые ученые, работавшие в хорошо оснащенных университетских лабораториях, подобных лаборатории Рентгена, не обнаружили слабого мерцающего свечения на небольшом удалении от трубки, т. е. рентгеновских лучей – электромагнитного излучения с такой малой длиной волны, которое могло бы произвести свечение вне стеклянной трубки.

Нам никогда не узнать, насколько близки мы были к тому, что рентгеновские лучи открыли бы много позже, и можно только предположить (потому что данные слишком искажены, чтобы можно было на них опираться), что за прошедшие с момента открытия Рентгена 12 десятилетий «X-лучи спасли больше жизней, чем загубили пули»{163}. Не случись открытия в то время, вполне возможно, что еще как минимум 10 лет не открыли бы строение атома, а отсутствие этих знаний отсрочило бы другие великие открытия, которые происходили по цепочке и привели к громадным переменам во всем мире, в результате чего мир не стал бы таким, каким мы его знаем сегодня. О самом открытии Рентгена рассказывали (и пересказывали) многие. Рентген дал несколько интервью. Один из наиболее авторитетных отчетов принадлежит Х. Дж. У. Дэму, научному журналисту из McClure's Magazine{164}. Это весьма занимательный материал, в нем множество деталей и описаний как самого Рентгена, так и его лаборатории и эксперимента: