Даниил Данин - Резерфорд

• Название: Резерфорд
• Автор: Даниил Данин
• Издательство: Молодая гвардия
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 1966

Книга Д.Данина посвящена величайшему физику-экспериментатору двадцатого столетия Эрнесту Резерфорду (1871–1937).

---

Флюоресценция!.. В потомственном академике заговорил «голос крови». Гипотеза созрела мгновенно: если источник невидимых лучей Рентгена — флюоресцирующее пятно, стало быть, такие лучи должно испускать любое флюоресцирующее тело! Можно обойтись без катодной трубки. Достаточно какимнибудь известным способом вызвать самосвечение вещества, и попутно возникнут Х-лучи!

Рассуждение его казалось безупречным. Программа действий — очевидной. Теоретических возражений по тем временам не мог бы сформулировать даже Анри Пуанкаре. Оставалось взяться за дело.

И он взялся за дело…

Разумеется, начались неудачи. Никаких рентгеновых лучей в его опытах не могло возникнуть: ни в одном звене в них не участвовали быстрые электроны, излучающие энергию при торможении! Анри Беккерель делал то, что делал еще его дед Сезар: облучал подходящие вещества ультрафиолетовым светом и наблюдал их красивое, но скоропреходящее свечение. Однако, так как его волновало нечто новое, он делал еще и то, чего не стал бы делать дед: он помещал фосфоресцирующие кристаллы на фотопластинки, тщательно обернутые черной бумагой. Непроницаемая для обычного света, черная бумага должна была пропускать всепроникающие Х-лучи. Он испытывал одно фосфоресцирующее вещество за другим. И каждый раз с понятным волнением проявлял пластинки.

Благоразумные библейские пророки предсказывали события, достаточно отдаленные во времени и пространстве, чтобы в час проверки не быть побитыми камнями. Ученым труднее, чем пророкам: их лабораторные предсказания сбываются или не сбываются в их присутствии. И казнь мучительней: они казнят самих себя. В течение месяца Анри Беккерель изо дня в день убеждался, что пластинки остаются девственно чистыми. В этом непрерывном самоистязании его утешали только чувство юмора и мысль, что еще не все фосфоресцирующие вещества испытаны…

И вот — как неисповедимы пути познания! — дошел черед до солей урана. Продолжая с маниакальным упорством свои бессмысленные опыты, Беккерель повторил заведенным порядком всю процедуру: на черный пакетик с фотопластинкой положил кристаллы урановой соли, открыл окно, чтобы стекло не задерживало ультрафиолетовые лучи солнечного спектра, провел облучение, закрыл окно, снял кристаллы, взял черный пакетик и пошел казниться в темную комнату фотолаборатории. Неизвестно, выскочил ли он оттуда с архимедовым криком «Эврика!», но в протоколе ближайшего академического понедельника появилась следующая запись:

Заседание 24 февраля 1896 г. Сообщение Анри Беккереля…

…Фотографическую бромосеребряную пластинку Люмьера обертывают двумя листками очень плотной черной бумаги… Сверху накладывают какое-нибудь фосфоресцирующее вещество (бисульфат урана и калия), а затем все это выставляют на несколько часов на солнце.

При проявлении фотопластинки на черном фоне появляется силуэт фосфоресцирующего вещества.

Так что же — сбылось пророчество?

Сразу видно, что Беккерель совершил элементарную логическую ошибку. Разве он имел право говорить в своем сообщении: «накладывают какое-нибудь фосфоресцирующее вещество»? В течение месяца «какие-нибудь» вещества не засвечивали пластинку! Успех принесла урано-калиевая соль. Точно такую же логическую ошибку совершил он с самого начала: у Рентгена была флюоресценция — значит, флюоресценция порождает Х-лучи.

Но потому-то и неисповедимы пути познания, что на этих путях даже ошибки порою приводят к великим открытиям. Существенно, чтобы ошибки побуждали не к бездеятельности, а к исканиям.

Анри Беккерель оказался скверным пророком, но был прекрасным экспериментатором. Принято говорить, что ему, как Рентгену, помог случай. Но справедливей другое: ему помогло упорство в заблуждении! Он просто не мог не дойти до урановых солей.

Остальное многократно описано. В следующий понедельник Парижская академия снова слушала сообщение Беккереля.

Заседание 2 марта 1896 г.

…Я особенно настаиваю на следующем факте, кажущемся мне весьма многозначительным… Те же кристаллы, содержащиеся в темноте, в условиях, когда возникновение радиации под действием солнечного света исключается, дают тем не менее фотографические отпечатки. В среду 26-го и в четверг 27 февраля 1896 г. солнце появлялось лишь с большими перерывами. Я отложил совсем подготовленные опыты и, не трогая кристаллов соли урана, установил кассеты в ящике стола — в темноте. В следующие дни солнце не появлялось вовсе, но, проявив пластинки 1 марта, я обнаружил на них совершенно отчетливые контуры.

Беккерель вынужден был, наконец, задать себе простейший вопрос: чем отличается загадочно излучающее вещество от всех остальных фосфоресцирующих веществ, испытанных прежде? Ответ был короток: присутствием атомов урана!

На два с лишним месяца физик превратился в химика. На его лабораторном столе перебывали все известные соединения урана во всех видах — «обладающие и не обладающие фосфоресценцией; кристаллизующиеся, расплавленные или находящиеся в растворе». На счастье, именно в это время известный химик — тезка и ровесник Беккереля — Анри Муассан разрабатывал метод получения чистого урана. В мае Беккерель смог положить на черный пакетик с пластинкой металлический урановый диск.

Это была лучшая из непонятных фотографий.

(Максвелл был прав: не надо «отговаривать человека от попытки провести тот или другой эксперимент. Если он не найдет того, что ищет, он, может быть, откроет нечто иное». Вероятно, в случае с Беккерелем физике всего более повезло, что он был академиком и собственным руководителем: некому было отговаривать его от бесплодных опытов.)

Радиационная активность урана скоро получила название радиоактивности. О ней заговорили как о таинственном явлении природы не только популяризаторы науки, но и сами ученые. Всего таинственней была неистощимость этой радиации. Проходили день, два, неделя, месяц, а способность урана или его соединений испускать невидимые лучи отнюдь не убывала. А между тем не могло быть сомнений, что урановое излучение несет с собою энергию: об этом свидетельствовали засвеченные пластинки. Казалось непонятным, откуда эта неиссякающая энергия берется.

Столь же таинственным было и другое: интенсивность этой радиации нельзя было ни уменьшить, ни увеличить. Этот кран нельзя было ни прикрутить, ни отвернуть посильнее. Никакие лабораторные средства тут не годились: уран оставался равнодушным и к нагреванию, и к охлаждению, и к электрическим полям, и к магнитным, и к механическому давлению, и к химическим превращениям… С невиданным постоянством он продолжал излучать свою невидимую радиацию!

Много лет спустя соотечественник Беккереля Луи де Бройль сказал: «Все физики поняли важность этого открытия, но весьма немногим, конечно, интуиция подсказала, что оно позволит нам проникнуть в наиболее сокровенные части вещества, в сердце атома, которое мы называем сегодня ядром…»

Эти слова нуждаются в поправке и дополнении.

Поправка. Когда ученые через десятилетия оглядываются на прожитое, год или два теряют существенное значение для общей картины истории. Но когда история еще творится, каждый месяц у нее на счету. В 1896 году Беккерель едва ли согласился бы с мнением, что все физики поняли важность его открытия. Это мог бы сказать о своей находке Рентген, но не Беккерель. Х-лучи немедленно породили все нарастающую волну новых исследований. С лучами урана этого не случилось. Всю весну, лето, осень, зиму и новую весну 1897 года французский академик продолжал в одиночестве заниматься изучением урановой радиации. Физик Альфред Ромер объяснил это так: «Лучи Беккереля, поскольку они не давали снимков костей, не были столь заманчивы, как рентгеновы…» Норман Фезер рассудил, по-видимому, точнее: «Только тому, что подавляющее большинство физиков было целиком поглощено работой над открытием Рентгена, можно приписать тог факт, что Беккерель в течение года с лишним оставался практически единственным исследователем в равно обещающей области научных исканий».

Мария Склодовская еще занималась изучением ферромагнетизма в лаборатории Пьера Кюри. Они оба приступили к своим эпохальным работам по радиоактивности только в конце 1897 года.

На несколько месяцев раньше впервые взял в руки урановую соль Эрнст Резерфорд. И с этим связано коротенькое дополнение к словам де Бройля. Именно Резерфорду совсем скоро предстояло стать во главе тех «весьма немногих», чьей интуиции тут открылся путь в глубины вещества — «в сердце атома».

7

Итак, рентгеновы лучи уже сделали в Париже неоценимое историческое дело. «Беда никогда не приходит одна», — пошутил Дж. Дж. Томсон. Можно продолжить его шутку: беды не ходят и парами — «третью беду» принесла физике стараниями самого Томсона Кавендишевская лаборатория.