Труб­ка Крук­са по фор­ме на­по­ми­на­ла боль­шую гру­шу, на обо­их кон­цах ко­то­рой он впа­ял ме­тал­ли­че­ские пла­стин­ки. Крукс ус­та­но­вил, что све­че­ние в труб­ке объ­яс­ня­ет­ся про­хо­ж­де­ни­ем лу­чей че­рез ва­ку­ум ме­ж­ду дву­мя металли­ческими дис­ка­ми - элек­тро­да­ми, ко­гда метал­лические пла­стин­ки со­еди­ня­ли с ис­точ­ни­ком вы­сокого на­пря­же­ния. Лу­чи на­зва­ли ка­тод­ны­ми лу­ча­ми, а со­суд - ка­тод­ной лу­че­вой труб­кой.

Крукс так­же за­ме­тил, что та­ин­ст­вен­ные лу­чи, по-видимому, име­ют мас­су и ско­рость. Одна­ко при­ро­ды этих лу­чей он не по­ни­мал и счи­тал их “чет­вер­тым со­стоя­ни­ем ма­те­рии”, в отли­чие от жид­ко­го, га­зо­об­раз­но­го и твер­до­го.

В даль­ней­шем ус­та­но­ви­ли, что ка­тод­ные лу­чи име­ют элек­три­че­скую при­ро­ду, так как маг­нит, под­не­сен­ный к труб­ке, от­кло­нял по­ток лу­чей. Так же дей­ст­во­вал на них и электри­ческий ток. Дру­гие ис­сле­до­ва­те­ли до­ка­за­ли, что ка­тод­ные лу­чи мож­но на­пра­вить за преде­лы труб­ки, ес­ли по­ста­вить на их пу­ти тон­кую пла­стин­ку из алю­ми­ние­вой фоль­ги. Од­на­ко в воз­ду­хе ка­тод­ные лу­чи рас­про­стра­ня­лись на очень не­боль­шое рас­стоя­ние.

Не­ко­то­рые фи­зи­ки по­ла­га­ли, что “четвер­тое со­стоя­ние ма­те­рин” бы­ло не чем иным, как та­ин­ст­вен­ной эк­то­плаз­мой, опи­сан­ной спирита­ми. На вре­мя рез­ко воз­рос спрос на ду­хов.

Осе­нью 1895 го­да Кон­рад фон Рент­ген про­во­дил опы­ты с труб­кой Крук­са, плот­но за­вернутой в чер­ную бу­ма­гу, что­бы из­лу­че­ние не вы­рва­лось на­ру­жу. Со­вер­шен­но слу­чай­но он за­ме­тил, что в тем­ной ком­на­те “бу­маж­ный эк­ран, про­мы­тый циа­ни­дом пла­ти­ны и ба­рия, яр­ко за­го­ра­ет­ся и флуо­рес­ци­ру­ет, не­за­ви­си­мо от то­го, об­ра­бо­тан­ная или же об­рат­ная сторо­на эк­ра­на об­ра­ще­на к раз­ряд­ной труб­ке”.

Бу­маж­ный эк­ран по­ме­щал­ся на рас­стоя­нии поч­ти в шесть фу­тов от ап­па­ра­та. Рент­ген знал, что ка­тод­ные лу­чи за­став­ля­ют флуо­рес­ци­ро­вать об­ра­бо­тан­ный этим рас­тво­ром эк­ран, но на та­кое рас­стоя­ние ка­тод­ные лу­чи ни­ко­гда не про­никали! Он об­на­ру­жил вско­ре, что все ве­ще­ст­ва в той или иной сте­пе­ни про­ни­цае­мы для этих та­ин­ст­вен­ных но­вых лу­чей. Толь­ко сви­нец ока­зался не­про­зрач­ным для них.

Рент­ген за­ме­тил так­же, что лу­чи эти за­свечивали су­хие фо­то­пла­стин­ки и плен­ку, и это по­зво­ля­ло при­ме­нять луч и для фо­то­съем­ки. Он до­б­рал­ся и до ис­точ­ни­ка лу­чей. Они возника­ли в том мес­те на по­верх­но­сти стек­ла, на кото­рое па­да­ли ка­тод­ные лу­чи при вы­со­ком напря­жении. Рент­ген то­гда зая­вил, что но­вые лу­чи мож­но по­лу­чить, на­пра­вив ка­тод­ные лу­чи на твер­дое те­ло. Что­бы под­твер­дить это, он скон­струировал труб­ку, из­лу­чав­шую бо­лее интен­сивный по­ток но­вых лу­чей, ко­то­рым за неиме­нием луч­ше­го он дал на­зва­ние “икс - лу­чи” (X - не­из­вест­ное).

Уже че­рез не­сколь­ко ме­ся­цев по­сле со­об­ще­ние Рент­ге­на его труб­ка на­шла разнообраз­ное при­ме­не­ние в ме­ди­ци­не для об­сле­до­ва­ния пе­ре­ло­мов, глу­бо­ких ра­не­ний и внут­рен­не­го строе­ния че­ло­ве­че­ско­го те­ла.

На­уч­ные жур­на­лы ве­ду­щих стран бы­ли за­полнены стать­я­ми фи­зи­ков, по­вто­ряв­ших опы­ты Рент­ге­на и ка­ж­дый раз по-но­во­му объ­яс­няв­ших это яв­ле­ние. Сам Рент­ген все еще не по­ни­мал сущ­но­сти сво­его от­кры­тия и го­во­рил, что это “про­доль­ные виб­ра­ции в эфи­ре”.

От­кры­тие Рент­ге­на за­ста­ви­ло мно­гих фи­зи­ков бо­лее тща­тель­но ис­сле­до­вать яв­ле­ние флуо­рес­цен­ции.

Ра­дио­ак­тив­ность и фо­то­элек­три­че­ский эф­фект

Ме­сяц спус­тя Ан­ри Бек­ке­рель по­ста­вил опыт, ис­сле­дуя флуо­рес­ци­рую­щие свой­ст­ва двой­но­го суль­фа­та ура­на и ка­лия. Ко­гда неко­торые ве­ще­ст­ва, по­сле то­го, как их по­дер­жа­ли на све­ту, на­чи­на­ли све­тить­ся в тем­но­те, про них го­во­ри­ли, что они флуо­рес­ци­ру­ют. Бы­ло извест­но мно­же­ст­во та­ких ве­ществ, и од­ним из них был при­ме­нен­ный Бек­ке­ре­лем уран.

В экс­пе­ри­мен­те Бек­ке­ре­ля ура­но­вая соль сна­ча­ла под­вер­га­лась дей­ст­вию сол­неч­но­го све­та, а по­том из­ме­ря­лись ее флуо­рес­ци­рую­щие свой­ст­ва. Как-то ис­пор­ти­лась по­го­да, и Бек­ке­рель от­ло­жил пре­па­рат в сто­ро­ну на несколь­ко дней. Со­вер­шен­но слу­чай­но соль ока­за­лась в од­ном ящи­ке сто­ла с гор­кой фо­то­гра­фи­че­ских пла­сти­нок. Вто­рой слу­чай­но­стью бы­ло то, что Бек­ке­рель ре­шил про­ве­рить фо­то­пла­стин­ки пе­ред во­зоб­нов­ле­ни­ем опы­та.

Он про­явил пер­вую пла­стин­ку, ле­жав­шую свер­ху, и, к сво­ему удив­ле­нию, об­на­ру­жил, что она за­све­че­на, при­чем за­све­чен­ное пят­но име­ло та­кую фор­му, слов­но что-то от­бра­сы­ва­ло при за­све­чи­ва­нии тень на пла­стин­ку. Ища объ­яс­не­ние, Бек­ке­рель об­на­ру­жил, что ес­ли рас­сматривать пят­но с не­ко­то­рой до­лей воображе­ния оно на­чи­на­ет на­по­ми­нать по фор­ме метал­лический диск, в ко­то­ром хра­ни­лась ура­но­вая соль. Слу­чись это рань­ше, Бек­ке­рель вы­бро­сил бы пла­стин­ку и за­был про нее. Но шум во­круг икс - лу­чей за­ста­вил всех фи­зи­ков насторо­житься. Бек­ке­рель ре­шил ра­зо­брать­ся в про­исходящем до кон­ца.

Он вновь вы­ста­вил ура­но­вую соль на сол­нечный свет. а по­том по­мес­тил ее в тем­ный ящик сто­ла по­верх фо­то­пла­стин­ки, за­вер­ну­той в чер­ную бу­ма­гу. И сно­ва ура­но­вый суль­фат за­све­тил пла­стин­ку.

В те­че­ние не­сколь­ких ме­ся­цев Бек­ке­ре­лю ка­за­лось, что для то­го, что­бы за­све­тить плас­тинку, суль­фат ура­на нуж­но пред­ва­ри­тель­но по­дер­жать в сол­неч­ных лу­чах.

Но вско­ре он об­на­ру­жил, что пре­па­рат ура­но­во­го суль­фа­та, и не бу­ду­чи под­верг­нут дей­ст­вию сол­неч­но­го све­та, за­све­чи­ва­ет плас­тинку с не­мень­шей ин­тен­сив­но­стью. Яв­ле­ние ка­за­лось та­ин­ст­вен­ным, не­по­сти­жи­мым. За­тем Бек­ке­рель от­крыл, что чис­тый уран, не яв­лявшийся флуо­рес­ци­рую­щим ве­ще­ст­вом, про­изводит еще бо­лее силь­ное дей­ст­вие на фото­пластинку, чем ура­но­вое со­еди­не­ние, так что флуо­рес­цен­цию мож­но бы­ло сбро­сить со сче­тов. Да­лее Бек­ке­рель об­на­ру­жил, что эти невиди­мые лу­чи, ис­пус­кае­мые ура­ном, об­ла­да­ли свой­ством раз­ря­жать те­ла, не­су­щие элек­три­че­ский за­ряд. То же свой­ст­во от­крыл Рент­ген и у икс - лу­чей. Бек­ке­рель на­звал это не­из­вест­ное до той по­ры яв­ле­ние “ра­дио­ак­тив­но­стью”.

Лу­чи Бек­ке­ре­ля (их на­зва­ли имен­но так) бы­ли столь же уди­ви­тель­ны, как и рент­ге­нов­ские лу­чи, и вы­зы­ва­ли у фи­зи­ков рав­ный ин­те­рес. Два ас­си­стен­та Бек­ке­ре­ля - Пьер Кю­ри и его же­на Ма­рия ста­ли раз­ра­ба­ты­вать эту про­бле­му. По про­ше­ст­вии не­ко­то­ро­го вре­ме­ни они обна­ружили, что су­ще­ст­ву­ют два дру­гих хи­ми­че­ских эле­мен­та с те­ми же свой­ст­ва­ми. Оба они не бы­ли ра­нее из­вест­ны нау­ке. Один из них был на­зван по­ло­ни­ем - в честь ро­ди­ны г-жи Кю­ри, дру­гой - ра­ди­ем.

Ка­за­лось, что ве­ли­кие клас­си­че­ские тео­рии фи­зи­ки по­тря­се­ны до са­мо­го ос­но­ва­ния. Фи­зи­ки по­ла­га­ли, что икс - лу­чи оп­ро­вер­га­ют за­ко­ны Мак­свел­ла, но по­том Рент­ген до­ка­зал, что они не про­ти­во­ре­чат эфир­ной тео­рии, так как обла­дают нор­маль­ны­ми оп­ти­че­ски­ми свой­ст­ва­ми - от­ра­же­ни­ем, реф­рак­ци­ей и ин­тер­фе­рен­ци­ей. Яв­ле­ние ра­дио­ак­тив­но­сти, за­ме­чен­ное Бек­ке­ре­лем, ка­за­лось, оз­на­ча­ло ко­нец кра­си­вой тео­рии со­хра­не­ния энер­гии. Ка­ким об­ра­зом ве­ще­ст­во без ус­та­ли вы­ра­ба­ты­ва­ет энер­гию, по всей оче­вид­но­сти, ни­как не по­пол­няя ее за­па­сов?

Лю­бо­пыт­ное от­кры­тие бы­ло сде­ла­но в 1887 го­ду. Ген­рих Герц об­на­ру­жил, что ультра­фиолетовый свет, па­дая на элек­трод, ко­то­рый при­сое­ди­нен к це­пи с вы­со­ким на­пря­же­ни­ем, за­став­ля­ет ис­кру от­ска­ки­вать зна­чи­тель­но даль­ше. Дж. Дж. Том­сон до­ка­зал, что это проис­ходит из-за то­го, что ульт­ра­фио­ле­то­вый свет соз­да­ет на по­верх­но­сти ме­тал­ла от­ри­ца­тель­ный за­ряд. Яв­ле­ние по­лу­чи­ло на­зва­ние “фо­то­элек­три­че­ский эф­фект”.

От­кры­тие икс - лу­чей за­ста­ви­ло фи­зи­ков не толь­ко при­сталь­нее при­смот­реть­ся к яв­ле­нию флуо­рес­цен­ции, но и по­бу­ди­ло их вер­нуть­ся к при­ро­де ка­тод­ных лу­чей. Су­ще­ст­во­ва­ли две точ­ки зре­ния. Не­мец­кие уче­ные по­ла­га­ли, что ка­тод­ные лу­чи в труб­ке пред­став­ля­ют со­бой виб­ра­ции в эфи­ре. Анг­лий­ские фи­зи­ки склон­ны бы­ли счи­тать эти лу­чи за­ря­жен­ны­ми электри­чеством час­ти­ца­ми, как это пред­ска­зы­вал Бенд­жа­мен Франк­лин. Вы­даю­щим­ся вы­ра­зи­те­лем анг­лий­ской шко­лы был Дж. Дж. Том­сон.

В 1897 го­ду Том­сон опуб­ли­ко­вал класси­ческую ста­тью под на­зва­ни­ем “Ка­тод­ные лу­чи”, в ко­то­рой он сде­лал об­зор всех опы­тов с ка­тодными лу­ча­ми. Ста­тья вклю­ча­ла так­же опи­сание не­ко­то­рых из его соб­ст­вен­ных опы­тов. Он при­шел к вы­во­ду, что ка­тод­ный луч - это на са­мом де­ле по­ток дви­жу­щих­ся при вы­со­ком на­пря­же­нии от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ных час­тиц го­раз­до мень­ше­го раз­ме­ра, чем са­мый ма­лый атом. Ис­поль­зуя пред­ло­жен­ное Сто­ни на­зва­ние, Том­сон дал этой час­ти­це имя “элек­трон”. Он ут­вер­ждал, что фо­то­элек­три­че­ский эф­фект есть не что иное, как вы­би­ва­ние этих элек­тро­нов из ме­тал­ли­че­ской по­верх­но­сти лу­чом ультрафиоле­тового све­та. Том­сон на­стаи­вал и на том, что элек­трон был так­же со­став­ной ча­стью лу­чей Бек­ке­ре­ля.

Ут­вер­жде­ние Том­со­на ка­за­лось фантасти­ческим це­ло­му по­ко­ле­нию уче­ных, ко­то­рые не хо­те­ли при­зна­вать ги­по­те­зу, что ма­те­рия состо­ит из ато­мов. Пред­по­ло­же­ние, что су­ще­ст­ву­ет час­ти­ца еще мень­шая, чем атом, вы­зва­ло бу­рю. Не­ко­то­рые уче­ные бы­ли го­то­вы со­гла­сить­ся с тем, что элек­три­че­ст­во - это по­ток очень ма­лень­ких час­тиц, имею­щих элек­три­че­ский за­ряд, но еще на­до бы­ло до­ка­зать, что ка­ж­дая та­кая час­ти­ца об­ла­да­ла оп­ре­де­лен­ной мас­сой и опре­деленным элек­три­че­ским за­ря­дом. Нуж­но бы­ло про­вес­ти опыт, что­бы раз и на­все­гда до­ка­зать, что элек­тро­ны су­ще­ст­ву­ют на са­мом де­ле.

В 90-х го­дах про­шло­го ве­ка был все же один не­мец­кий уче­ный, ко­то­рый не раз­де­лял эфир­ную тео­рию икс - лу­чей. Его зва­ли Аль­берт Эйн­штейн. На это­го уче­но­го про­из­вел глу­бо­кое впе­чат­ле­ние опыт Май­кель­со­на с интерферо­метром. И еще один не­мец воз­ра­жал про­тив эфир­ной тео­рии - Макс Планк. Он сде­лал в рав­ной сте­пе­ни ра­ди­каль­ное пред­по­ло­же­ние: лу­чевую энер­гию, т. е. свет, сле­ду­ет пред­став­лять в ви­де “кван­тов”, или мель­чай­ших час­тиц. Эйн­штейн ис­поль­зо­вал кван­то­вую тео­рию План­ка для объ­яс­не­ния фо­то­элек­три­че­ско­го эф­фек­та и со­ста­вил изу­ми­тель­ное по кра­со­те сум­мирующее урав­не­ние. Но в то вре­мя мыс­ли Эйн­штей­на о фо­то­элек­три­че­ском эф­фек­те не встре­ти­ли до­ве­рия.

Страницы: 1, 2, 3, 4