5 января 1896 - Рентген проводит первую демонстрацию рентгеновских лучей
125 лет назад Вильгельм Конрад Рентген сделал сенсационное открытие: он открыл излучение, названное позже его именем. Чего он сам, кстати, ни в коем случае не хотел.
1896 год - В январе над Европой и Америкой прокатился тайфун газетных сообщений о сенсационном открытии немецкого физика, профессора Вюрцбургского университета Вильгельма Конрада Рентгена.
Казалось, не было газеты, которая бы не напечатала снимок кисти руки, принадлежащей, как выяснилось позже, Берте Рентген - жене профессора. А профессор Рентген, запершись у себя в лаборатории, продолжал усиленно изучать свойства открытых им лучей. Открытие рентгеновских лучей дало толчок новым исследованиям. Их изучение привело к новым открытиям, одним из которых явилось открытие радиоактивности. 
Немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген (1845-1923) родился в Леннепе, небольшом городке близ Ремшейда в Пруссии, и был единственным ребенком в семье преуспевающего торговца текстильными товарами Фридриха Конрада Рентгена и Шарлотты Констанцы (в девичестве Фровейн) Рентген.
Первый нобелевский лауреат Вильгельм Рентген
Как известно, первая Нобелевская премия по физике была присуждена именно 56-летнему В.Рентгену – за сделанное пятью годами ранее открытие лучей, которые носят его имя (сам ученый всегда называл их Х-лучами). К этому времени он был известным ученым, профессором Мюнхенского университета и директором Физического института. Давно нет необходимости популярно объяснять, что стоит за словом «рентген», ставшим нарицательным, тем не менее, история открытия рентгеновских лучей, условия и методы работы их первооткрывателя продолжают интересовать многих.
125 лет назад, 8 ноября 1895 года, было сделано одно из самых выдающихся открытий в истории науки: немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген (Wilhelm Conrad Röntgen) открыл рентгеновское излучение. Х-лучи, как он их назвал, совершили переворот, прежде всего, в медицине, поставив диагностику на совершенно новый уровень. Врачам уже не надо было, как раньше, чуть ли не наугад распознавать переломы или - на ранней стадии - болезни внутренних органов, включая, например, опаснейший тогда туберкулез легких.
Очевидцев открытия Рентгена не было. Сам он не рассказывал об истоках опыта, выполненного 8 ноября 1895 г., когда при включении обернутой в светонепроницаемую бумагу высоковольтной вакуумной трубки впервые наблюдал действие неизвестного излучения. Оно сводилось к вспышкам маленьких флуоресцирующих кристаллов, лежащих на лабораторном столе, и бледно-зеленому свечению бумажной ширмочки, покрытой платиносинеродистым барием. Один из биографов первооткрывателя, пожалуй, вернее всего отразил мотивы его дальнейших шагов. «Счастье, явившееся столь неожиданно, «великий жребий»’, как позднее сказал Рентген, который ему выпал, он хотел заслужить как исследователь, представив совершенно «безупречные результаты». И представил!
Перед этим четверть века он работал в физических лабораториях университетов Вюрцбурга, Страсбурга, Гисена и снова Вюрцбурга, до 1872 г. под руководством искусного физика-экспериментатора А.Кундта, потом самостоятельно. Он выполнил ряд исследований, требующих тщательных измерений свойств газов и кристаллов. По словам его ученика А.Ф.Иоффе, он «добивался большой точности... не усложнением аппарата и многочисленными поправками, а применением нового, целесообразно придуманного метода, который в корне устранял важнейшие ошибки и позволял добиваться точности при помощи простых, часто самодельных приборов».
Натолкнувшись на неизвестное явление, ученый на протяжении семи недель в полном одиночестве работал в одной из комнат своей лаборатории, изучая свойства Х-лучей. Он велел приносить себе пищу в университет и поставить там кровать, чтобы избежать сколько-нибудь значительных перерывов в работе. Сколько вздора об этом затворничестве ученого бытовало среди физиков! Только в конце своего «одиночества» (по некоторым сведениям, 22 декабря) он приоткрыл тайну, сделав снимок в Х-лучах руки своей жены Берты с обручальным кольцом, показанный наряду с другими снимками в сообщении В.Рентгена 28 декабря 1895 г. Сообщение, которое он направил на имя председателя Физико-медицинского общества Вюрцбургского университета, было незамедлительно напечатано и выпущено в свет отдельной брошюрой.
Открытие Рентгена быстро, даже по меркам современных средств обмена информацией, приобрело широкую известность. В ночь со 2 на 3 января содержание доклада Рентгена об Х-лучах стало известно редактору венской газеты «Neue Deutsche Presse», и наутро газета вышла с броским аншлагом на первой полосе огромными буквами: «СЕНСАЦИОННОЕ ОТКРЫТИЕ». А вечером 6 января телеграфом из Лондона на весь мир передавалось: «Даже шум военной тревоги не в силах был бы отвлечь внимание от замечательного триумфа науки, весть о котором докатилась до нас из Вены. Сообщается, что профессор Вюрцбургского университета Роутген [! – А.К., В.У.] открыл свет, который проникает при фотографировании через дерево, мясо и большинство других органических веществ. Профессору удалось сфотографировать металлические гири в закрытой деревянной коробке, а также человеческую руку, причем видны лишь кости, в то время как мясо невидимо». Дальше последовала лавина публикаций: только за один год свыше тысячи статей по новым лучам. Опыты с ними в течение нескольких недель были повторены в физических лабораториях многих стран.
Во всех европейских столицах – Лондоне, Париже, Берлине, Петербурге и т.д. – читались публичные лекции об открытии Рентгена и демонстрировались опыты. Только в Вене австрийская полиция наложила на их демонстрацию строжайший запрет ввиду того, что в полицию «не поступало официальных сведений о свойствах новых лучей, а потому строго воспрещается производить какие-либо опыты впредь до выяснения вопроса и особого распоряжения полиции».
В России уже в январе 1896 г. А.С.Попов в Кронштадте, изготовив с помощью С.С.Колотова вакуумную трубку Крукса, получил рентгеновские снимки для публичных демонстраций. В письме В.Рентгену профессор И.И.Боргман 3 (15) февраля 1896 г. сообщал результаты экспериментов с Х-лучами, выполненных им совместно с А.Л.Гершуном. В приложении к книге с переводом сообщения об открытии Х-лучей был приведен снимок рентгенограммы и утверждалось, что «отпечаток при помощи лучей Рентгена был получен в Физической лаборатории Петербургского университета 12 января, первый снимок руки сделан был 16 января». Вклад в исследование рентгеновских лучей в России в первые годы после открытия Рентгена внесли также другие русские исследователи: П.Н.Лебедев, Б.Б.Голицын, О.Д.Хвольсон, Ю.В.Вульф, А.Ф.Иоффе и др. Н.Г.Егоров организовал первую в России рентгеновскую лабораторию, а А.С.Попов – первый рентгеновский кабинет в Кронштадтском госпитале. В 1897 г. газеты писали, что студент Военно-медицинской академии Н.В.Вихрев сконструировал прибор, с помощью которого можно было делать одновременно два рентгеновских снимка с двух разных точек. Совмещая оба снимка, исследователь получал объемное изображение.
С момента открытия стало ясно практическое предназначение Х-лучей, прежде всего медицинское. Уже в 1896 г. их использовали для диагностики, немного позже – для терапии. Через 13 дней после сообщения Рентгена, 20 января 1896 г., в Дартмунде* (штат Нью-Гемпшир, США) врачи с помощью рентгеновских лучей наблюдали перелом руки пациента. Медики получили исключительно ценный инструмент. Под руководством А.С.Попова рентгеновскими аппаратами были оборудованы крупные корабли российского флота. Так, на крейсере «Аврора» во время Цусимского сражения были рентгенологически обследованы около 40 раненых матросов, что избавило их от мучительных поисков осколков с помощью зонда.
По-видимому, первым открытие Рентгена в рекламно-коммерческих целях применил Т.Эдисон: в мае 1896 г. он в Нью-Йорке организовал выставку, где желающие могли разглядывать на экране изображение своих конечностей в рентгеновских лучах. Но после того как его помощник умер от ожогов Х-лучами, Эдисон прекратил все опыты с ни- ми. Однако, несмотря на опасность, работы с новыми лучами, расширяясь и углубляясь, продолжались.
При всем колоссальном интересе к открытому явлению, понадобилось около 10 лет, чтобы в знаниях об Х-лучах добавилось что-то новое: английский физик Ч.Баркла доказал их волновую природу и открыл характеристическое (определенной длины волны) рентгеновское излучение. Еще через 6 лет Макс фон Лауэ разработал теорию интерференции Х-лучей на кристаллах, предложив использовать кристаллы в качестве дифракционных решеток. В том же 1912 г. эта теория получила экспериментальное подтверждение в опытах В.Фридриха и П.Книппинга.
Научное значение открытия Рентгена раскрывалось постепенно, что подтверждается присуждением еще семи нобелевских премий за работы в области рентгеновских лучей:
– в 1914 г., за открытие дифракции рентгеновских лучей (М. фон Лауэ);
– в 1915 г., за изучение структуры кристаллов с помощью рентгеновских лучей (отцу и сыну Брэггам);
– в 1917 г., за открытие характеристического рентгеновского излучения (Ч.Баркле);
– в 1924 г., за исследования спектров в диапазоне рентгеновских лучей (К.Сигбану);
– в 1927 г., за открытие рассеяния рентгеновских лучей на свободных электронах вещества (А.Комптону);
– в 1936 г., за вклад в изучение молекулярных структур с помощью дифракции рентгеновских лучей и электронов (П.Дебаю);
– в 1979 г., за разработку метода осевой (рентгеновской) томографии (А.Кормаку и Г.Хаунсфилду).
Кроме того, рентгеновским лучам обязаны такие великие открытия, как структура молекул гемоглобина, дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и белков, ответственных за фотосинтез (премии 1962 и 1988 гг.).
Рентген прекрасно понимал большое научное и технологическое значение своего открытия, но ему была чужда мысль о его торгашеском использовании. Считая, что результаты, полученные в научной лаборатории, могут и должны использоваться всеми, он решительно отверг предложение Берлинского электрического общества продать за большую сумму право на использование патентов будущих его открытий. Рентген не одобрял шумихи вокруг своего имени и продолжал работать, не допуская никаких отклонений от того метода работы, который считал единственно приемлемым.
Академик А.Ф.Иоффе в декабре 1945 г. на заседании cессии отделения физико-математических наук АН СССР, посвященном 50-летию открытия рентгеновских лучей, сказал: «Я думаю, что совершенно закономерно, что из многих исследователей, в течение 40 лет работавших среди рентгеновых лучей, их заметил только один Рентген, исключительно тонкий и точный экспериментатор – наблюдатель в самом высоком смысле этого слова».
Хотя вопросы об авторстве Рентгена были однозначно решены сразу после опубликования им основополагающих статей, его неоднократно обвиняли в плагиате. Особенно это проявилось в годы фашизма в Германии, где известные физики Ф.Ленард и И.Штарк были ярыми нацистами. И.Штарк в год 90-летия Рентгена в апрельском номере 1935 г. «Physikalische Zeitschrift» опубликовал статью, в которой пытался доказать, что Рентген наблюдал Х-лучи с помощью трубки, сконструированной Ленардом, и что эти лучи, по сути, ленардовы. Этот казуистический выпад Штарка обнажил и отверг Макс Вин, один из бывших ассистентов Рентгена. Он в августовском номере того же журнала заявил: «Наблюдение флуоресценции было исходной точкой открытия Рентгена. В какой форме трубки впервые наблюдалась флуоресценция, не имеет особого значения, так как во всех вакууммированных трубках появляются более или менее интенсивные лучи».
Рентген был безупречным исследователем и цельным человеком в науке и жизни. По воспоминаниям, это был очень суровый и замкнутый профессор. Он проводил свои опыты, как правило, в одиночестве. Это не исключало того, что в его лаборатории учились и работали физики, ставшие известными в первой четверти ХХ в.: М.Вин (1866–1938), А.Ф.Иоффе (1880–1960), В.Фридрих (1883–1968), П.Книппинг (1883–1935), Р.Ладенбург (1882–1952) и др. А.Ф.Иоффе вспоминал: «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... В Мюнхене, живя с женой и ее осиротевшей племянницей, Рентген вел скромный, замкнутый образ жизни. Точно в 8 часов начинал работать в институте и в 6 часов вечера возвращался домой; как и все, имел двухчасовой отдых от 12 до 2... Не могу также не вспомнить о деликатности, с которой Рентген устраивал мой отдых в Швейцарии. Он приглашал меня на свой счет в качестве ассистента в тот швейцарский отель, где жил сам, якобы для обсуждения нашей совместной работы» (А.Ф.Иоффе. Встречи с физиками. – М.: Физматгиз, 1962, с. 27, 29).
В.К.Рентген в письме Л.Цендеру (1905 г.) писал: «В русском докторе Иоффе я имею очень способного приват-доцента. Я работаю с ним уже два года и совместно произвел огромное количество материала, публиковать который мне боязно» (Ф.Гернек. Пионеры атомного века. – М.: Прогресс, 1974, с. 99).
Ученый Рентген был скромным, законопослушным человеком, бюргером от науки. Даже получать Нобелевскую премию он ездил в Стокгольм по ходатайству в Министерство церковных и школьных дел Баварии. Это ходатайство об отпуске было написано 6 декабря 1901 г., за три дня до получения премии, и в полной мере соответствовало стилю времени и нравам высшей школы Германии. В нем ученый писал: «По доверительному сообщению Королевской Шведской академии наук почтительнейше и покорнейше нижеподписавшийся получил первую Нобелевскую премию за 1901 год. Королевская Шведская академия придает особое значение тому, чтобы удостоенные премии принимали ее лично в Стокгольме в день вручения (10 декабря текущего года). Так как эти премии обладают исключительно высокой ценностью и в высшей степени почетны, то почтительнейше и покорнейше нижеподписавшийся полагает, что должен последовать, хотя и не с легким сердцем, желанию Королевской Шведской академии, а потому он просит предоставить ему отпуск в продолжение следующей недели» (там же, с. 94–95).
Рентген был единственным лауреатом в истории Нобелевского фонда, кто не читал Нобелевской лекции. Летом 1902 г. он обратился в Стокгольм с запросом о сроке ее прочтения. Ответ из Швеции позволил ему считать, что в Уставе фонда отсутствует положение об обязательной процедуре чтения лекции. Учтя это обстоятельство, Рентген заявил, что он охотно отказывается от публичного выступления с докладом. Он мало участвовал в публичных мероприятиях, никогда не принимал участия в ежегодных съездах физиков, естествоиспытателей и врачей, отвергал всякие чествования со стороны власть имущих, однако был подлинным патриотом Германии.
В целом, как писал А.Ф.Иоффе, «рентгеновы лучи впервые пробили брешь во внешней оболочке атома, положили этим начало открытий атомной физики и в ходе исторического развития привели к освобождению атомной энергии».
Возможности, заложенные в физических свойствах рентгеновских лучей, несмотря на 105-летнюю историю их изучения и использования, до сих пор полностью не реализованы. Это видно, например, из интенсивного развития в последние три десятилетия рентгеновской оптики. С учетом существенно различных характеристик лучей в областях жесткого (длины волн 0,01–1 нм), мягкого (1–30 нм) и ультрамягкого (30–100 нм) излучений созданы и продолжают создаваться прецизионные методы исследования разнородных веществ, высокие технологии изготовления рентгенооптических элементов и уникальных промышленных рентгеновских приборов и устройств.
Оптические характеристики материалов в рентгеновском диапазоне обладают рядом особенностей, не свойственных характеристикам видимого излучения. Это относится к таким кардинальным свойствам лучей, как преломление и отражение.
Показатель преломления лучей в рентгеновской области спектра для всех веществ мало отличается от единицы. Вследствие этого элементы типа линз и призм в рентгенооптике практически не используются. Причина ясна: фокусное расстояние собирающей линзы из никеля радиусами поверхностей 1 см для лучей длиной волны 0,1 нм составляет примерно 100 м.
Об опытах по преломлению новых лучей Рентген в первой публикации сообщал: «Установив проницаемость тел довольно большой толщины, я поспешил исследовать поведение Х-лучей при прохождении через призму: отклоняются они ею или нет. Опыты с водой и сероуглеродом в слюдяных призмах с преломляющим углом около 30 градусов не дали никакого отклонения ни на флуоресцирующем экране, ни на фотографической пластинке. Для сравнения при тех же условиях наблюдалось отклонение лучей света. Отклоненные изображения были удалены от неотклоненных на расстояние от 10 до 20 мм. С призмами из эбонита и алюминия с преломляющим углом также в 30 градусов я получил на фотографической пластинке снимки, на которых как будто можно было заметить отклонение. Но это было весьма неясно. Во всяком случае, если отклонение вообще существует, то оно настолько мало, что показатель преломления Х-лучей в указанных веществах мог быть не больше 1,05».
Однако аналогами обычных линз в ультрамягком рентгеновском излучении служат обладающие высоким пространственным разрешением зонные пластинки Френеля, состоящие из системы чередующихся прозрачных и непрозрачных концентрических колец строго заданной ширины. Зонная пластинка Френеля, увеличивающая за счет дифракции энергетическую освещенность в точке наблюдения подобно собирающей (положительной) линзе, в качестве рентгенооптического элемента была предложена в 1952 г. Такие пластинки служат основным узлом в сканирующих и изображающих рентгеновских микроскопах с использованием синхротронного излучения.
Уже в первых опытах Рентген заметил, что открытые им лучи практически не отражаются. Он писал: «Можно заключить, что ни одно из исследовавшихся веществ не дает правильного отражения Х-лучей». Длительное время считалось, что создание эффективных рентгеновских зеркал невозможно. Углубленное исследование физики коротковолнового излучения сравнительно недавно позволило найти решение задачи путем использования многослойных отражающих покрытий. Они представляют собой структуру из множества пар чередующихся слоев нанометровой толщины с различным значением диэлектрической проницаемости, нанесенных таким образом, что период чередования слоев постоянен или изменяется по определенному закону. В этом случае даже весьма незначительное отражение от каждой границы десятков или сотен слоев зеркала благодаря отражению синфазных волн дает суммарный коэффициент отражения рентгеновских лучей в несколько десятков процентов при любых углах вплоть до нормального падения. На подложку – полированную пластинку кремния или плавленого кварца – поочередно наносятся электронно-лучевым, магнетронным или лазерным напылением слои тяжелых металлов (W, Mo, Ni, Re...) и слои легких элементов (C, B, Be, Si). С помощью зеркал с многослойными покрытиями реализуется фокусирующая и изображающая рентгеновская оптика нормального падения. Перспективы же этой оптики означают создание мощных рентгеновских лазеров, уникальных рентгеновских микроскопов, технологических установок рентгеновской литографии для производства интегральных микросхем нового поколения, а также развитие таких ветвей науки, как рентгеновская астрономия, рентгеновская голография, химический и биофизический микроанализ.
Радио- и рентгеновское излучение, а также радиоактивность – открытия, «спрессованные» во времени примерно в десять месяцев, стали спусковым крючком для развития экспериментальной физики ХХ в. Память о первооткрывателях этих явлений А.С.Попове, В.Рентгене и А.Беккереле неувядаема. Об этом, например, свидетельствует деятельность музея-лаборатории в Вюрцбурге, в которой Рентген сделал свое открытие. В исторической лаборатории все сохраняется без изменений, и она вместе с прилегающими помещениями образует мемориал. Здесь демонстрируются документальные фильмы на немецком, английском, французском и японском языках.
Фото: Deutsches rentgen museum.
Движение пассажирских поездов между Вильнюсом и Даугавпилсом может возобновиться весной следующего года после завершения ремонта железной дороги в Латвии, сообщает пассажирская
ПодробнееБудущий премьер-министр Литвы от социал-демократов Гинтаутас Палуцкас заявил, что у него есть все кандидатуры министров, он планирует обсудить их с президентом Гитанасом Науседой
ПодробнееВ четверг Сейм Литвы одобрил назначение социал-демократа Гинтаутаса Палуцкаса на пост...
Президент Литвы Гитанас Науседа предоставил литовское гражданство фигуристке Эллисон Рид - глава...
Представители литовского и тайваньского бизнеса договорились о совместном развитии технологий и...
По словам миллиардера, 2029 год станет годом, когда машины станут умнее людей....
ПодробнееПеред полетом в Германию нам предложили застраховаться на случай утери багажа или задержки рейса. Однако мы прочли, что в обоих этих случаях положены...
Подробнее«Я и не подозревал, что политика -это так весело», - так обозначил текущий момент то ли сам новый
Ну вот и завершился предвыборный марафон. Я этому очень рад, поскольку в конце словесной войны у
Кажется, не было в последнее время более обсуждаемого в печати скандального, погрязшего, в
Нынешние выборы в Сейм оказались гораздо более активными, чем предыдущие (52,06% по сравнению с
Я на днях узнал из одного социологического опроса, что больше половины избирателей не смотрят
По той скорости, с которой заполняется коробка для бумажного мусора, установленная в подъезде
То, что старость – не радость, никакая не новость. Собственно говоря, у стариков нет обиды на то,
Судя по всему, короткий предвыборный сезон перестал быть томным...
В субботу, среди бела дня, у меня зазвонил дурным голосом мобильник.
В последние годы в Литве семейная политика существенно изменилась. Почему-то акценты вдруг сместились с поддержки семьи на экономические цели и проблему...
ПодробнееГрибной суп с манной крупой, сырные пончики из манной крупы, манное суфле с яблоками,...
Салат из баклажанов и чечевицы, чечевица в кокосовом молоке, плов с чечевицей, суп из красной...
Крем-суп из цукини, паста с орехами, рулеты из курицы в сливочном соусе, сладкий хлебный пудинг,...
Движение пассажирских поездов между Вильнюсом и Даугавпилсом может возобновиться весной следующего
Кандидат в премьер-министры Литвы от социал-демократов Гинтаутас Палуцкас говорит, что за
Пока прокуратура расследует дело по факту возможного призыва к насилию, общественная телекомпания
Дональд Трамп победил на выборах президента США, набрав более 270 голосов выборщиков.
Подозреваемый в расследовании финансовых преступлений компании Foxpay Вильхельмас Германас
Департамент пожарной безопасности и спасения информирует, что 3 ноября, в среду, в Литве будет
После того как лидер социал-демократов Вилия Блинкявичюте отказалась выдвигать свою кандидатуру в
Спустя 15 лет у Литвы снова будет Закон о национальных меньшинствах, постановление об этом принял
ОВЕН Чье слово важнее? Ваш авторитет в информационных делах неоспорим, но все же вам стоит прислушиваться к мнению окружения. Не стоит противопоставлять себя...
Подробнее
