Лебедев и Вильгельм Рентген


Х-лучи Рентгена

Выдающийся русский физик Петр Николаевич Лебедев известен всему миру как ученый, которому впервые удалось «взвесить свет» — определить силу светового давления на твердые тела и газы.

Открытие Лебедевым светового давления, имевшее в свое время огромное значение для утверждения электромагнитной теории света, не потеряло значения и в наши дни: результатами исследования до сих пор пользуются и астрономы, и астрофизики, и конструкторы космических кораблей.

Хорошо известны работы Лебедева, посвященные решению таких сложных физических проблем, как межмолекулярные взаимодействия, исследование оптических свойств электромагнитных волн, прохождение света по межзвездному пространству, происхождение земного магнетизма…

И это далеко не полный перечень — научное наследие Петра Николаевича красноречиво говорит о его удивительной многогранности и поразительной работоспособности. Но, к сожалению, некоторые его работы в настоящее время незаслуженно забыты.

Об одном таком исследовании, проведенном Петром Николаевичем, и рассказывается в настоящей статье.

Х-лучи Рентгена

Петр Николаевич Лебедев

Питая необычайную страсть к трудноразрешимым экспериментальным проблемам, имевшим принципиальное значение для науки,

Лебедев исследовал свойства Х-лучей, только что открытых выдающимся немецким физиком Вильгельмом Конрадом Рентгеном. Он сделал попытку установить их физическую природу.

Открытые Рентгеном невидимые лучи обладали настолько удивительным и странным свойством проникать сквозь непрозрачные предметы, что ученый долго не решался сделать какое-либо официальное сообщение, вновь е вновь подвергая полученные результаты всесторонней проверке.

Открытие Х-лучей произошло 8 ноября 1895 года, но только 28 декабря  Вильгельм Рентген передал рукопись предварительного сообщения «О новом роде лучей» председателю Вюрцбургского физико-медицинского общества.

Учитывая важность сделанного открытия, и принимая во внимание невозможность в связи с рождественскими каникулами собрать в ближайшие дни членов общества, было решено опубликовать сообщение Рентгена в «Отчетах о заседаниях Вюрцбургского физико-медицинского общества» до обсуждения его на очередном заседании и издать отдельной брошюрой.

В первых числах января 1896 года Вильгельм Рентген разослал оттиски статьи «О новом роде лучей» своим друзьям и коллегам — крупнейшим авторитетам в области физики, в том числе и Петру Николаевичу Лебедеву, которого он знал как талантливого ученика Августа Кундта.

Вильгельм Конрад Рентген

Получив от Рентгена статью «О новом роде лучей», Лебедев на ближайшем же заседании Московского физического общества сделал доклад о рентгеновых лучах. Вряд ли нужно говорить, что интерес к открытию Рентгена был огромен.

«Еще никогда ни одно открытие в области физики,- писал через несколько дней Петр Николаевич,- не встречало такого всеобщего интереса, и не было так обстоятельно обсуждено в периодической печати, как открытие  Вильгельмом Рентгеном нового, до той поры неизвестного рода лучей…

Причину такого интереса надо искать как в применениях лучей Рентгена для медицинских целей и тех смелых надеждах, которые возлагали на новый диагностический метод, так и в возможности делать снимки с невидимых глазу предметов весьма простым и легко доступным способом».

Лучи Рентгена заинтересовали Лебедева, и он, прервав начатые работы по определению действия электромагнитных воли на резонаторы, принялся за изучение их необычайных свойств, сделав целый ряд снимков с различных предметов.

Как-то Лебедеву для опытов понадобился алюминий — металл по тем временам очень дорогой и дефицитный, и тогда Александр Григорьевич Столетов послал ему медаль и жетон, полученные им на Международной выставке в Париже в 1881 году.

Текст сопроводительной записки А. Г. Столетова позволяет предположить, что алюминий был нужен Лебедеву для опытов с рентгеновыми лучами:«Посылаю целый воз алюминия, но едва ли в пользу.В особых коробочках — медаль и жетон 1881 (тонкий, ручку можно отпаять, если есть надежда пробрать лучами)».

29 января и 8 февраля Лебедев дважды прочитал в Московском университете лекцию «Об открытых Рентгеном Х-лучах», сопровождая ее демонстрацией рентгенограмм.

В марте месяце журнал «Мюнхен Медициниш Вохеншрнфт» сообщил о том, что П. Н. Лебедев демонстрировал полученные им снимки на заседании Петербургского медико-хирургического общества. А в мае в журнале «Русская мысль» была напечатана статья П. Н. Лебедева «Об открытых Рентгеном Х-лучах».

Статья сопровождалась примечанием: «Из публичной лекции, читанной 29 января и 8 февраля 1896 г. в физической аудитории Московского университета». В этой статье Петр Николаевич, рассказывая подробно о свойствах Х-лучей и рассматривая возможные пути их применения, обращает особое внимание на необходимость дальнейшего всестороннего изучения этого физического явления.

«… Дальнейшего прогресса,- пишет Лебедев,- надо ожидать не от бесчисленного повторения снимков имеющимися под руками приборами, а от систематического исследования самого явления».

Хорошо известно, что Вильгельм Рентген, открыв Х-лучи и описав их свойства, не установил их физической природы (дав им название «икс-лучи», Рентген сделал на этом акцент).

Правильно замеченное родство между Х-лучами и световыми, к сожалению, привело его к неправильному предположению об их природе как продольных колебаниях эфира. Однако это ошибочное предположение Рентгена ни в коей мере не умаляет значения сделанного открытия.

Великий голландский физик-теоретик, создатель классической электронной теории Хендрик Антон Лоренц писал Рентгену 21 января 1896 года из Лейдена:

«От всего сердца я надеюсь, что Вам удастся путем ценных опытов раскрыть в дальнейшем природу загадочных явлений. Но даже, если сделать это не удастся и вопрос — имеем ли мы здесь дело с продольными колебаниями — останется открытым еще на многие годы, то и в этом случае наука будет всегда обязана Вам за одно из Ваших прекрасных достижений».

Х. А. Лоренц прекрасно понимал, что открытие рентгеновых лучей явилось качественным скачком в ходе исторического развития физики, и, видимо, был уверен в нереальности решения вопроса о природе лучей в ближайшее время.

Действительно, открытие Вильгельма  Рентгена, совершившее величайший переворот в нашем представлении о природе вещей и открывшее первую страницу новой науки XX века — атомной физики, опередило исторический процесс развития классической физики.

Открытие Рентгена

Современное представление о рентгеновых лучах как электромагнитном излучении, характеризующемся длиной волн примерно в 10 000 раз короче волн видимого света, могло утвердиться только после установления природы катодных лучей, представляющих собой поток электронов, резкое торможение которых на антикатоде и приводит к возникновению рентгеновых лучей.

В связи с этим заслуживает внимания взгляд Лебедева на природу рентгеновых лучей, высказанный им в январе 1896 года, то есть почти одновременно с Рентгеном.

«При первом же появлении известия об открытии Рентгена, — писал Лебедев в статье «Об открытых Рентгеном Х-лучах», — были высказаны самые разнообразные и противоречивые догадки о физической природе нового явления.

Предположение, что Х-лучи есть не что иное, как колебания, сходные со световыми и отличающиеся от них лишь быстротою, начинает находить все больше подтверждений в новейших исследованиях.

Такое предположение является, по существу, легко допустимым: так, мы знаем, что все цвета, различаемые нашими глазами в спектре белого света, ничем друг от друга не отличаются, как только периодом колебаний, и что колебания красного света в два раза медленнее колебаний фиолетового.

Особыми приборами мы могли исследовать спектр в невидимой для глаз части, по ту сторону красного цвета — в ультракрасном, и нашли там всевозможные колебания и в десять и в двадцать раз более медленные.Наконец, гений Герца указал нам способы возбуждать и исследовать колебания в тысячи, даже в миллионы раз более медленные, чем колебания красного света.

С другой стороны, фотографическая пластинка позволила нам исследовать невидимый спектр по ту сторону фиолетового — его ультрафиолетовую часть, где колебания быстрее, чем в видимом спектре; но до сих пор самые быстрые колебания, которые нам известны, лишь в четыре раза быстрее колебаний фиолетового света.

Предположение, что Х-лучи суть лучи ультрафиолетовые, существование которых мы не только, не отрицаем, но стремимся констатировать, является, поэтому вполне возможной гипотезой».

Письмо Лебедева Рентгену

Безусловный интерес представляет письмо Петра Николаевича к Вильгельму Рентгену, найденное сравнительно недавно и в настоящее время, хранящееся в Немецком музее Рентгена в городе Ремшайд-Леннеп, на родине ученого.

Письмо Лебедева впервые было опубликовано в журнале «Рентген — Блеттер-18» в мае 1965 года управляющим Немецким музеем Рентгена Эрнстом Штреллером.

«На последнем заседании Московского физического общества,- писал Рентгену Лебедев,- я доложил о Вашем сообщении, о Х-лучах по отдельному оттиску статьи, который Вы были так любезны мне прислать. Интерес к Вашему открытию превзошел все ожидания, и общество настоятельно просило меня на одном из заседаний продемонстрировать Ваши опыты…»

Далее в письме Лебедев просит Вильгельма  Рентгена прислать ему некоторые фотографии в Х-лучах.

Любопытна концовка письма: «Я был бы Вам очень благодарен, если бы Вы прислали мне свою фотографию, которую я бы мог показать в заключение. Это желание может, вероятно, показаться довольно наивным, я же придаю этому очень большое значение: широкая публика, для которой всякое исследование и всякое открытие кажется чем-то невозможным и даже трансцендентным, благодаря фотографии исследователя вернется к мысли, что наукой движут не Х-духи, а живые люди.И одна эта мысль уже является огромным шагом в духовном развитии человека; но об этом, и особенно у нас, надо специально проявлять заботу».

Письмо П. Н. Лебедева наводило на мысль о возможной взаимной переписке ученых, или, по крайней мере, существовании ответного письма Рентгена, которое могло быть отправлено из Вюрцбурга в конце января — начале февраля 1896 года.

Письмо Рентгена — стандартное, изготовленное типографским способом. В январе — феврале 1896 года почта ежедневно доставляла в Вюрцбургский университет десятки писем, ответить на которые, ученый был просто не в состоянии. Но своих адресатов ученый весьма различал, и это подтверждают обстоятельства, при которых было обнаружено письмо П. Н. Лебедева.

Оно было найдено в одной из пачек писем, завернутых в коричневую бумагу и перевязанных проволокой, по всей вероятности, еще самим Рентгеном, так как на оберточной бумаге сохранилась надпись, сделанная рукой Рентгена:

«Тысячи писем, относящихся к открытию Х-лучей — главным образом в первое время — я сжег как малоинтересные. Вложенные письма составляют часть полученных в январе 1896 года…»

Видимо, об этих письмах приблизительно за два года до смерти Вильгельм Рентген писал дочери профессора Т. Бовери:

«… Вечером я выбрал из имеющихся писем (их более сотни), полученных вскоре после моего открытия в 1895 году, несколько интересных для сохранения; остальные пущу на отопление моей комнаты, к тому же зимняя стужа представляет мне прекрасный повод для такого поступка…»

Весьма примечательно, что среди писем крупнейших физиков разных стран мира — Эмиля Варбурга, лорда Кельвина (Вильяма Томсона), Роберта Вуда, Хендрика Лоренца и других, выразивших гениальному немецкому физику свои поздравления и свое восхищение по поводу открытия им Х-лучей, сохранилось и письмо в то время еще молодого русского ученого Петра Николаевича Лебедева.

В наше время работы П. Н. Лебедева с рентгеновыми лучами кажутся скромными.

Но не надо забывать, что со времени открытия рентгеновых лучей прошли десятилетия бурного развития науки и техники. Пользуясь результатами труда наших предшественников, в повседневной работе мы порой не задумываемся о том, какого огромного, титанического труда им это стоило.

Весьма знаменательно, что наряду с П. Н. Лебедевым свой вклад в исследование рентгеновых лучей внесли и другие замечательные русские ученые А. С. Попов, И. И. Боргман, О. Д. Хвольсон, Ю. В. Вульф, А. Ф. Иоффе.