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
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.
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.
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.