От Архимеда до Хокинга: Вильгельм Конрад Рентген

Вильгельм Конрад Рентген – немецкий физик, совершивший открытие излучения впоследствии названном в его честь. Родился 27 марта 1845 года под Дюссельдорфом, в вестфальском городе Леннепе (Ремшайд), и был единственным ребенком в семье. Его отец был купцом и производителем одежды. Так как мать была родом из Амстердама, спустя три года после рождения Вильгельма семья переехала в Апелдорн (Нидерланды).

Первое образование Вильгельм получил в частной школе Мартинуса фон Дорна, а затем продолжил учёбу в Утрехтской Технической школе. В 1865 году пытался поступить в Утрехтский университет, но позже сдал экзамены в  Федеральный политехнический институт Цюриха и стал студентом отделения механической инженерии. По его окончании в 1869 году Рентген, защитив диссертацию по теме «Изучение газов» (так и не опубликованную), получил степень доктора философии.

В Цюрихе учителями В. Рентгена были математик Э. Б. Кристофель (его исследования сыграли свою роль в становлении общей теории относительности) и великий термодинамик Р. Ю. Э. Клаузиус (один из создателей термодинамики и кинетической теории газов). Но они лишь отчасти повлияли на избрание Рентгеном именно экспериментальной деятельности в области физики.

Имея на руках диплом инженера, В. Рентген не сразу определился в выборе профессии. К его счастью, он стал работать в лаборатории А. Кундта (немецкий физик-экспериментатор в области акустики, оптики, металлооптики и молекулярной физики, создатель одного из первых физических институтов и первой международной школы экспериментаторов, в том числе и российских; его учениками были П. Н. Лебедев, Б. Б. Голицын, Д. А. Гольдгаммер), профессора того же политехникума, посоветовавшего ему попробовать себя в физике.

Поверив Кундту, Рентген в качестве его ассистента последовал за ним в 1869 году в Университет Вюрцбурга. Там он приступил к работе на кафедре физики, где позже стал ординарным профессором. Своих работ Рентген опубликовал пока ещё немного, но уже в них было заметно его образцовое и довольно смелое экспериментальное искусство. При этом Рентген не был узким специалистом, хотя преимущественно занимался вопросами электромагнетизма и оптики.

Приобретя навыки, учёный создал нужные и вместе с тем простые для исследования и преподавания установки и получал на них точные результаты. Ценя ремесло в целом, он позднее вспоминал: «Я всегда находил, что механическая работа именно в то время, когда дух занят менее приятными вещами, может принести настоящее удовлетворение. Всегда сразу видишь готовый и желаемый результат своих усилий, а в духовной области это далеко не всегда происходит быстро».

Проработав три года в Университете Вюрцбурга, Рентген вместе с Кундтом в 1874 году перешёл в Страсбургский университет, в котором провёл пять лет в качестве лектора, а с 1876 года — и профессора. В 1879–1888 гг. он был профессором в Университете Людвига в Гиссене, а затем и директором Физического института при нём. Как раз в те годы сформировался его характер весьма сурового и замкнутого в общении профессора с соответствующим ему стилем чтения лекций и с определённой сухостью в общении со студентами, ассистентами и даже с коллегами по университету.

В 1872 г. Рентген женился на Анне Берта Людвиг встреченной им ещё в Цюрихе, когда он учился в Федеральном технологическом институте. Брак оказался удачным и продолжительным. Их совместная жизнь длилась 47 лет, вплоть до кончины жены в 1919 году. Не имея собственных детей, они в своё время удочерили шестилетнюю Жозефину, дочь брата Анны.

В 1875 году Рентген стал также профессором Академии сельского хозяйства в Каннингеме (Виттенберг). Тогда же, обучаясь у Кундта физически мыслить и работать и постигая тонкости постановки научных опытов, он обнаруживает слабое вращение плоскости поляризации света в некоторых парах и газах, помещённых в магнитное поле.

Осваивая тонкости эксперимента, он в 1888 году опубликовал статью «Об электродинамической силе, возбуждаемой при движении диэлектрика в однородном электрическом поле», где подвёл итоги опытов по вращению стеклянной шайбы между обкладками конденсатора и образованию магнитного поля у поляризованного диэлектрика. В науку вошло понятие поляризационный ток, или ток Рентгена. В 1903 году усовершенствованный опыт поставил русский физик А. А. Эйхенвальд.

С 1888 года Рентген возглавлял кафедру физики в Университете Вюрцбурга, в 1894 году он был избран ректором. С 1900 года работал в Мюнхенском университете — последнем месте его службы. Здесь Макс фон Лауэ спустя 12 лет после открытия Х-лучей вместе с В. Фридрихом и П. Книппингом обнаружил дифракцию этих лучей, подтвердив в итоге их электромагнитную природу.

Главное открытие в своей жизни Рентген совершил, когда ему было уже 50 лет. С самого начала он опирался на теоретические исследования Гельмгольца Германа Людовика Фердинанта по электродинамике и оптике и экспериментальные работы Г. Р. Герца и Ф. Э. А. фон Ленарда, чьи опыты он высоко оценил уже в первой статье о своём открытии.

Он досконально знал созданные ранее приборы, которые были проверены в экспериментальной практике при изучении электрических разрядов в газах и свойств катодных лучей другими учёными. В их опытных работах Рентген прекрасно разбирался и, мастерски владея лабораторной техникой, с вполне достаточной долей уверенности приступил к своим основополагающим исследованиям.

Вечером 8 ноября 1895 года, когда ассистенты уже ушли домой, Рентген, как обычно, продолжал работать. Он включил ток в катодной трубке (подарок, полученный от Ленарда), закрытой со всех сторон плотным чёрным картоном. Лежавший неподалеку бумажный экран, покрытый слоем кристаллов платиноцианистого бария, начал светиться зеленоватым светом. После выключения тока свечение кристаллов прекратилось. При повторной подаче напряжения на катодную трубку свечение в кристаллах, никак не связанных с прибором, возобновилось.

Учёный пришёл к выводу, что из трубки исходит ранее неизвестное излучение, названное им Х-лучами. Опыты показали, что Х-лучи возникают в месте столкновения лучей с преградой внутри катодной трубки (тормозное излучение ускоренных электронов). Антикатод был плоским, что обеспечивало интенсивный поток Х-лучей. Благодаря этой трубке (она впоследствии будет названа рентгеновской) в течение нескольких недель им были исследованы и описаны основные свойства ранее неизвестного излучения, которое позже назвали рентгеновским.

Эксперименты с Х-лучами дали новые сведения и о строении вещества, а затем привели к пересмотру ряда положений классической физики. В 1901 году он (его кандидатуру выдвинуло 16 физиков) опередил 10 других претендентов на Нобелевскую премию по физике и был удостоен её первым «в знак признания исключительных услуг, которые он оказал науке открытием замечательных лучей, названных впоследствии в его честь».

Опубликовав в 1895–1996 гг. свои экспериментальные работы по открытию Х-лучей и изучению их свойств, Рентген больше к ним не возвращался. Все последующие успехи в исследовании рентгеновских лучей будут связаны с именами других учёных мира. В самом конце своей жизни Рентген продолжил исследования, но уже электрических свойств кристаллов.

Многие учёные, начавшие свой путь в науке под его опекой, со временем заняли кафедры в университетах. Прежде всего, это М. Вин, Л. Цендер, П. П. Кох, Э. Вагнер, Р. Ладенбург, П. Прингсгейм, В. Фридрих и др. На их научной и педагогической деятельности благотворно сказалось влияние стиля Рентгена как учёного и преподавателя, а также его неповторимой, во многом уникальной личности. Хотя он так и не стал организатором научной школы как таковой.

Одним из последних учеников Рентгена целых 20 лет был русский учёный  Абрам Фёдорович Иоффе, вместе с которым он проводил исследования механических и электрических свойств кристаллов. Итогом их совместных усилий стали в 1913 и 1922 гг. две статьи по данной теме. Со временем Иоффе, высоко ценивший своего учителя, достиг значительных успехов на научном поприще и создал свою научную школу, во многом определившую успехи советской науки в последующие десятилетия.

Исследования, связанные с рентгеновскими лучами, тут же привели к открытию радиоактивности А. Беккерелем и супругами М. Кюри и П. Кюри. При этом следует заметить, что открытие первого родилось из заблуждения Пуанкаре о том, что Х-лучи это один из видов фосфоресценции. Из проверки Беккерелем этого заблуждения и родилось его открытие.

К Рентгену не раз обращались представители промышленных фирм с предложениями о покупке прав на использование изобретения. Но учёный отказывался патентовать открытие, не считая его источником дохода. Со временем рентгеновские трубки получили широкое распространение и применялись во многих странах. Появились новые направления науки и техники — рентгенология, рентгенодиагностика, рентгенометрия, рентгеноструктурный анализ и др.

В жизни Рентген был скромным человеком. Когда принц-регент Баварии наградил его за вклад в науку орденом, дававшим право на дворянский титул с прибавлением к фамилии частицы «фон», он не счёл для себя возможным принять дворянское звание. Когда 10 декабря 1901 года учёный получил диплом лауреата Нобелевской премии, золотую медаль и денежный чек, он отказался читать Нобелевскую лекцию.

Во время Первой мировой войны, когда правительство Германии обратилось к населению с просьбой помочь государству деньгами и ценностями, учёный отдал свои сбережения, включая Нобелевскую премию. После начала войны он решил, что не имеет морального права в это тяжёлое для немцев время жить лучше других, и потому в конце жизни ему приходилось себе во многом отказывать.

В 1918 году в Петрограде (Санкт-Петербурге) по инициативе М. И. Немёнова и А. Ф. Иоффе был создан первый в мире Государственный рентгенологический и радиологический институт, включивший в себя медико-биологический, физико-технический и радиевый отделы (в 1921 году из института выделились Государственный физико-технический рентгенологический институт, в наши дни именуемый Физико-технический институт имени А. Ф. Иоффе РАН и Радиевый институт). В нём Рентгену был установлен памятник в 1928 году. При этом рентгеновские аппараты для СССР пока ещё закупались за границей.

У Рентгена были родственники в США, и он даже хотел эмигрировать туда для работы в Колумбийском университете в Нью-Йорке, но остался в Мюнхене, где и продолжалась его карьера. Умер великий учёный 10 февраля 1923 года. Был похоронен в Гисене.

После смерти Рентгена улица Лицейская в Петрограде была названа его именем. В его честь названы внесистемная единица экспозиционной дозы фотонного ионизирующего излучения — рентген (1928) и искусственный химический элемент рентгений с порядковым номером 111 (2004). В 1964 году Международный астрономический союз присвоил его имя кратеру на обратной стороне Луны.

Музей

Музей Вильгельма Рентгена был открыт в 1932 году. Расположен в центре исторического старого города Леннепа (Ремшайд), недалеко от места, где родился будущий учёный.

Площадь музея составляет 2100 кв. м. Ежегодно его посещают около 15000 человек и проводится от 200 до 300 научных экскурсий.

Коллекция музея включает устройства и аппараты 100-летней давности для использования рентгеновских лучей, а также личные вещи, принадлежащие лауреату Нобелевской премии. Хранится в музее и экспериментальная установка, с помощью которой Рентгену удалось обнаружить излучение, названное в его честь.

На территории музея также есть музейный магазин и музейное кафе, открытое для публики.

Литература по теме

Цикл От Архимеда до Хокинга

Материал подготовлен отделом производственной литературы

г. Владимир, ул. Дзержинского, д. 3
E-mail: otl@lib33.ru

Тел. (4922) 32-32-02 (доб. 260)