Рентген Вильгельм: биография и его величайшее открытие. Рентген Вильгельм: биография, открытия, интересные факты из жизни Вильгельм рентген направление в науке

03.02.2024

В январе 1896 года над Европой и Америкой прокатился тайфун газетных сообщений о сенсационном открытии 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 родился 27 марта 1845 года в Леннепе, небольшом городке близ Ремшейда в Пруссии, и был единственным ребёнком в семье преуспевающего торговца текстильными товарами Фридриха Конрада Рентгена и Шарлотты Констанцы (в девичестве Фровейн) Рентген. В 1848 году семья переехала в голландский город Апельдорн, на родину родителей Шарлотты. Экспедиции, совершённые Вильгельмом в детские годы в густых лесах в окрестностях Апельдорна, на всю жизнь привили ему любовь к живой природе.

Рентген поступил в Утрехтскую техническую школу в 1862 году, но был исключён за то, что отказался назвать своего товарища, нарисовавшего непочтительную карикатуру на нелюбимого преподавателя. Не имея официального свидетельства об окончании среднего учебного заведения он формально не мог поступить в высшее учебное заведение, но в качестве вольнослушателя прослушал несколько курсов в Утрехтском университете. После сдачи вступительного экзамена в 1865 году Вильгельм был зачислен студентом в Федеральный технологический институт в Цюрихе, он намеревался стать инженером-механиком, и в 1868 году получил диплом. Август Кундт, выдающийся немецкий физик и профессор физики этого института, обратил внимание на блестящие способности Вильгельма и настоятельно посоветовал ему заняться физикой. Рентген последовал его совету и через год защитил докторскую диссертацию в Цюрихском университете, после чего был немедленно назначен Кундтом первым ассистентом в лаборатории.

Получив кафедру физики в Вюрцбургском университете (Бавария), Кундт взял с собой и своего ассистента. Переход в Вюрцбург стал для Рентгена началом «интеллектуальной одиссеи». В 1872 году он вместе с Кундтом перешёл в Страсбургский университет и в 1874 году начал там свою преподавательскую деятельность в качестве лектора по физике.

В 1872 году Рентген вступил в брак с Анной Бертой Людвиг, дочерью владельца пансиона, которую он встретил в Цюрихе, когда учился в Федеральном технологическом институте. Не имея собственных детей, супруги в 1881 году удочерили шестилетнюю Берту, дочь брата Рентгена.

В 1875 году Рентген стал полным (действительным) профессором физики Сельскохозяйственной академии в Гогенхейме (Германия), а в 1876 году вернулся в Страсбург, чтобы приступить там к чтению курса теоретической физики.

Экспериментальные исследования, проведённые Рентгеном в Страсбурге, касались разных областей физики, таких как теплопроводность кристаллов и электромагнитное вращение плоскости поляризации света в газах, и, по словам его биографа Отто Глазера, снискали Рентгену репутацию «тонкого классического физика-экспериментатора». В 1879 году Рентген был назначен профессором физики Гессенского университета, в котором он оставался до 1888 года, отказавшись от предложений занять кафедру физики в университетах Иены и Утрехта. В 1888 году он возвращается в Вюрцбургский университет в качестве профессора физики и директора Физического института, где продолжает вести экспериментальные исследования широкого круга проблем, в т. ч. сжимаемости воды и электрических свойств кварца.

В 1894 году, когда Рентген был избран ректором университета, он приступил к экспериментальным исследованиям электрического разряда в стеклянных вакуумных трубках. Вечером 8 ноября 1895 года Рентген, как обычно, работал в своей лаборатории, занимаясь изучением катодных лучей. Около полуночи, почувствовав усталость, он собрался уходить. Окинув взглядом лабораторию, погасил свет и хотел было закрыть дверь, как вдруг заметил в темноте какое-то светящееся пятно. Оказывается, светился экран из синеродистого бария. Почему он светится? Солнце давно зашло, электрический свет не мог вызвать свечения, катодная трубка выключена, да и, вдобавок, закрыта чёрным чехлом из картона. Рентген ещё раз посмотрел на катодную трубку и упрекнул себя, ведь он забыл её выключить. Нащупав рубильник, учёный выключил трубку. Исчезло и свечение экрана; включал трубку, вновь и вновь появлялось свечение. Значит свечение вызывает катодная трубка! Но каким образом? Ведь катодные лучи задерживаются чехлом, да и воздушный метровый промежуток между трубкой и экраном для них является бронёй. Так началось рождение открытия.

Оправившись от минутного изумления. Рентген начал изучать обнаруженное явление и новые лучи, названные им икс-лучами. Оставив футляр на трубке, чтобы катодные лучи были закрыты, он с экраном в руках начал двигаться по лаборатории. Оказалось, что полтора-два метра для этих неизвестных лучей не преграда. Они легко проникают через книгу, стекло, станиоль… А когда рука учёного оказалась на пути неизвестных лучей, он увидел на экране силуэт её костей! Фантастично и жутковато! Но это только минута, ибо следующим шагом Рентгена был шаг к шкафу, где лежали фотопластинки, т. к. надо было увиденное закрепить на снимке. Так начался новый ночной эксперимент. Учёный обнаруживает, что лучи засвечивают пластинку, что они не расходятся сферически вокруг трубки, а имеют определённое направление…

Утром обессиленный Рентген ушёл домой, чтобы немного передохнуть, а потом вновь начать работать с неизвестными лучами. Пятьдесят суток (дней и ночей) были принесены на алтарь небывалого по темпам и глубине исследования. Были забыты на это время семья, здоровье, ученики и студенты. Он никого не посвящал в свою работу до тех пор, пока не разобрался во всём сам. Первым человеком, кому Рентген продемонстрировал своё открытие, была его жена Берта. Именно снимок её кисти, с обручальным кольцом на пальце, был приложен к статье Рентгена «О новом роде лучей», которую он 28 декабря 1895 году направил председателю Физико-медицинского общества университета. Статья была быстро выпущена в виде отдельной брошюры, и Рентген разослал её ведущим физикам Европы.

Первое сообщение об исследованиях Рентгена, опубликованное в местном научном журнале в конце 1895 года, вызвало огромный интерес и в научных кругах, и у широкой публики. «Вскоре мы обнаружили, — писал Рентген, — что все тела прозрачны для этих лучей, хотя и в весьма различной степени». А 20 января 1896 года американские врачи с помощью лучей Рентгена уже впервые увидели перелом руки человека. С тех пор открытие немецкого физика навсегда вошло в арсенал медицины.

Открытие Рентгена вызвало огромный интерес в научном мире. Его опыты были повторены почти во всех лабораториях мира. В Москве их повторил П. Н. Лебедев. В Петербурге изобретатель радио А. С. Попов экспериментировал с икс-лучами, демонстрировал их на публичных лекциях, получая различные рентгенограммы. В Кембридже Д. Д. Томсон немедленно применил ионизирующее действие рентгеновских лучей для изучения прохождения электричества через газы. Его исследования привели к открытию электрона.

Рентген опубликовал ещё две статьи об икс-лучах в 1896 и 1897 годах, но затем его интересы переместились в другие области. Медики сразу оценили значение рентгеновского излучения для диагностики. В то же время икс-лучи стали сенсацией, о которой раструбили по всему миру газеты и журналы, нередко подавая материалы на истерической ноте или с комическим оттенком.

Росла слава Рентгена, но учёный относился к ней с полнейшим равнодушием. Рентгена раздражала внезапно свалившаяся на него известность, отрывавшая у него драгоценное время и мешавшая дальнейшим экспериментальным исследованиям. По этой причине он стал редко выступать с публикациями статей, хотя и не прекращал это делать полностью: за свою жизнь Рентген написал 58 статей. В 1921 году, когда ему было 76 лет, он опубликовал статью об электропроводимости кристаллов.

Учёный не стал брать патент на своё открытие, отказался от почётной, высокооплачиваемой должности члена академии наук, от кафедры физики в Берлинском университете, от дворянского звания. Вдобавок ко всему он умудрился восстановить против себя самого кайзера Германии Вильгельма II.

В 1899 году, вскоре после закрытия кафедры физики в Лейпцигском университете. Рентген стал профессором физики и директором Физического института при Мюнхенском университете. Находясь в Мюнхене, Рентген узнал о том, что он стал первым лауреатом Нобелевской премии 1901 года по физике «в знак признания необычайно важных заслуг перед наукой, выразившихся в открытии замечательных лучей, названных впоследствии в его честь». При презентации лауреата К. Т. Одхнер, член Шведской королевской академии наук, сказал: «Нет сомнения в том, сколь большого успеха достигнет физическая наука, когда эта неведомая раньше форма энергии будет достаточно исследована». Затем Одхнер напомнил собравшимся о том, что рентгеновские лучи уже нашли многочисленные практические приложения в медицине.

Эту награду принял Рентген с радостью и волнением, но из-за своей застенчивости отказался от каких-либо публичных выступлений.

Хотя самим Рентгеном и другими учёными много было сделано по изучению свойств открытых лучей, однако природа их долгое время оставалась неясной. Но вот в июне 1912 года в Мюнхенском университете, где с 1900 года работал Рентген, М. Лауэ, В. Фридрихом и П. Книппингом была открыта интерференция и дифракция рентгеновских лучей, что доказывало их волновую природу. Когда обрадованные ученики прибежали к своему учителю, их ждал холодный приём. Рентген просто не поверил во все эти сказки про интерференцию; раз он сам не нашёл её в своё время, значит, её нет. Но молодые учёные уже привыкли к странностям своего шефа и решили, что сейчас лучше не спорить с ним, пройдёт некоторое время и Рентген сам признает свою неправоту, ведь у всех в памяти была свежа история с электроном.

Рентген долгое время не только не верил в существование электрона, но даже запретил в своём физическом институте упоминать это слово. И только в мае 1905 года, зная, что его русский ученик А. Ф. Иоффе на защите докторской диссертации будет говорить на запрещённую тему, он, как бы между прочим, спросил его: «А вы верите, что существуют шарики, которые расплющиваются, когда движутся?» Иоффе ответил: «Да, я уверен, что они существуют, но мы не всё о них знаем, а следовательно, надо их изучать». Достоинство великих людей не в их странностях, а в умении работать и признавать свою неправоту. Через два года в Мюнхенском физическом институте было снято «электронное табу». Более того, Рентген, словно желая искупить свою вину, пригласил на кафедру теоретической физики самого Лоренца — создателя электронной теории, но учёный не смог принять это предложение.

А дифракция рентгеновских лучей вскоре стала не просто достоянием физиков, а положила начало новому, очень сильному методу исследования структуры вещества — рентгеноструктурному анализу. В 1914 году М. Лауэ за открытие дифракции рентгеновских лучей, а в 1915 году отец и сын Брэгги за изучение структуры кристаллов с помощью этих лучей стали лауреатами Нобелевской премии по физике. В настоящее время известно, что рентгеновские лучи — это коротковолновое электромагнитное излучение с большой проникающей способностью.

Рентген был вполне удовлетворён сознанием того, что его открытие имеет столь большое значение для медицины. Помимо Нобелевской премии он был удостоен многих наград, в том числе медали Румфорда Лондонского королевского общества, золотой медали Барнарда за выдающиеся заслуги перед наукой Колумбийского университета, и состоял почётным членом и членом-корреспондентом научных обществ многих стран.

Скромному, застенчивому Рентгену, как уже говорилось, глубоко претила сама мысль о том, что его персона может привлекать всеобщее внимание. Он любил бывать на природе, много раз посещал во время отпусков Вейльхайм, где совершал восхождения на соседние баварские Альпы и охотился с друзьями. Рентген ушёл в отставку со своих постов в Мюнхене в 1920 году, вскоре после смерти жены. Он умер 10 февраля 1923 года от рака кишечника.

Закончить рассказ о Рентгене стоит словами одного из создателей советской физики А. Ф. Иоффе, хорошо знавшего великого экспериментатора: «Рентген был большой и цельный человек в науке и жизни. Вся его личность, его деятельность и научная методология принадлежат прошлому. Но только на фундаменте, созданном физиками XIX века и, в частности, Рентгеном, могла появиться современная физика».

Вильгельм Рентген, краткая биография которого будет представлена далее, стал известен всему миру благодаря своей научной деятельности. Родился ученый в 1845 г., 27 марта, под Дюссельдорфом. В течение всей жизни он преподавал и занимался исследованиями.

Вильгельм Конрад Рентген: биография

Великий ученый был единственным ребенком в семье. Его отец был купцом и производил одежду. Мать была уроженкой Амстердама. В 1848 г. семья переехала в Нидерланды. Свое первое образование Рентген Вильгельм получил в школе Мартинуса ф. Дорна. В 1861 г. начал обучение в Утрехтской Технической школе. Однако спустя 2 года был отчислен из-за отказа выдать студента, нарисовавшего карикатуру на преподавателя. В 1865 Вильгельм попытался поступить в Утрехтский университет. По правилам, однако, его не могли зачислить. После этого Вильгельм сдал экзамены в Цюрихский политехнический институт. Здесь он поступил на отделение механической инженерии. В 1869 Рентген, получив степень доктора философии, выпускается из учебного заведения. Наука стала единственным делом, которым хотел заниматься Вильгельм Рентген. Биография ученого является примером того, насколько упорным может быть человек, стремящийся достичь поставленных целей.

Преподавательская деятельность

Успешно защитив диссертацию, Рентген Вильгельм становится ассистентом университета в Цюрихе, а впоследствии в Гиссене. С 1871 по 1873 г. он работает в Вюрцбурге. Спустя время вместе с Августом Адольфом (его профессором) переходит в Страсбургский университет. Здесь Рентген работал в течение пяти лет лектором. В 1876 г. он стал профессором. В 1879 г. его назначают на кафедру физики в Гиссенском университете. Впоследствии он стал её руководителем. В 1888 г. Вильгельм возглавил кафедру университета Вюрцбурга. В 1894 г. он стал ректором. Последним местом работы была кафедра физики Мюнхенского университета. Достигнув возраста, предусмотренного в правилах, он передал руководство В. Вину. Однако продолжал работу на кафедре до конца жизни. Скончался великий физик Вильгельм Рентген в 1923 г., 10 февраля, от рака. Его похоронили в Гиссене.

Вильгельм Рентген и его открытие

В начале 1896 г. над Америкой и Европой пронеслись сообщения о сенсационной работе профессора университета Вюрцбурга. Практически во всех газетах появился снимок руки, который, как позже выяснилось, принадлежал супруге ученого Берте Рентген. Вильгельм тем временем заперся в лаборатории и продолжал изучение обнаруженных лучей. Его работа дала толчок к новым исследованиям. Все ученые мира однозначно признают огромный вклад, который внес в науку Вильгельм Конрад Рентген. Открытие ученого обеспечило ему репутацию "тонкого классического экспериментатора".

Обнаружение феномена

После назначения на пост ректора Рентген Вильгельм принялся за экспериментальные исследования электрического разряда в вакуумных стеклянных трубках. В начале ноября 1895 г. он работал в лаборатории и изучал катодные лучи. Ближе к полуночи, чувствуя усталость, Рентген собрался уже уходить. Оглядев помещение, он выключил свет и уже почти закрыл дверь, как вдруг увидел в темноте светящееся пятно. Это был свет от экрана из синеродистого бария. Ученый задался вопросом о том, как это получилось. Электрический свет не давал такого свечения, солнце уже давно село, катодная трубка была выключена, более того, прикрыта картонным черным чехлом. Ученый задумался. Он еще раз посмотрел на трубку. Оказалось, она была включена. Нащупав рубильник, он выключил ее. Свечение исчезло. Рентген включил рубильник. Свечение появилось. Так он установил, что излучение исходит от трубки. Непонятно было, каким образом оно стало видимым. Ведь трубка была накрыта. Обнаруженный феномен Рентген Вильгельм назвал Х-лучами. Оставив картонный чехол на трубке, он стал перемещаться по лаборатории. Оказалось, что 1.5-2 метра для обнаруженного излучения не преграда. Оно легко проникает через станиоль, стекло, книгу. Когда же рука исследователя оказалась на пути излучения, он увидел очертание костей своей кисти. Рентген бросился к шкафу с фотопластинками. Он хотел закрепить увиденное на снимке. В ходе дальнейших исследований Рентген обнаруживает, что излучение засвечивает пластинку, оно не расходится сферически, а имеет определенное направление. Только к утру ученый вернулся домой. Следующие 50 дней велась напряженная работа. Он мог бы сразу предать гласности свое открытие. Однако ученый считал, что большее впечатление произведет сообщение, содержащее сведения и о природе излучения. Поэтому он хотел сначала изучить свойства лучей.

Обнародование эксперимента

В канун Нового года, в 1895 г., 28 декабря, Вильгельм Конрад Рентген известил своих коллег об обнаруженном им феномене. На 30 страницах он описал явление, напечатал текст в виде брошюры и разослал ведущим европейским ученым. В первом сообщении Вильгельм Конрад Рентген писал: "Флюоресценция видна при достаточном затемнении. Она не зависит от того, какой стороной подносить бумагу - с или без платино-синеродистого бария. Флюоресценция наблюдается на расстоянии 2 метров от трубки". Рентген предположил, что свечение вызывают Х-лучи. Они проходят через непроницаемые для обычного света материалы. В этой связи в первую очередь он изучал поглощательную способность веществ. Ученый установил, что все материалы проницаемы для Х-лучей, но с разной степенью. Они могли проходить сквозь книгу с тысячью страниц, еловые доски толщиной 2-3 см, 15-миллиметровую алюминиевую пластинку. Последняя существенно ослабляла свечение, но полностью его не уничтожала.

Сложности исследования

Рентгену не удавалось обнаружить отражения или преломления лучей. Но он установил, что, если отсутствует правильное отражение, все же разные материалы относительно свечения ведут себя аналогично мутным средам, реагирующим на свет. Ученый, таким образом, смог определить факт рассеяния лучей веществом. Но все попытки выявить интерференцию давали отрицательный результат. Аналогичным образом обстояло дело и с исследованием отклонения излучения магнитным полем. По полученным результатам ученый сделал вывод, что свечение не идентично катодному. Но при этом излучение возбуждается им в стеклянных стенках трубки.

Описание свойств

В рамках исследования один из ключевых вопросов, которые ставил Рентген, касался природы новых лучей. В ходе экспериментов он установил, что они не являются катодными. Учитывая их интенсивное химическое воздействие и свечение, ученый предположил, что это разновидность ультрафиолетового света. Но в таком случае возникают некоторые неясности. В частности, если Х-лучи относятся к ультрафиолетовому свету, то они должны обладать рядом свойств:

Не поляризоваться.
При переходе в воду, алюминий, сероуглерод, каменную соль, цинк, стекло и прочие материалы из воздуха не испытывать заметного преломления.
Не иметь сколько-нибудь заметного отражения от этих тел.

Кроме этого, их поглощение не должно зависеть ни от каких свойств материала, кроме его плотности. Основываясь на результатах исследований, таким образом, нужно было принять, что эти УФ-лучи ведут себя несколько иначе, чем уже известные инфракрасные и ультрафиолетовые. Но ученый не мог этого сделать и продолжил поиск объяснения.

Второе сообщение

Оно было обнародовано в 1896 г. В нем Рентген описал исследования ионизирующего воздействия излучения и возбуждение его разными телами. Ученый констатировал, что не было ни одного твердого вещества, в котором не возникало бы этого свечения. В ходе исследований Рентген изменил конструкцию трубки. В качестве катода он использовал вогнутое алюминиевое зеркало. В центре его кривизны под углом 45 градусов к оси помещалась платиновая пластина. Она выступала как анод. Из него выходили Х-лучи. Для их интенсивности не столь уж важно, является ли участок возбуждения анодом или нет. В результате Рентген установил основные конструктивные черты новых трубок.

Общественная реакция

Открытие Рентгена вызвало резонанс не только в научной сфере. Его статьей заинтересовались в разных странах. В Вене Экспер сообщал об открытии лучей в "Новую свободную прессу", в Санкт-Петербурге опыты Рентгена были повторены на лекции по физике. Х-лучи быстро нашли свое применение на практике. Особенно востребованы они были в технических сферах и медицине.

Личная жизнь ученого

В 1872 г. Рентген женился на Анне Берте Людвиг. Она была дочерью хозяина пансиона. Встретились будущие супруги в Цюрихе. Своих детей у пары не было. В 1881 г. супруги приняли в семью дочь брата Берты Жозефину. Жена Рентгена скончалась в 1919 г. После завершения Первой мировой ученый остался в полном одиночестве.

Награды

Рентген отличался скромностью и честностью. Подтверждением тому является его отказ от дворянского титула, пожалованного ему принцем-регентом Баварии за его достижения в научной деятельности. Однако Нобелевскую премию Рентген принял. Но приехать на церемонию вручения отказался, ссылаясь на занятость. Стоит сказать, что награда Рентгену стала первой в истории ее присуждения за достижения в области физики. Ему отправили ее почтой. Во время войны германское правительство обратилось к населению за финансовой помощью. Люди отдавали свои деньги и ценности. Не стал исключением и Вильгельм Рентген. Нобелевская премия была в числе его ценностей, отданных добровольно правительству.

Память

Одним из первых памятников Рентгену стал цементный бюст, установленный в конце января 1920 г. в Петрограде. Постоянный бронзовый монумент появился в 1928 г., 17 февраля. Памятник установлен перед Центральным НИИ рентгено-радиологического института, который в настоящее время является кафедрой рентгенологии при Санкт-Петербургском государственном медицинском университете им. ак. И. П. Павлова. После смерти ученого в 1923 г. его имя было присвоено улице Петрограда. В честь физика назван химический элемент, порядковый номер которого - 111. Его имя присвоено единице экспозиционной дозы ионизирующего фотонного излучения. В 1964 г. в честь ученого был назван кратер на обратной стороне спутника Земли. На многих языках, в частности немецком, русском, финском, датском, голландском, сербском, венгерском и пр., излучение, которое было открыто физиком, называется рентгеновским или просто рентгеном. Наименования научных методов и дисциплин, в которых оно используется, также являются производными от имени ученого. Например, существует рентгенология, рентгенография, рентгеновская астрономия и пр.

Заключение

Несомненно, Вильгельм Рентген внес огромный вклад в развитие физики как науки. Страсть к исследованиям сделала ученого известнейшим человеком своей эпохи. Его открытие спустя столько лет продолжает служить на благо человечества. Вся его активность, все силы были направлены на исследования, эксперименты, опыты. Благодаря его достижению медицина и технологические дисциплины шагнули далеко вперед.

Сегодня мы продолжаем наш рассказ о нобелевских лауреатах. Второй выпуск нашей рубрики «Как получить Нобелевку» посвящен первому в истории лауреату в области физики, человеку, давшему свое имя не только единице дозы облучения, но и целому диапазону электромагнитного излучения. Итак, встречайте - настоящий Х-man, Вильгельм Конрад Рентген.

Родился 27 марта 1845 года в Леннепе, Королевство Пруссия, умер 10 февраля 1923 года в Мюнхене.

Лауреат Нобелевской премии по физике 1901 года. Формулировка Нобелевского комитета: «В знак признания исключительных услуг, которые он оказал науке открытием замечательных лучей, названных впоследствии в его честь» (In recognition of the extraordinary services he has rendered by the discovery of the remarkable rays subsequently named after him) .

Учителем Рентгена можно назвать блестящего экспериментатора Августа Кундта, который работал профессором физики в знаменитой ETH Zurich (Швейцарская высшая техническая школа Цюриха). Именно туда Вильгельм поступил в 1865 году, поскольку хотел стать инженером-механиком. Однако Кундт (кстати, бывший учителем и открывшего давление света Петра Лебедева), увидев незаурядные способности 20-летнего юноши, настоятельно советовал ему заняться физикой, и в 1869 году Рентген стал ассистентом Кундта. Затем вместе с учителем он переехал в Вюрцбург, потом в Страсбург. Постепенно сам Рентген уже обретал славу тончайшего экспериментатора. С 1874 года (Рентгену - 29) он сам стал преподавателем Страсбургского университета. Затем следует Гиссен и снова Вюрцбург, где в 1894 году он становится ректором университета. Казалось бы, 49 лет, важная, почетная и денежная должность, чего еще надо? Но Рентген взялся за исследования в области, в которой, казалось, все уже сделано: электрический разряд в вакуумной трубке. Например, в трубке Крукса.

Уильям Крукс с лучевой трубкой

Wikimedia Commons

Это стеклянный сосуд с двумя электродами в противоположных концах, из которого выкачан почти весь воздух. Уильям Крукс, создатель этого прибора, обнаружил, что при достаточном разрежении воздуха стекло на противоположном катоду конце трубки начинает флуоресцировать желто-зеленым светом, видимо, под действием некоего излучения, которое было названо катодными лучами.

Несколько слов нужно, конечно, сказать о самом Уильяме Круксе. Известнейший ученый, открывший таллий и получивший в лабораторных условиях гелий, был заядлым спиритистом. В 1874 году он, будучи 42 лет от роду, в самом расцвете научных сил, опубликовал статью, в которой заявлял, что спиритизм - это научно, и явления духов происходят на самом деле. Скандал был такой, что Круксу пришлось на много лет «залечь на дно» - дождаться того, что его научный авторитет станет незыблем, как и позиции в Королевском научном обществе, дождаться рыцарского титула (1897) и в 1898 году совершить каминг-аут в духе тех лет, заявив, что он убежденный спиритуалист. Им Крукс и оставался до самой смерти в 1919 году. Так что с 1913 по 1915 год Лондонское королевское общество возглавлял, по-нашему, лжеученый (но только в этом).

Но вернемся к Рентгену и катодным трубкам. К 1895 году казалось, что все в этих трубках уже известно. И мало кто мог догадаться, что пройдет всего два года, и при помощи трубки Крукса будет совершено два важнейших открытия, принесших две Нобелевских премии по физике. О втором мы еще поговорим, когда начнем разговор о лауреате 1906 года, первооткрывателе электрона, «Джей-Джей» Томсоне.

А мы продолжим рассказ о Рентгене. 8 ноября, пятничным вечером, Рентген по традиции остался допоздна в лаборатории. Ассистенты ушли домой, было сравнительно темно. В лаборатории стояла катодная трубка, закрытая черным картоном. Он включил ток в ней и увидел, что лежавшая рядом бумага, покрытая кристаллом комплексного соединения бария и платины, засветилась зеленым светом. Так ученый, которому уже пошел шестой десяток, сделал одно из самых великих открытий в истории физики - рентгеновское излучение или Х-лучи. На тщательную проверку всего (он был очень скрупулезен) Рентген потратил две недели.

28 декабря 1895 года в Annalen der Physik вышла первая статья Рентгена «О новом виде лучей». Вся суть была уже в первом абзаце: «Если пропускать разряд большой катушки Румкорфа через трубку Гитторфа, Крукса, Ленарда или любой другой прибор, то наблюдается следующее явление. Кусок бумаги, покрытой платиносинеродистым барием (Ba∙4H 2 O ), при приближении к трубке, закрытой достаточно плотно прилегающим к ней чехлом из тонкого черного картона, при каждом разряде вспыхивает ярким светом: начинает флуоресцировать. Флуоресценция видна при достаточном затемнении и не зависит от того, подносить ли бумагу стороной покрытой или не покрытой платиносинеродистым барием. Флуоресценция заметна еще на расстоянии двух метров от трубки. Легко убедиться, что причины флуоресценции исходят именно от разрядной трубки, а не от какого-нибудь места в проводке».

Очень заметна тщательность Рентгена в экспериментах. На первых страницах той же статьи перечислены предметы и вещества, которые Рентген испытал на проницаемость: бумага, книга в 1000 страниц, двойная колода карт, лист станиоля, еловые доски разной толщины, алюминиевая пластинка, диски из эбонита, стекло со свинцом и стекло без свинца, вода, сероуглерод и другие жидкости в слюдяных сосудах, собственная рука... «Если держать между разрядной трубкой и экраном руку, то видны темные тени костей в слабых очертаниях самой руки». Очень скоро был сделан и знаменитый снимок руки в рентгеновских лучах.

Слева рука жены Рентгена, справа - Келликера

Wikimedia Commons

На этой фотографии левой руки хорошо видно обручальное кольцо - это снимок руки жены Рентгена, Анны Берты Людвиг Рентген. Но очень часто публикуют другой снимок, под этим же названием, и тоже с кольцом на пальце. Но этот снимок - портрет кисти (простите за каламбур) немецкого анатома и гистолога Альберта фон Келликера, друга Рентгена. Этот снимок был сделан 23 января 1896 года.

Так было найдено первое медицинское применение новому открытию. Уже в 1896 году Джон Фрэнсис Холл-Эдвардс из Бирмингенма применил Х-лучи в медицине: сначала, 11 января, он сделал рентгеновский снимок кисти руки с введенной в нее стерильной иглой. А уже 14 февраля того же года им была выполнена первая операция, во время которой он, как хирург, руководствовался рентгеновским снимком. Чуть позже (1899) он стал первым официальным радиологом в мировой медицине. Ему же принадлежит честь использования рентгеновских лучей в военной медицине: в 1900 году в Южной Африке подразделение Холла-Эдвардса применяло рентген в военно-полевом госпитале во время англо-бурской войны. О количестве раненых, спасенных благодаря рентгеновским аппаратам в Первую мировую, можно не говорить, ведь оно исчисляется сотнями тысяч. Очень важно: Рентген отказался от патента на сами лучи и на способ получения рентгеновского изображения, считая, что это должно принадлежать человечеству.

Естественно, что слава, свалившаяся на Рентгена, оказалась оглушительной (он ненавидел свою известность). И естественно, что первый «Нобель» по физике достался именно ему.

Номинаций на самую первую Нобелевскую премию оказалось не очень много: 11 человек были номинированы 29 раз. И абсолютное большинство было за Рентгеном - 16 номинаций! Чуть ли не единственный случай такого превосходства. Среди прочих кандидатов можно отметить получивших «Нобеля» по физике Йоханнеса Ван-дер-Ваальса, Питера Зеемана, Гульермо Маркони, Филиппа фон Ленарда и Анри Беккереля, будущего нобелиата по химии Сванте Аррениуса (этот уникальный человек был номинирован и по химии, и по физике, и по медицине), а также не получившего премию Уильяма Томсона, более известного нам как лорд Кельвин.

Интересно другое: как и Аррениус, Рентген уже в 1906 году мог стать первым в истории дважды нобелевским лауреатом: начиная с 1906 года его абсолютно заслуженно пять раз номинировали на Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Еще один интересный факт из «нобелевской» истории Рентгена: сам он шесть раз номинировал коллег на премию. В 1901 и 1903 году - уже упомянутого Уильяма Томсона, в 1905 - другого Томсона, «Джей-Джей» (говорят, только после того, как самолично удостоверился в существовании электрона, до тех пор он запрещал произносить это слово в лаборатории). И, удивительное дело, несмотря на то, что сам Рентген держался подальше от «новой физики», тем не менее в 1917 году он номинировал на «Нобеля» Макса Планка, а в 1922 году - Нильса Бора. На получение премии Рентген не поехал.

Сам первооткрыватель же продолжил свои штудии. Как писал работавший с ним Абрам Иоффе, в первый год после открытия Рентгена об Х-лучах вышло более 1000 статей и более сотни научных работ. «Но в течение 12 лет ни одна работа не добавила ничего существенного к тому, что сумел сделать Рентген».

А уж о тех возможностях, которые открыли рентгеновские лучи науке, можно не говорить. Вот только несколько примеров.

Менее чем через 20 лет после открытия лучей отец и сын, Уильям Генри и Уильям Лоуренс Брэгги, поняли, что, используя рентгеновское излучение, а точнее, дифракцию рентгеновских лучей на кристалле вещества, можно узнать структуру кристаллической решетки. Так появился рентгеноструктурный анализ, а «семейный подряд» получил Нобелевскую премию по физике 1915 года (Брэгг-младший так и вовсе стал самым молодым естественнонаучным лауреатом премии за все времена: награда досталась ему в 25 лет!). Но мало кто знает, что попытку установить строение кристаллов при помощи Х-лучей предпринял сам Рентген.

Позже оказалось, что таким образом можно определять и структуру белков, главное - вырастить из них кристаллы. Этот процесс - настоящее искусство, и впервые его удалось осуществить британскому химику Дороти Кроуфут-Ходжкин, которая в 1964 году удостоилась за свои работы Нобелевской премии по химии (всего женщины получали высшую научную награду в этой категории четыре раза). Кстати, четвертая женщина, Ада Йонат, получившая премию в 2009 году за изучение строения рибосомы, пользовалась тем же рентгеноструктурным анализом.

Вильгельм Конрад Рентген относился к ученым «старой школы», где незаурядные успехи в науке очень часто сочетались с личной скромностью и незаурядными личностными качествами. В 1917 году Германия уже проигрывала войну. Продукты распределялись по продовольственным карточкам. Многие друзья и ученые присылали Рентгену посылки с маслом и сахаром, однако Рентген сдавал все свои посылки для распределения среди горожан. С огромным трудом власти заставили Рентгена, потерявшего 24 килограмма, перейти на улучшенный паек. По первому призыву государства ученый отдал и все свои капиталы, размещенные в голландских ценных бумагах.

В 1919 году умерла его любимая жена. В 1920 году Рентген ушел со всех постов и остался почти без средств. Для того чтобы успеть перед смертью посетить любимые с женой места в Швейцарии, Рентген целый год отказывался от кофе и других излишеств. Тем не менее он успел в своей жизни все.

Рентгеновский аппарат, или просто «рентген» - вещь совершенно обыденная для современного пациента, и это при том, что история их создания и развития умещается по сути в один век.

Человеком, давшим начало разработке подобной аппаратуры, а также самое имя для приборов и особого излучения, был немецкий ученый Вильгельм Рентген. Особые лучи, названные впоследствии в честь своего открывателя, были обнаружены Рентгеном в 1895 году.

Сам Рентген вскоре начал применять свое открытие в медицинских целях, что дало начало рентгенодиагностике. В начале 20 века для создания рентгенограммы было необходимо несколько часов, что объяснялось низким уровнем оборудования, а также малой чувствительностью пленки. Однако вскоре для проведения съемки стали применять специальные усиливающие экраны, между которыми располагалась пленка. Это позволило значительно улучшить проведение рентгенографии.

В России ученые также усмотрели замечательную возможность рентгеновских лучей для медицины. А.С. Попов в конце 19 века создал специальный аппарат для по-лучения рентгеновских лучей, который по его инициативе использовалась в Кронштадтском военно-морском госпитале.

В 1896 г. Владимир Николаевич Тонков сделал на заседании Санкт-Петербургского антропологического общества доклад о применении рентгеновских лучей для изучении скелета. Тем самым были заложены основы новой дисциплины - рентгеноанатомии.

В Императорской Военно-медицинской академии, центре российской медицины, в 1896 году был организован регулярный прием пациентов, в ходе которого проводились рентгенодиагностические снимки. Рентгеноскопия стала пользоваться все большим уважением, так как этот метод позволял ставить более четкие диагнозы, видеть патологические процессы, которые ранее были скрыты от взгляда врача.

В начале ХХ века стали появляться мобильные рентгеновские установки, которые использовали в том числе, для нужд армии и флота. Один из первых аппаратов был установлен на прославленном крейсере «Аврора». В годы Первой мировой войны мобильные рентгеновские установки, созданные во многом по инициативе выдающегося деятеля отечественной медицины Н.А. Вельяминова, стали появляться на фронтах, что значительно облегчило деятельность .

Рентгеновские аппараты позволяли диагностировать рак и туберкулез на ранних стадиях. Рентгеновские лучи использовались и в лечебных целях, стала развиваться рентгенотерапия. Правда, здесь в первый период были многочисленные случаи неоправданного и ошибочного применения новомодного метода, что часто приводило к весьма плачевным результатам. Вот, что сообщала об одном из таких случаев газета «Врач» в начале 1901 года: «В 4-й палате Парижского гражданского суда будет разбираться дело больной З., которая, страдая невралгией лица, пользовалась у доктора Х. рентгеновскими лучами. В первые 9 присестов лучи пропускал сам доктор Х., а в последний, 10-й раз, он поручил это одному из своих помощников. На следующий за присестом день, З. проснулась с опухшим глазом и с совершено облысевшей правой половиной головы и обратилась в суд».

Первые рентгеновские аппараты были несовершенны, и для создания рентгенограммы было необходимо несколько часов. Для сокращения времени на их изготовление стали использовать специальные усиливающие экраны, усовершенствовалась и пленка, другие нововведения позволили улучшить качество снимков. В современных условиях, внедрения компьютерных технологий, появилась возможность программного управления всей процедурой рентгенодиагностики - от съемки до получения снимков.

Со времени появления рентгеновского аппарата и вплоть до 20-х годов ХХ века применялись так называемые газовые или ионные трубки. В современных образцах используются специальные модернизированные электронные трубки, в которых воздух откачан полностью.

Значительно уменьшилось и вредное воздействие рентгеновского излучения как на пациента, так и на производившего подобные снимки.

Менялась конструкция аппарата и его составляющие, модернизировался процесс рентгеновского исследования. Сегодня, при наличии более совершенных методов исследования, рентгеновский аппарат остается наиболее проверенным спутником многих специалистов медиков.

РЕНТГЕН, ВИЛЬГЕЛЬМ КОНРАД (Röntgen, Wilhelm Conrad) (1845–1923) (Германия). Нобелевская премия по физике, 1901. Родился 27 марта 1845 в Леннепе, небольшом городке близ Ремшейда в Пруссии, единственный ребенок в семье преуспевающего торговца текстильными товарами Фридриха Конрада Рентгена и Шарлотты Констанцы. В 1848 семья переехала в голландский город Апельдорн – на родину родителей Шарлотты. Прогулки в лесные окрестности Апельдорна привили ему любовь к природе.

Рентген поступил в Утрехтскую техническую школу в 1862, но был исключен за то, что отказался назвать имя товарища, нарисовавшего карикатуру на преподавателя. Не имея школьного аттестата, не мог поступить в высшее учебное заведение, но в качестве вольнослушателя прослушал несколько курсов в Утрехтском университете.

В 1865 Рентген зачислен студентом в Федеральный технологический институт в Цюрихе и в 1868 получил диплом. Август Кундт (August Kundt, 1839–1894), профессор физики этого института, посоветовал Рентгену заняться физикой. Тот последовал совету и через год защитил диссертацию в Цюрихском университете, после чего стал ассистентом Кундта.

Получив кафедру физики в Вюрцбургском университете (Бавария), Кундт взял с собой ассистента. В 1872 тот вместе с Кундтом перешел в Страсбургский университет, где в 1874 начал преподавать физику. Через год стал профессором физики Сельскохозяйственной академии в Гогенхейме (Германия), а в 1876 вернулся в Страсбург для чтения курса теоретической физики.

Исследования, проведенные Рентгеном в Страсбурге, были связаны с теплопроводностью кристаллов и электромагнитным вращением плоскости поляризации света в газах, и, по словам его биографа Отто Глазера, принесли Рентгену репутацию «тонкого классического физика-экспериментатора». В 1879 он стал профессором физики Гисенского университета, в котором оставался до 1888, отказавшись от предложений занять кафедру физики в университетах Йены и Утрехта. В 1888, вернувшись в Вюрцбургский университет в качестве профессора физики и директора Физического института, продолжил исследования широкого круга проблем, в том числе сжимаемости воды и электрических свойств кварца. В 1894 избран ректором университета, и тогда же приступил к изучению катодных лучей.

Еще в 1855 немецкий изобретатель Генрих Гейсслер (Heinrich Geissler, 1815–1879) разработал ртутную вакуумную трубку, в которой при очень низком давлении высоковольтный разряд между электродами порождает свечение. Когда экспериментаторы принялись откачивать газ из трубки до еще большего разрежения, область свечения начала распадаться на сложную последовательность отдельных светящихся слоев, цвет которых зависел от газа. Исследования этих явлений проводились Ю.Плюккером (J.Plucker, 1801–1868), И.Гитторфом (J.Hittorf, 1824–1914), Э.Гольдштейном (E.Goldstein, 1850–1931), Уильямом Круксом (W.Crookes, 1832–1919), Г.Герцем и Ф.Ленардом (Ph. von Lenard, 1862–1947) и было установлено, что в такой трубке возникает ток, названный Гольдштейном катодными лучами.

В частности, Крукс с помощью усовершенствованного вакуумного насоса достиг еще большего разрежения и обнаружил, что свечение исчезло, а стенки стеклянной трубки флуоресцируют зеленоватым светом. Крукс показал, что катодные лучи испускает отрицательный электрод (помещенный внутрь трубки крестообразный предмет отбрасывал тень на противоположную стенку) и эти лучи состоят из некоторой субстанции и несут отрицательный электрический заряд (ударяясь о лопасти легкого колесика, лучи приводили его во вращение, а пучок лучей отклонялся магнитом в сторону, соответствующую отрицательному заряду). В 1878 Крукс высказал гипотезу, что флуоресценцию вызывают лучи, когда ударяются о стеклянные стенки.

Немецкий физик Ф.Ленард показал, что катодные лучи могут проникать сквозь окошко в трубке, затянутое тонкой алюминиевой фольгой, и ионизовать воздух в непосредственной близости окошка.

Рентген повторил некоторые из более ранних экспериментов, в частности, показав, что исходящие из окошка Ленарда катодные лучи (тогда еще неизвестные) вызывают флуоресценцию экрана, покрытого цианоплатинитом бария.

Однажды (это случилось 8 ноября 1895) Рентген, чтобы облегчить наблюдения, затемнил комнату и обернул трубку Крукса (без окошка Ленарда) плотной непрозрачной черной бумагой. К своему удивлению, он увидел на стоявшем неподалеку экране, покрытом цианоплатинитом бария, полосу флуоресценции. Детально проанализировав результат и исключив возможные ошибки, он установил, что флуоресценция появлялась всякий раз, когда он включал трубку, что источником излучения является именно трубка, а не какая-либо другая часть цепи и что экран флуоресцировал на расстоянии даже почти двух метров от трубки, что намного превосходило возможности катодных лучей.

Следующие семь недель он провел, исследуя явление, которое он назвал икс-лучами (т.е. неизвестными лучами). Тень, которую отбрасывал на флуоресцирующий экран проводник от индукционной катушки, создававшей необходимое для разряда высокое напряжение, навела Рентгена на мысль об исследовании проникающей способности икс-лучей в различных материалах. Он обнаружил, что икс-лучи могут проникать почти во все предметы на различную глубину, зависящую от толщины предмета и плотности вещества. Держа небольшой свинцовый диск между разрядной трубкой и экраном, Рентген заметил, что свинец непроницаем для икс-лучей, и тут сделал поразительное открытие: кости его руки отбрасывали на экран более темную тень, окруженную более светлой тенью от мягких тканей.

Физики того времени хорошо знали, что вблизи работающей катодной трубки нельзя оставлять фотопластинки, так как они засвечиваются. Рентген нашел, что икс-лучи вызывают не только свечение экрана, покрытого цианоплатинитом бария, но и потемнение фотопластинок (после проявления) в тех местах, где икс-лучи попадают на фотоэмульсию. Так Рентген стал первым в мире радиологом. В честь него икс-лучи стали называть рентгеновскими лучами. Широкую известность приобрела выполненная Рентгеном в рентгеновских лучах фотография (рентгенограмма) кисти руки жены. На ней, как на негативе, отчетливо видны кости (белые, так как более плотная костная ткань задерживает икс-лучи, не давая им попасть на фотопластинку) на фоне более темного изображения мягких тканей (задерживающих икс-лучи в меньшей степени) и белые полоски от колец на пальцах.

Первое сообщение Рентгена об его исследованиях, опубликованное в местном научном журнале в конце 1895, вызвало огромный интерес и в научных кругах, и у широкой публики. «Вскоре мы обнаружили, – писал Рентген, – что все тела прозрачны для этих лучей, хотя и в весьма различной степени». Эксперименты Рентгена были немедленно подтверждены другими учеными.

После открытия Рентгена немецкий физик Макс фон Лауэ высказал предположение о том, что коротковолновый характер рентгеновского излучения можно было бы доказать, используя в качестве дифракционной решетки регулярно расположенные атомы в кристалле. При рассеянии света на дифракционой решетке возникает сложный узор из светлых и темных пятен, вид которого зависит от длины волны падающего на решетку света. Но оптические дифракционные решетки были слишком грубы для того, чтобы на них могла происходить дифракция излучения со столь короткими длинами волн, как те, которые ожидались в случае рентгеновского излучения.

В 1913 эксперимент, предложенный фон Лауэ, был успешно поставлен Вальтером Фридрихом и Паулем Книппингом. В результате возник метод рентгеноструктурного анализа, сыгравший фундаментальную роль в анализе строения молекул, в том числе природного происхождения. В медицине, в свою очередь, занял прочное место метод рентгенологии.

Так, открыв неизвестное ранее излучение, Рентген внес существенный вклад в ту революцию в физике в начале 20 в., а также революционизировал методы медицинской диагностики.

После открытия икс-лучей Рентген опубликовал еще две статьи о них, в 1896 и 1897, но затем его интересы переместились в другие области. Икс-лучи стали сенсацией. Рентгена раздражала свалившаяся на него известность, отрывавшая у него время и мешавшая дальнейшим исследованиям, поэтому он стал редко выступать с публикациями, хотя и не прекращал писать – всего Рентген написал 58 статей. В 1921, когда ему было 76 лет, он опубликовал статью об электропроводимости кристаллов.

В 1899 Рентген стал профессором физики и директором Физического института при Мюнхенском университете. В Мюнхене он узнал, что он стал первым лауреатом Нобелевской премии по физике «в знак признания необычайно важных заслуг перед наукой, выразившихся в открытии замечательных лучей, названных впоследствии в его честь». При презентации лауреата К.Т.Однер, член Шведской королевской академии наук, сказал: «Нет сомнения в том, сколь большого успеха достигнет физическая наука, когда эта неведомая раньше форма энергии будет достаточно исследована». Затем Однер напомнил собравшимся о том, что рентгеновские лучи уже нашли многочисленные практические приложения в медицине.

Рентген никогда не помышлял ни о патенте, ни о финансовом вознаграждении. Был удостоен многих наград, в том числе медали Румфорда (Лондонское королевское общество, золотой медали Барнарда за выдающиеся заслуги перед наукой (Колумбийский университет). Почетный член и член-корреспондент научных обществ многих стран.

Он ушел в отставку со своих постов в Мюнхене в 1920, вскоре после смерти жены.

В честь Рентгена внесистемная единица дозы гама-излучения названа рентгеном (R). Существуют рентгеновская камера, рентгеновская микроскопия, рентгеновская спектроскопия, рентгеновский структурный анализ, рентгенография, рентгенология, рентгеноскопия, рентгенотерапия и др.

Работы: Über eine neue Art von Strahlen , Sitzungsberichte der Physikalisch-medizinischen Gesellschaft zu Würzburg, 1895; О новом виде лучей . Под ред. А.Ф.Иоффе. М. – Л., 1933.

Кирилл Зеленин