Ранние годы
Будущий ученый родился 17 марта 1845 года в городе Леннепе, на месте нынешнего Ремшайда, в Германии. Его отец был фабрикантом и занимался продажей одежды, мечтая однажды передать свое дело по наследству Вильгельму. Мать была родом из Нидерландов. Спустя три года после рождения единственного сына семья переехала в Амстердам, где будущий изобретатель начал обучение. Его первым образовательным учреждением стало частное заведение под руководством Мартинуса фон Дорна.
Отец будущего ученого считал, что фабриканту необходимо инженерное образование, а сын был совершенно не против — его интересовала наука. В 1861 году Вильгельм Конрад Рентген перешел в Утрехтскую техническую школу, из которой вскоре был отчислен, отказавшись выдать товарища, нарисовавшего карикатуру на одного из преподавателей, когда началось внутреннее расследование.
Вылетев из школы, Рентген Вильгельм не получил никаких документов об образовании, так что поступление в высшее учебное заведение для него теперь представляло непростую задачу — он мог претендовать только на статус вольнослушателя. В 1865 году, именно с такими исходными данными, он и попытался стать студентом Утрехтского университета, однако потерпел поражение.
Нобелевский лауреат без аттестата о среднем образовании: Рентген как имя собственное
Дата 27 марта 1845 года – особая в календаре человечества. В тот день родился человек, изменивший мир. Сегодня его имя произносится в любой стране десятки, сотни тысяч раз каждый день. Это имя – Рентген.
История показывает, что практически у каждого учёного с мировым именем была какая-то своя особинка, некий эксклюзивный факт в биографии. Но чтобы стать нобелевским лауреатом, не имея аттестата о среднем образовании – такого мир не знал. Не знал до появления Вильяма Конрада Рентгена.
Случай с аттестатом сколь грустный, столь же и показательный. В Утрехтской Технической школе (Голландия) учился спокойный, прилежный сын немецкого суконщика Вилли Рентген. Он очень любил физику, а учитель физики гер Патерсон отчего-то невзлюбил Вильяма. Впрочем, и сам учитель едва ли мог похвалиться любовью к себе со стороны учеников.
Как-то одноклассник Рентгена нарисовал карикатуру на учителя физики. Каким-то образом забавный рисунок попал в руки гера Патерсона, и началось настоящее расследование – искали автора. У педагога не было никаких сомнений: им может быть только Рентген. Вилли прекрасно знал, кто нарисовал шарж, но одноклассника не выдал. И был изгнан из школы, из последнего класса.
Это не помешало Вильяму, прекрасно знавшему математику, стать студентом политехнического института в Цюрихе. Дальше последовала прекрасная карьера учёного: Рентген становится профессором, преподает в различных вузах Германии, Франции, Швейцарии, а в 1894 году получает пост ректора университета в Вюрцбюрге.
Все сознательные годы учёным владела «одна, но пламенная страсть» – физика. В числе прочего, он активно занимался изучением свойств кристаллов, в частности, взаимосвязью электрических и оптических явлений в них.
В конце концов, когда он прожил уже полвека, имя Вильгельма Рентгена и его открытие так называемых икс-лучей вошли в историю. То было, поистине, событие мирового значения, которое произвело революцию не только в медицине, но и во многих областях техники.
Опасен ли рентген? Рассказывает Юлия Александровна Руцкая – заведующая отделением лучевой диагностики «Клиника Эксперт Курск»
Всё произошло 8 ноября 1895 года. Вечером учёный отправил по домам своих ассистентов и, как обычно, решил поработать один. Ближе к полуночи он выключил свет и тоже собрался покинуть лабораторию. Уже в дверях, оглянувшись, Рентген заметил, что забыл отключить ток от катодно-лучевой трубки.
И тут его внимание привлек неожиданный эффект: он вдруг увидел, как в темноте мерцает зеленоватым светом лежавшая рядом с трубкой бумага, покрытая платиносинеродистым барием. Рентген удивился: ведь прибор был закрыт плотным футляром из чёрного картона – через него никакое излучение не должно было проходить.
Он отключил ток – свечение исчезло. При повторной подаче напряжения на прибор кристаллы опять «ожили» тем же зеленоватым световым оттенком. Физик тут же забыл, что только сейчас собирался идти домой.
И наступили недели напряженного труда и многочисленных опытов. Эксперименты показали, что открытые Рентгеном икс-лучи (так назвал их сам учёный, но со временем они стали носить его имя) обладают уникальными свойствами. Во-первых, они проникают через многие непрозрачные материалы, при этом не преломляются и не отражаются. Во-вторых, они не отклоняются под воздействием магнитного поля.
Словом, это и есть то самое свершение, за что Вильгельм Рентген получил Нобелевскую премию. Причём он стал первым в истории обладателем этой высокой награды в области физики.
На первом рентгеновском снимке, сделанном учёным, запечатлена кисть руки его жены, фрау Берты.
Это фото мгновенно облетело весь мир. Повсюду в лечебных учреждениях стали открываться лаборатории, оснащённые рентгеновскими аппаратами. Причём делалось это легко и быстро по той простой причине, что учёный наотрез отказывался патентовать своё открытие, заявляя, что оно представляет собой достояние всего человечества, а не служит для него источником доходов.
Заглянуть внутрь человеческого организма, увидеть, как выглядит скелет, внутренние органы, оценить степень полученной травмы – и всё это не повреждая ткани, не применяя скальпель – об этом врачи всех времён могли только мечтать.
Так что вклад Вильгельма Конрада Рентгена в медицину едва ли можно переоценить. Кроме того, это открытие позволило переосмыслить не одно положение классической физики, не без его помощи мир узнал и что такое радиоактивность.
Рентген или МРТ? Узнать здесь
Открытие учёного вызвало в мире настоящий ажиотаж. Доходило до вполне анекдотичных ситуаций. К примеру, некий английский моряк написал Рентгену письмо, где рассказал о застрявшей в его груди пуле и просил «прислать хоть немного лучей», чтобы врачи смогли вынуть её. На что великий физик откликнулся так: мол, пересылка лучей – дело непростое, вы лучше вышлите мне свою грудную клетку, я найду и удалю пулю, после чего верну вам ваши кости в целости и сохранности.
К интересным фактам в биографии Рентгена можно отнести такие. Он отказался от дворянского титула. На церемонию вручения Нобелевской премии в Стокгольм не поехал, а присланную ему премию передал немецкому правительству, когда с началом Первой мировой войны оно обратилось к гражданам с просьбой оказать помощь «кто чем может».
А вот военным, предлагавшим использовать его открытие в милитаристских целях, категорически отказал, заявив, что оно должно служить исключительно гуманным целям.
Свою старость Рентген, похоронив жену, встретил в полном одиночестве, в своём домике, в 60 километрах от Мюнхена. В город ездил поездом, покупая билет в вагон третьего класса – на второй или первый не хватало денег.
Когда учёный был уже болен (рак прямой кишки), ему пришлось две недели ждать очереди, чтобы пройти рентгеноскопию. Узнав, кто перед ним, врач был буквально ошарашен. И денег с этого уникального пациента не взял.
Перед смертью Рентген завещал сжечь все его архивы и результаты последних опытов. Что и было сделано его душеприказчиками. Умер он в возрасте 78 лет.
Примечательно, что первый памятник великому учёному был открыт в Петербурге, не без участия его любимого ученика, российского физика Абрама Иоффе.
Текст: Игорь Чичинов
Обучение и работа
Тем не менее упорство сослужило ему хорошую службу. Чуть позже он все-таки стал студентом, хоть и не в Нидерландах. В соответствии с желанием отца он твердо вознамерился получить инженерное образование и стал студентом Федерального политехнического Цюрихского института. На протяжении всех лет, проведенных в его стенах, Вильгельм Конрад Рентген был особенно увлечен физикой. Постепенно он начинает проводить и свои исследования. В 1869 году он заканчивает обучение, получив диплом инженера-механика и степень доктора философии. В конце концов, решив сделать свое увлечение любимой работой, он переходит в университет и защищает диссертацию, после чего приступает к работе ассистента и начинает читать лекции студентам. Позднее он несколько раз переходит из одного учебного заведения в другое, а в 1894 году становится ректором в Вюрцбурге. Спустя 6 лет Рентген переезжает в Мюнхен, где и работает уже до завершения карьеры. Но до этого тогда было еще далеко.
Краткий курс истории. Медицинский переворот Рентгена
8 ноября 1895 года немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген открыл «икс-лучи», названные впоследствии рентгеновским излучением – открытием, перевернувшим весь мир. И хотя с тех пор прошло более ста лет, этот научный переворот по сей день считается одним из самых важных в медицине.
Ученый без аттестата
Выдающийся физик родился в 1845 году в довольно развитом немецком городе Дюссельдорфе. Как и многим выдающимся в своем ремесле людям, ему плохо давались иные дисциплины, кроме физики. Дело обстояло настолько плохо, что Вильгельм не сумел получить аттестат об окончании школы. Впрочем, юноша не стал отчаиваться и записался на лекционный курс в Утрехтский университет. Там талантливого ученика заметил весьма известный физик по фамилии Кундт, сделал своим ассистентом, и вот Рентген уже сам ведущий профессор университета в Страсбурге. А в 1894-м – ректор Вюрцбургского университета. В университете он получил доступ к самому современному оборудованию, что вкупе с трудолюбием Вильгельма дало известный результат.
Вильгельм Конрад Рентген
Увидел руку насквозь
8 ноября 1895 года Вильгельм Рентген, уходя из лаборатории, погасил свет, но заметил, что одна баночка почему-то светится. Он вспомнил, что забыл выключить вакуумную трубку. Действительно, после отключения трубки, которая находилась в другой части комнаты, свечение прекратилось. Физик стал изучать это явление, предположив, что свечение вызвано каким-то лучом. Он подставлял на его пути различные предметы, сквозь них беспрепятственно излучение проходило. Когда он поставил ящик с гирями, то увидел лишь очертания гирь. А когда его рука попала случайно под излучение, Рентген обнаружил, что видит свою руку насквозь, то есть видит кости. Далее последовало еще больше экспериментов с Х-лучами. Наконец, Вильгельм Рентген опубликовал большой научный труд, который вызвал потрясающий восторг среди научного сообщества физиков и медиков.
Нобелевская
За свое открытие Рентген был удостоен Нобелевской премии в области физики в 1901 году. Сам ученый не был гордецом и лишь продолжил изучать возможные области применения рентгеновских лучей. Но, по сути, это открытие послужило колоссальным толчком в развитии медицины, ведь раньше у врачей не было иного способа заглянуть внутрь человека, не прибегнув к хирургическому вмешательству. Вдобавок исследования Рентгена послужили основой для такого ответвления в науке, как рентгенология, которая занимается диагностикой заболеваний по рентгеновским снимкам. А в наши дни рентгеновские лучи используют также для определения подлинности ювелирных украшений или картин, проверки багажа в аэропортах и метро, в промышленности и многом другом.
Основные направления
Как и любой ученый, Вильгельм работал в самых разных научных областях. В основном немецкий физик Рентген интересовался некоторыми свойствами кристаллов, занимался изучением связи между электрическими и оптическими явлениями в них, а также проводил исследования магнетизма, на которых позднее основывалась электронная теория Лоренца. И кто знал, что изучение кристаллов позднее принесет ему всемирное признание и множество наград?
Характеристики рентгеновских лучей
Каковы свойства рентгеновских лучей? Определяющие характеристики рентгеновских лучей — их способность проникать в оптически непрозрачные материалы, их длины волн атомного размера, высокую энергию отдельных рентгеновских фотонов — приводят к широкому спектру промышленных, медицинских и научных применений. Были разработаны специализированные источники рентгеновского излучения, детекторы и методы анализа для решения ряда вопросов, связанных с изучением взаимодействия простейших молекул с структурой человеческого мозга.
Рентгеновские снимки тела являются незаменимым диагностическим инструментом в современной медицине. Медицинская визуализация позволяет неинтрузивно обнаруживать зубные полости, переломы костей, посторонние предметы и заболевания, такие как рак. Стандартные рентгеновские снимки легко различают кости и мягкие ткани; дополнительный контраст между различными участками мягких тканей обеспечивается путем инъекции контрастной среды — жидкости или газа, которые сравнительно непрозрачны для рентгеновских лучей, как показано на фотографии.
В 1970-х годах был разработан мощный новый метод рентгеновской визуализации, компьютерная томография (КТ)
. В настоящее время в широкомасштабном использовании КТ-сканы создают подробные изображения поперечного сечения внутренних органов и структур с высоким разрешением; они гораздо более чувствительны к небольшим вариациям плотности, чем обычные рентгеновские изображения.
Как и в случае других форм ионизирующего излучения, рентгеновские лучи вызывают биохимические изменения в живых клетках. Высокоэнергетический рентгеновский фотон выделяет свою энергию, выделяя электроны из атомов и молекул. Эти свободные электроны сами по себе могут ионизировать дополнительные нейтральные виды.
В результате этого процесса образуются реакционноспособные ионы и свободные радикалы, что приводит к дальнейшим химическим реакциям. Полученная радиационно-индуцированная химия может разрушить молекулярные связи, необходимые для роста клеток, и может вызвать генетический ущерб. Несмотря на значительные риски для здоровья, связанные с воздействием рентгеновских лучей, лучевая терапия использует вышеупомянутые эффекты для лечения злокачественных опухолей и заболеваний крови, таких как лейкемия.
Рентгеновские лучи (и гамма-лучи более высокой энергии)
направлены на ткани-мишени; последующее молекулярное повреждение блокирует рост пораженных клеток. Рядом нормальные клетки, также подверженные воздействию ионизирующих рентгеновских лучей, обычно более способны восстанавливаться. В соответствующей области применения в сельскохозяйственных отраслях облучение некоторых продуктов с помощью рентгеновских лучей и гамма-лучей используется для селективного ингибирования роста бактерий.
Рентгеновские лучи являются мощным диагностическим инструментом для выявления структуры и состава материалов. Большая полезность рентгеновских изображений происходит от дифференциального поглощения рентгеновских лучей материалами разной плотности, состава и однородности. В общей заявке рентгеновские лучи используются для быстрого изучения содержимого багажа авиакомпании. В промышленности рентгеновские изображения используются для обнаружения дефектов неразрушающе в отливках, которые недоступны для непосредственного наблюдения. Рентгеновские микроскопы способны увеличивать изображения поглощения рентгеновских лучей, чтобы разрешать характеристики на весах размером около 40 нанометров (нм, миллиарды метров)
или примерно 400 атомных диаметров.
Это разрешение, примерно в пять раз превышающее разрешение, достигаемое с помощью наилучших видимых световых микроскопов, возможно из-за небольших дифракционных эффектов, связанных с очень короткими длин волн рентгеновских лучей. Рентгеновские микроскопы обычно работают с «мягкими» рентгеновскими лучами
(длины волн в диапазоне от 1 до 10 нм)
и полагаются на отражательную оптику или «зонные пластины» для достижения фокусировки.
Поскольку вода является относительно прозрачной в области мягкого рентгеновского излучения, эти микроскопы идеально подходят для изучения биологических материалов в водной среде. Другая сложная техника поглощения, называемая EXAFS(расширенная тонкая структура поглощения рентгеновских лучей)
, способна идентифицировать ближнее упорядочение атомов и молекул в неустойчивых образцах кристаллов и аморфных твердых тел.
Методы рентгеновской дифракции (или «рентгеновской кристаллографии»)
позволяют определять кристаллические структуры в неорганических, органических и биологических материалах. Детальная атомная структура двухцепочечной полимерной дезоксирибонуклеиновой кислоты
(ДНК)
была известна
Джеймсом Уотсоном
и
Фрэнсисом Криком
с помощью рентгеноструктурных исследований
Мориса Уилкинса
. Рентгеновская флуоресценция является дополнительным методом количественного анализа состава материалов.
В этом методе образец подвергается воздействию либо электронного пучка, либо пучка первичных рентгеновских лучей; возникающие в результате атомные возбуждения приводят к выбросам рентгеновских лучей с длиной волны, характерной для элементов в образце. Электронный микрозонд использует этот процесс для идентификации составляющих областей выборки размером всего в несколько микрометров (миллионных долей метра)
. Методы рентгеновской флуоресценции и дифракции являются ценными методами для неразрушающего анализа предметов искусства. В результате рентгеноструктурного анализа выявлены методы окраски кистью и устройства окрашенных пигментов в масляной живописи, наличие покрытий и лаков, а также составы стекол, фарфора и эмали.
Многие из вышеперечисленных технологий усиливаются исключительно высокими интенсивностями рентгеновского излучения, создаваемыми в современных синхротронных светотехнических установках. Чрезвычайно яркие короткие импульсы рентгеновского излучения, настроенные на выбранные области длин волн, используются для зондирования химических реакций на поверхностях, электронных структурах полупроводников и магнитных материалов, а также структуры и функции белков и биологических макромолекул.
Другим перспективным источником рентгеновских лучей высокой интенсивности является рентгеновский лазер. В лаборатории были созданы когерентные рентгеновские лучи (сигнатура генерации)
на длинноволновом конце спектральной области. В 2009 году генерация была достигнута на объекте
Linac Coherent Light Source
в
Менло-Парке
, штат
Калифорния
, на длине волны 0,15 нм, но строительство практического устройства на таких коротких длинах волн оставалось сложной технологической задачей.
Личная жизнь
Еще во время пребывания в Цюрихском университете Вильгельм Рентген (1845-1923) встретил свою будущую супругу — Анну Берту Людвиг. Она была дочерью владелицы пансиона при институте, так что сталкиваться в свое время им приходилось довольно часто. В 1872 году они поженились. Супруги очень нежно относились друг к другу и хотели детей. Однако Анне никак не удавалось забеременеть, и тогда они удочерили осиротевшую шестилетнюю девочку, племянницу фрау Берты.
Безусловно, понимая всю важность работы мужа, жена на финальных этапах исследований старалась следить, чтобы он вовремя ел и отдыхал, в то время как ученый всецело отдавался работе, забывая о собственных нуждах. Эти долготерпение и работа были вознаграждены сполна — именно супруга послужила своеобразной моделью для демонстрации открытия: изображение ее руки с кольцом облетело весь мир.
В 1919 году, когда любимой жены не стало, а приемная дочь вышла замуж, Вильгельму было уже 74 года. Несмотря на всемирную славу, он чувствовал себя страшно одиноким, внимание посторонних его даже тяготило. Кроме того, он сильно нуждался, передав все средства правительству во время Первой мировой войны. После смерти супруги он и сам прожил довольно мало, скончавшись в начале 1923 года от рака — результата постоянного взаимодействия с лучами, открытыми им же.
Семья
Здесь же, в Цюрихе, он знакомится со своей будущей женой Анной Бертой Людвиг. Дочь хозяина пансиона, в котором жил тогда еще небогатый, никому не известный студент Вильгельм Рентген привлекает его образованностью, умением поддерживать разговор, понимать речи будущего физика, насыщенные научными терминами.
Анна ответила взаимностью на чувство молодого человека, но родители были категорически против их союза. Суконщик и купец, отец Вильгельма мечтал, чтобы сын нашел себе более состоятельную невесту, а отец Анны не желал отдавать дочь за бедного студента и требовал, чтобы Рентген сначала получил степень доктора наук. Влюбленным запретили встречаться, и всё, что им оставалось, – писать друг другу письма и ждать окончания учёбы.
Анна так влюблена, что за эти несколько лет ожидания отказала еще нескольким претендентам на ее руку. И вот, получив степень доктора наук, Вильгельм Рентген спешит к любимой с огромным букетом алых роз. Теперь для свадьбы нет никаких преград!
К сожалению, у Вильгельма и Анны не было своих детей. Они удочерили маленькую племянницу Анны Жозефину и воспитывали в любви и ласке. Вильгельм Рентген переживет свою любимую супругу, до последних дней будет ухаживать за ней, окружая ее заботой и вниманием.
Рентген
Вильгельм, по большому счету, особенно и не старался сделать карьеру. Ему уже было 50 лет, а великих достижений все не было, но его это, кажется, и совершенно не интересовало — ему просто нравилось двигать науку вперед, раздвигая рамки изученного. Он допоздна засиживался в лаборатории, бесконечно проводя опыты и анализируя их результаты. Осенний вечер 1895 года не был исключением. Уходя и уже погасив свет, он заметил на катодной трубке какое-то пятно. Решив, что просто забыл ее выключить, ученый повернул рубильник. Загадочное пятно тут же исчезло, но очень заинтересовало исседователя. Несколько раз он повторил этот опыт, придя к выводу, что всему виной загадочное излучение.
Очевидно, он почувствовал, что стоит на пороге великого открытия, потому что даже жене, с которой обычно разговаривал о работе, он ничего не сказал. Следующие два месяца были всецело посвящены тому, чтобы понять свойства загадочных лучей. Между катодной трубкой и экраном Рентген Вильгельм помещал различные предметы, анализируя результаты. Бумага и дерево полностью пропускали излучение, в то время как металл и некоторые другие материалы отбрасывали тени, и их интенсивность зависела в том числе от плотности вещества.
Вильгельм Конрад Рентген
- Главная
- Известные личности
- Знаменитые физики
- Вильгельм Конрад Рентген
Вильгельм Конрад Рентген (1845-1923) — крупнейший немецкий физик-экспериментатор. Открыл (1895) рентгеновские лучи, исследовал их свойства. Труды по пьезо- и пироэлектрическим свойствам кристаллов, магнетизму. Член Берлинской академии наук, первый лауреат Нобелевской премии по физике.
Вильгельм Рентген родился 27 марта 1845, Леннеп, близ Дюссельдорфа. Скончался 10 февраля 1923, в Мюнхене. крупнейший немецкий физик-экспериментатор, член Берлинской академии наук, первый лауреат Нобелевской премии по физике.
Основные даты жизни Рентгена
В 1868 Вильгельм Рентген окончил политехникум в Цюрихе, готовясь стать инженером, но, поняв, что его больше всего интересует физика, Вильгельм перешел учиться в университет. После защиты диссертации приступил к работе ассистентом кафедры физики в Цюрихе, потом в Гиссене. В 1871-73 гг. работал в Вюрцбургском университете, а затем вместе со своим профессором Августом Адольфом Кундтом перешел в 1874 в Страсбургский университет, где оставался пять лет, до избрания профессором университета и директором Физического института в Гиссене.
С 1888 по 1900 Вильгельм Рентген — профессор Вюрцбургского университета, ректором которого он был избран в 1894. Последним местом его работы был университет в Мюнхене, где он, достигнув предусмотренного правилами предельного возраста, передал свою кафедру В. Вину, хотя до конца жизни продолжал работать.
В 1901 Рентген первым из физиков был удостоен Нобелевской премии.
Из воспоминаний ученика
Кундту принадлежит заслуга создания большой школы физиков-экспериментаторов, к числу которых принадлежали и русские ученые, в том числе, и такие выдающиеся, как Петр Николаевич Лебедев. Эту школу пришлось после Кундта принять Рентгену. Вот что писал о Рентгене один из последних его учеников, который сам стал впоследствии создателем большой школы физиков в России, академик Абрам Федорович Иоффе — «Помимо Кундта Рентген был близок и с другими крупными современниками: Германом Гельмгольцем, Густавом Кирхгофомом, Хендриком Лоренцом, но с годами стал все больше замыкаться в себе, и связь его с другими физиками ограничивалась чисто деловыми и научными отношениями. Он не посещал съездов естествоиспытателей, и в своей частной жизни и во время путешествий не выходил из круга своих ближайших ассистентов и нескольких старинных друзей-математиков, философов, врачей. Поэтому личное его влияние на физиков, не бывших его учениками, невелико.
Вильгельм Рентген пользовался славой лучшего экспериментатора; после ухода Кольрауша ему был предложен пост президента Physikalischtechnische Reichsanstalt, а после смерти Вант-Гоффа место академика. Однако он отклонял все эти предложения, точно так же, как и предложения дворянства и различных орденов (в том числе и русских), последовавшие за его открытием, а самые лучи до последних лет жизни называл X-лучами» (тогда как весь мир уже называл их рентгеновскими).
Большой и цельный человек и в науке, и в жизни, В. Рентген ни в чем не изменял своим принципам. Решив после 1914, что он не имеет морального права во время войны жить лучше других людей, он передал все имевшиеся у него средства, до последнего гульдена, государству, и в конце жизни ему приходилось себе во многом отказывать. Так, чтобы в последний раз посетить те места в Швейцарии, где он некогда жил с недавно скончавшейся женой, он вынужден был почти на год отказаться от кофе».
В постоянном творчестве
Конечно, наиболее значительным достижением Рентгена было открытие им X-лучей, которые носят теперь его имя, но ему принадлежат и другие важные работы. Из них необходимо указать: исследования сжимаемости жидкостей, внутреннего трения в них, поверхностного натяжения, поглощения газами инфракрасных лучей, изучение пьезо- и пироэлектрических явлений в кристаллах, рекордные по точности измерения отношения теплоемкостей при постоянных давлениях и объемах, двойного лучепреломления в жидкостях и кристаллах, фотоионизации и ряда других вопросов. Можно еще выделить открытие «намагничивание движением» — возникновения магнитного поля при движении диэлектрических тел в электрическом поле.
Но все эти выполненные тщательнейшим образом исследования по их значимости оказались несравнимыми с основным открытием Рентгена, хотя и высказывалось мнение (заведомо несправедливое, конечно), что оно было сделано Рентгеном случайно. 8 ноября 1895 в Вюрцбурге Рентген, работая с разрядной трубкой обратил внимание на такое явление: если обернуть трубку плотной черной бумагой или картоном, то на расположенном возле экране, смоченном платино-синеродистым барием, наблюдается флуоресценция. В.Рентген понял, что флуоресценция вызывается каким-то излучением, возникающем в том месте в разрядной трубке, на которое попадают катодные лучи. Теперь мы знаем, что катодные лучи — это вырывающиеся из катода электроны; налетая на препятствие, они резко тормозятся, и это приводит к излучению электромагнитных волн, частота которых значительно больше, чем у волн оптического диапазона.
Открытие Рентгена радикально изменило представления о шкале электромагнитных волн. За фиолетовой границей оптической части спектра и даже за границей ультрафиолетовой области обнаружились области еще более коротковолнового электромагнитного — рентгеновского — излучения, примыкающего далее к гамма-диапазону.
Вильгельм Рентген всего этого не знал, но он заметил, что X-лучи легко проходят через непрозрачные для света слои вещества и способны вызывать флуоресценцию экранов и почернение фотопластинок. Он понял, что это открывало невиданные ранее возможности, особенно в медицине. Лучи Рентгена, позволявшие увидеть то, что прежде было невидимым, произвели на его современников сильнейшее впечатление. По научной и прикладной значимости (от уже упоминавшейся медицины до физики сред, в частности, кристаллов), рентгеновские лучи стали неоценимо важными, но, может быть, не менее важным было и то, что они качественно обогатили наши представления о материи.
Вильгельм Рентген был классиком во всех смыслах этого слова, но его труды оказали огромное влияние как на науку, так и на технику и наших дней.
Об открытии рентгеновских лучей
8 ноября 1895 года в Вюрцбурге Вильгельм Конрад Рентген обнаружил излучение, названное позже его именем.
«В 1894 году, когда Вильгельм Рентген был избран ректором Вюрцбургского 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 черным чехлом из картона. Рентген еще раз посмотрел на катодную трубку и упрекнул себя, ведь он забыл ее выключить. Нащупав рубильник, ученый 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 броней. 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 ученого оказалась на пути неизвестных лучей, он увидел на экране силуэт ее 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. Ученый обнаруживает, что лучи засвечивают пластинку, что они не расходятся сферически вокруг трубки, а имеют определенное направление…
Утром обессиленный Вильгельм Рентген ушел 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 всем сам. Первым человеком, кому Рентген продемонстрировал свое открытие, была его жена Берта. Именно снимок ее кисти, с обручальным кольцом на пальце, был приложен к статье Рентгена «О новом роде лучей», которую он 28 декабря 1895 года направил председателю Физико-медицинского общества университета. Статья была быстро выпущена в виде отдельной брошюры, и Вильгельм Рентген разослал ее ведущим физикам Европы».
Знаменитые физикиФизика Биография
Свойства
Дальнейшие исследования дали весьма любопытные результаты. Во-первых, выяснилось, что свинец полностью поглощает это излучение. Во-вторых, поместив между трубкой и экраном свою руку, ученый получил изображение костей внутри нее. А в-третьих, лучи засвечивали фотопленку, так что результаты каждого исследования вполне можно было задокументировать, чем и занимался Вильгельм Рентген, открытия которого еще нуждались в должном оформлении, прежде чем их можно было представить публике.
Спустя три года после первых опытов немецкий физик опубликовал в научном журнале статью, к которой приложил изображение, наглядно демонстрирующее проникающую способность лучей, и описал уже изученные им свойства. Сразу после этого десятки ученых подтвердили это, проведя опыты самостоятельно. Кроме того, некоторые исследователи заявили, что сталкивались с этим излучением, но не придавали ему значения. Теперь они кусали локти и ругали себя за невнимательность, завидуя, как им казалось, просто более удачливому коллеге по имени Вильгельм Рентген.
Открытие Х-лучей
Вильгельм Рентген со своим учителем и наставником Августом Кундтом продолжили сотрудничество в Вюрцбургском университете. Вильгельм Рентген довольно быстро добивается успеха в научной деятельности, он становится профессором математики, работает в крупнейших научных центрах Страсбурга и Гиссена.
В 1888 году он возвращается в Вюрцбургский университет, чтобы возглавить кафедру физики, а вскоре становится и его ректором. Однако по-прежнему главный интерес его деятельности заключен в научных изысканиях, а не административной работе. Он занимается изучением электрического тока в газах низкого давления и в вакууме.
В ноябре 1895 году, уже собираясь покинуть лабораторию поздним вечером, он заметил свет, исходящий в темном помещении от кристаллов платиноцианистого бария. Под странным свечением Вильгельм Рентген впервые увидел тени от костей кисти руки на белом экране. Заинтересовавшись этим фактом, Вильгельм Рентген провел ряд исследований, результатом которых стало открытие новых для науки лучей. Он установил, что для них в разной степени проницаемы почти все вещества, за исключением свинца.
Экран позднее заменили светочувствительной пленкой, и таким образом появилась возможность узнать о внутреннем строении человека, не выполняя хирургическую операцию. Еще около трех месяцев Рентген изучал свойства новых лучей, проводил опыты и эксперименты. Затем ученый опубликовал статью с результатами своего открытия и проведенных экспериментов, где в качестве иллюстрации выступал снимок руки жены Вильгельма Рентгена с отчетливо видными костями кисти. Биографы ученого утверждают, что, увидев первую в истории рентгенограмму собственной кисти, Анна была испугана и воскликнула, что она наблюдала свою смерть.
Интересные факты об открытии
Сразу после выхода статьи появилось огромное количество ловких дельцов, утверждавших, что с помощью икс-излучения можно заглянуть в человеческую душу. Более приземленные рекламировали приборы, якобы позволяющие видеть сквозь одежду. Например, в США Эдисону заказали разработку театральных биноклей с использованием излучения. И хотя идея провалилась, это вызвало немалый переполох. А коммерсанты, торговавшие одеждой, рекламировали свои изделия, утверждая, что их товар не пропускает лучи, и женщины могут чувствовать себя в безопасности, чем существенно повышали продажи. Все это страшно докучало ученому, который просто хотел продолжать свои научные изыскания.
Применение
Когда Вильгельм Рентген открыл рентгеновские лучи и показал, на что они способны, это буквально взорвало общество. До этого момента заглянуть внутрь живого человека, увидеть его ткани, не разрезая и не повреждая их, было невозможно. А рентгеновское излучение показало, как выглядит человеческий скелет в комплексе с остальными системами. Медицина стала первой и основной обастью, где были применены открытые лучи. С их помощью врачам стало гораздо проще диагностировать любые проблемы опорно-двигательного аппарата, а также оценивать тяжесть травм. Позднее икс-излучение стали применять и для лечения некоторых заболеваний.
Кроме того, эти лучи применяются для выявления дефектов в металлических изделиях, а еще с их помощью может быть выявлен химический состав тех или иных материалов. В искусствоведении также используются икс-лучи, с помощью которых можно посмотреть, что скрывается под верхними слоями краски.
Открытие рентгеновских лучей – одно из величайших медицинских достижений современности
Несмотря на то, что с момента открытия рентгеновских лучей прошло уже больше сотни лет, этот научный прорыв до сих пор считается одним из самых серьезных событий в области медицины, позволивший перевести процесс диагностики множества разнообразных заболеваний на принципиально новый уровень. Сложно себе представить, но до 1895 года у врачей не было никакой другой возможности заглянуть внутрь живого человеческого тела безоперационным путем. Разумеется, это серьезно осложняло процесс лечения, да и определить наличие многих заболеваний было практически невозможно. Именно по этой причине медицина того времени достаточно ненадежна, а врачи очень часто не могли дать никаких гарантий своим пациентам. Но все это изменилось 8 ноября 1895 года благодаря работе одного из самых трудолюбивых и талантливых физиков 19 века – Вильгельма Конрада Рентгена. Но обо всем по порядку, ведь сама личность ученого заслуживает не меньше внимания, чем его главное открытие.
Долгий путь Вильгельма Конрада Рентгена
Вильгельм родился в 1845 году в достаточно большом и развитом немецком городе Дюссельдорфе. С самого раннего возраста он проявлял большой интерес к физике, а вот с другими науками дела у него обстояли намного хуже. По этой причине он не смог полноценно закончить школу и получить аттестат зрелости. Тем не менее, молодой человек не отчаялся, и самостоятельно записался на лекции в Утрехтском университете, где в то время преподавал популярный физик Август Кундт. Он заметил целеустремленного юношу, и довольно скоро взял его в свои ассистенты. Так Рентген получил полноценное высшее образование, а через несколько лет даже занял должность одного из ведущих профессоров физики в Страсбургском университете. Параллельно с этим он проводил массу исследований, писал научные работы, и его потенциал был отмечен тем, что в 1894 году его назначили на должность ректора в Вюрцбургском университете.
Стоит отметить, что это помогло ему получить в свое распоряжение самое современное оборудование для исследований, а также достаточно времени для работы, которое он не стал тратить впустую.
Уникальное открытие, которое перевернуло мир
8 ноября 1895 года Вильгельм Рентген как всегда работал в своей лаборатории допоздна. Когда он уже собирался уходить, было темно и, выключив все приборы и свет, заметил, что баночка с прозрачной жидкостью в одном из углов лаборатории начала светиться зеленым светом. Немного подумав, Рентген заметил, что в спешке не выключил один аппарат – вакуумную трубку. После ее выключения свечение пропало, и ученый начал изучать свое случайное открытие. Дело было в том, что банка с жидкостью стояла в другом конце комнаты, а значит, вакуумная трубка испускала особый луч. Чтобы проверить его свойства физик начал ставить на его пути разнообразные предметы – лист бумаги, картона, стекло и даже деревянные доски. Сквозь все эти предметы луч проходил без малейших сложностей. А вот когда он поставил на пути коробку с металлическими гирями, то смог увидеть их четкие очертания.
Ученый продолжал эксперименты в течение нескольких часов, и в процессе его рука также попала в зону действия луча. То, что увидел ученый, шокировало его — он видел свою руку насквозь, а непрозрачными остались только кости.
Спустя несколько дней напряженных исследований он сделал первый в мире рентгеновский снимок, сфотографировав X-лучами руку своей жены Берты. За этим последовало еще множество разнообразных экспериментов, суть которых он раскрыл в своей научной работе, получившей большую популярность в физико-медицинском научном сообществе.
Это открытие произвело настоящий фурор, и новые лучи назвали рентгеновскими в честь их первооткрывателя. Сама ученый отнесся к своему открытию достаточно спокойно, и будучи человеком обстоятельным и последовательным, начал активно исследовать особенности и потенциальные сферы применения своего открытия. Уже через год он узнал о большинстве особенностей данных лучей. За свою работу в 1901 году Рентген получил Нобелевскую премию в области физики.
Значение открытия рентгеновских лучей
Открытие рентгеновских лучей стало мощным толчком для развития медицины. На основе исследований Рентгена появилось еще одно ответвление науки, под названием рентгенология, занимавшаяся диагностикой заболеваний по снимкам. Начиная с определения переломов, исследователи смоли определять множество разнообразных заболеваний. А с развитием онкологических заболеваний рентгеновские лучи стали использоваться не только для поиска злокачественных новообразований, но и для их лечения.
Стоит также отметить, что открытие Рентгена оказалось настолько значимым и важным, что и по сей день, данные лучи используют во многих сферах жизни. Их активно применяют в ювелирном деле для определения подлинности драгоценных камней, в искусстве с их помощью можно быстро отличить подлинник от подделки. Важнейшую роль рентгеновские лучи играют в вопросах безопасности, ведь с их помощью на таможенных зонах и в аэропортах стало намного проще анализировать содержимое большого количества багажа на предмет оружия или взрывчатки. Также эти лучи применяются во многих сферах промышленности и науки, благодаря чему открытие Вильгельма Рентгена заслуженно можно считать одним из самых значимых достижений всех времен в области физики.
Признание
Открытие вызвало настоящий ажиотаж, который был совершенно не понятен ученому. Вместо продолжения исследований Рентген Вильгельм был вынужден рассматривать и отклонять бесконечные предложения немецких и американских коммерсантов, предлагавших ему сконструировать различные приборы на основе икс-излучения. Журналисты тоже не давали ученому работать, постоянно назначая встречи и интервью, и каждый из них задавал вопрос о том, почему Рентген не хочет получить патент на свое открытие. Каждому из них он отвечал, что считает лучи достоянием всего человечества и не чувствует себя вправе ограничивать его использование в благих целях.
Физика
История открытия рентгеновских лучей довольно интересна. Пятничным вечером в ноябре 1895 г. уважаемый немецкий физик Вильгельм Рентген, оставшись в одиночестве в своей лаборатории, решил немного подурачиться. Он задумал пропустить электричество через закупоренную грушевидную стеклянную трубку и посмотреть, как ее края начнут испускать зловещее флуоресцентное свечение.
Рентгена никак нельзя было назвать легкомысленным человеком. Пятидесятилетний ректор Вюрцбургского университета опубликовал уже более 40 научных работ, посвященных разным физическим вопросам. До недавнего времени он не проявлял интереса к экспериментам с «электрическими разрядами», но теперь его любопытство пробудила странная находка, о которой сообщил другой физик.
Уже более 30 лет физики знали, что, при пропускании высоковольтного электрического ток через вакуумную трубку катод испускает невидимые «лучи», заставляющие трубку светиться. Эти лучи, вполне логично, назвали «катодными», хотя никто точно не знал, что они собой представляют.
Сегодня мы называем их электронами — это заряженные частицы, окружающие атом и создающие своим движением поток электричества. Но тогда катодные лучи были загадкой, и когда в начале 1890-х физик Филипп Ленард открыл их новое свойство — способность проходить сквозь алюминиевое окошко в стеклянной трубке и протягиваться на несколько сантиметров за ее пределы, — многие ученые, включая Рентгена, были заинтригованы.
В тот исторический вечер, 8 ноября 1895 г., Рентген всего лишь пытался повторить эксперимент Ленарда, однако счастливое стечение обстоятельств привело его к судьбоносному открытию.
- Во-первых, он решил накрыть стеклянную трубку (трубка Крукса) плотным картоном и погасить в комнате свет, чтобы лучше рассмотреть люминесцентное свечение, когда лучи пройдут сквозь алюминий и появятся за пределами трубки.
- Во-вторых, он по случайности оставил на другом столе маленький светочувствительный экран.
Рентген выключил свет, пропустил заряд через трубку Крукса и увидел, что рядом с ней на расстоянии нескольких сантиметров появилось слабое свечение. Но вдобавок произошло кое-что совершенно неожиданное. Еще одно пятно зловещего желтовато-зеленого свечения появилось в темноте в нескольких метрах от трубки.
Рентген почесал затылок, проверил оборудование и повторил опыт. Странное свечение снова появилось на другом конце комнаты. Он включил свет и тут же увидел, откуда оно исходит: от лежащего на столе светочувствительного экрана. Рентген переместил экран, снова пропустил разряд через трубку Крукса и еще несколько раз проверял и перепроверял свою находку, пока наконец не вынужден был признать, что глаза его не обманывают. Из трубки Крукса исходили какие-то «лучи». Они достигали экрана и заставляли его светиться. Более того, это явно были не катодные лучи, поскольку расстояние от трубки до экрана составляло около 2 метров — в 25 раз больше того расстояния, которое могли покрыть катодные лучи.
За изучением этих лучей Рентген засиделся допоздна, а затем посвятил их исследованию еще полтора месяца. Вскоре он понял, что расстояние, которое способны покрыть невидимые лучи, — на самом деле наименее примечательное их свойство.
Во-первых, когда он направлял лучи на светочувствительный экран, тот светился, даже если был повернут обратной стороной. Это означало, что лучи проходят через экран насквозь. Могут ли они проходить через другие твердые предметы? В ходе следующих экспериментов Рентген выяснил, что лучи легко проникают через две колоды карт, деревянную болванку и даже книгу объемом в 1000 страниц, неизменно достигая экрана и заставляя его светиться. Впрочем, плотные материалы, например свинец, могли полностью или частично блокировать лучи, и от этого на экране появлялись тени.
Во время этих экспериментов Рентген и сделал свое главное и самое потрясающее открытие. В какой-то момент, пропуская лучи через очередной предмет, чтобы определить, сможет ли тот их остановить, он вдруг с изумлением понял, что видит на экране не только тень собственных пальцев, сжимающих предмет, но и внутри них очертания своих костей.
Так Рентген подошел к эпохальному открытию. Он уже знал, что материалы разной плотности способны в разной степени поглощать лучи, но это был совсем новый поворот. Если объект состоит из деталей разной плотности — как человеческое тело, состоящее из костей, мускулов и жира, — лучи, проходящие сквозь него, будут бросать на экран тени разной яркости, таким образом обнаруживая внутреннее строение объекта.
Когда Рентген спроецировал тень своих костей на экран, он одновременно достиг двух целей: открыл рентгеновские лучи и создал первый в мире рентгеноскоп. Однако лишь через полтора месяца, 22 декабря 1895 г., он получил первый в мире перманентный рентгеновский снимок, направив недавно открытые лучи через руку своей жены на фотопластину.
Сделав свое открытие, Вильгельм Рентген еще полтора месяца работал тайно и в одиночестве. Иногда он оставался ночевать в лаборатории, нередко забывал поесть. Об открытии он почти никому не рассказывал, кроме, возможно, жены и пары самых близких друзей. Одному из них он заметил с присущей ему скромностью: «Я нашел кое-что интересное, но пока не знаю, верны ли мои наблюдения». Все это время Рентген методично исследовал свойства необыкновенных новых лучей, проверяя, какие материалы их пропускают и может ли их отразить призма или магнитное поле.
Наступило время рождественских праздников, и Рентген наконец описал свою находку в немногословной десятистраничной статье под названием «О новом виде лучей». В этой работе он впервые использовал термин «икс лучи» и предположил — совершенно верно, — что они каким-то образом возникают, когда катодные лучи ударяются о стенки стеклянной трубки.
28 декабря 1895 г. Рентген выслал свою статью для публикации в периодическом выпуске «Трудов» Физико-медицинского общества Вюрцбурга. Через несколько дней он получил оттиски, а 1 января нового 1896 г. разослал 90 конвертов с ними коллегам-физикам по всей Европе. В 12 конвертов он вложил фотографии, сделанные с помощью новых лучей. В основном на них были изображены простые предметы: компас или набор гирек в коробке. Но внимание всего мира привлекла только одна из них — фотография руки его жены с проступающими костями и кольцом на пальце.
Прошло всего три дня — и «бездны разверзлись». На званом вечере 4 января 1896 г. один из ученых, получивших статью Рентгена вместе с фотографиями, показал их гостю из Праги, чей отец по счастливой случайности оказался редактором крупнейшей венской ежедневной газеты Die Presse.
Гость попросил разрешения забрать с собой эти снимки, дома показал их отцу, и на следующее утро история открытия Рентгена появилась на первой странице Die Presse под заголовком «Сенсационное открытие!».
В следующие несколько дней историю перепечатали все газеты мира. О том, что были открыты неизвестные ранее рентгеновские лучи узнало все человечество.
Джон Кейжу. Открытия, которые изменили мир.
Наследие и память
Все из той же скромности Рентген Вильгельм назвал свое открытие крайне просто — икс-излучение. Это название прижилось, однако ученик исследователя, российский физик Абрам Иоффе, со временем ввел понятие, увековечившее фамилию ученого. Термин «рентгеновские лучи» в иностранной речи используется сравнительно редко, но все же встречается.
В 1964 году его именем был назван один из кратеров на обратной стороне луны. В его честь также названа одна из единиц измерения ионизирующего излечения. Во многих городах есть улицы, названные его фамилией, а также памятники. Существует даже целый музей, располагающийся в доме, где в детстве жил Рентген. Биография этого человека, возможно, не изобилует интересными подробностями, но прекрасно иллюстрирует, что достичь высоких результатов можно за счет усердия и упорства, а также внимательности.
