Беседы о рентгеновских лучах

Власов Павел Васильевич
Беседы о рентгеновских лучах

      Павел Васильевич Власов
      БЕСЕДЫ О РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧАХ
      Серия "Эврика"
      Казалось бы, рентгеновские лучи изучены и описаны столь полно, что о чем-то новом, интересном, тем более загадочном тут не может быть и речи. Но, как ни странно, они все еще остаются таинственными невидимками, хотя исследуются с 58S5 года. В мире звезд и атомов, клеток и организмов всюду есть место поискам, призванным решить вопросы, а то и головоломные уравнения со многими неизвестными, относящимися к рентгеновской радиации. Таков лейтмотив книги доктора медицинских наук П. Власова.
      ТАИНСТВЕННЫЕ НЕВИДИМКИ
      1.
      - Кажется, вы хотите нам открыть Америку - представить добрых старых знакомых?
      - Ну коли вы так уж осведомлены, то, очевидно, ответите без труда: давно ли и насколько часто имеете дело с рентгеновскими лучами?
      - Уж не припомню, с каких пор! Как и большинство, с того дня, когда впервые очутился в поликлинике на рентгене.
      - Вот для начала одно из заблуждений, которое полезно рассеять.
      Понятие рентгенология означает отнюдь не все сферы знаний о рентгеновской радиации, а лишь те из них, которые относятся к медицине и ветеринарии. Загляните в Большую Советскую Энциклопедию - убедитесь сами. Обратите внимание: там десятки терминов, начинающихся на "рентген" (один из самых больших словников в БСЭ), а за ними множество областей науки и техники, огромный мир, от атомных частиц до звездных систем.
      Между тем для большинства представления о рентгеновской радиации неразрывно связаны с ее применением в здравоохранении. Полюбопытствуйте у знакомых: где и когда человек сталкивается с ней? Многие искренне удивятся: странный вопрос - в поликлиниках и больницах!
      Это верно лишь отчасти. И уж совсем неправильно утверждение, будто рентгеновская радиация вошла в нашу жизнь только с того момента, как в 1895 году В. Рентген открыл знаменитые икс-лучи, названные впоследствии именем великого немецкого физика. Человечество сталкивается с ними на каждом шагу с тех пор, как появилось на свет.
      А если предложить такой тест знатокам? Иной читатель усмехнется, а то и возмутится: ну, знаете ли, это все равно, что владеющего высшей математикой пытать, сколько будет дважды два. Говорят, однажды так и сделали, передав безукоризненно грамотному инженеру записку с формулой: у = х2, х = 2 у = ? Тот схватил, не задумываясь, логарифмическую линейку и, выполнив в два счета привычные операции, ответил: приблизительно четыре.
      Поинтересуйтесь, скажем, у врача - специалиста по рентгеновским лучам: где находятся самые мощные их источники? Можно держать пари: тот начнет перебирать в уме наиболее крупные установки у себя в городе, в том или ином государстве. Не стоит ломать голову, эти генераторы вне Земли.
      Один из них - Солнце. Его рентгеновская радиация настолько чудовищна, ч го способна в считанные секунды уничтожить все земные организмы, но... На наше счастье, она там "заперта", что называется, за семью замками. Чтобы пробиться из центральных областей к периферийным, ее микроскопическому сгустку - кванту - понадобятся миллионы лет, хотя летит он с максимально возможной скоростью - световой. Дело в том, что он бесчисленное множество раз поглощается и снова испускается частицами плазмы (электронами и т. п.), теряя постепенно первоначальные запасы энергии.
      И вот количество переходит в качество: он ослабевает в конце концов настолько, что на поверхность звезды просачивается как бы обессиленным.
      Так жесткая радиация солнечных недр, а она там преимущественно рентгеновская, становится все более мягкой, превращаясь в ультрафиолетовую, видимую, инфракрасную. То есть из смертоносной в животворную. Это как благодатный дождь, рожденный губительным градом, когда льдинки, выпавшие из холодного облачного чрева, тают в теплом воздухе. Впрочем, бывает, они достигают земной поверхности, не успев превратиться в безобидные капли.
      Так или примерно так происходит и на Солнце с его рентгеновскими квантами. Какая-то их толика все-таки выбрасывается в окружающее пространство, особенно при вспышках. Впрочем, и спокойное светило излучает рентгеновскую жесткую радиацию. Она непрестанно генерируется в его раскаленной короне и обрушивается на Землю. Правда, практически полностью задерживается атмосферой.
      Понятно, почему долго не удавалось обнаружить этот незримый водопад. Необходимо было вынести измерительную аппаратуру за плотные слои воздушного щита. Именно так в 1948 году чувствительные приборы, поднятые геофизической ракетой на высоту около 100 километров, впервые зарегистрировали рентгеновское излучение нашей дневной звезды.
      Открытие не было неожиданным, так как предсказывалось заранее: при солнечных температурах (многие миллионы градусов) плазма непременно должна генерировать жесткую радиацию. Тем не менее уже сам экспериментальный факт, подтвердивший теоретический расчет, весьма примечателен, ибо ознаменовал собой первые шаги заатмосферной астрономии. Последующие ее находки имели революционное значение для науки.
      Сразу же возник вопрос: можно ли обнаружить еще какие-нибудь небесные источники рентгеновской радиации? Казалось, что нет.
      Судите сами. Допустим, что она испускается ближайшей к нам, похожей на Солнце, звездой - альфой Центавра, удаленной от нас на расстояние в 4,3 световых года. Поток квантов, разбегающийся во все стороны мириадами невидимых ручейков, достигает и Земли.
      Но при столь больших расстояниях от него за несколько лет пути остаются не то что еле заметные струйки - жалкие капли. По существу, считанные кванты на квадратный сантиметр детектора в час. Уловят ли их ракетные зонды, которые появляются в заатмосферном пространстве на несколько минут?
      Трудности казались непреодолимыми- Тем не менее с ними справились. Это произошло уже в эру космонавтики, начавшуюся стартом первого спутника в 1957 году. Конечно, прежде чем решили столь непростую проблему, понадобилось многолетнее развитие новой техники.
      В 1962 году ученые США попытались зафиксировать с помощью геофизической ракеты рентгеновское излучение, отбрасываемое Луной, по неудачно. Оно было выявлено советскими специалистами по данным "Луны- 10" и "Луны-12", выведенных на селеноцентрические орбиты в 1966 году.
      Однако и американский запуск 1962 года принес свои трофеи. На карте Галактики появился крохотный островок с таинственными невидимками. Он стал для науки островом сокровищ, первенцем огромного архипелага, обширнейшей "терра инкогнита" в небесах.
      Это было "незапланированное" открытие, столь же неожиданное, как и то, которым прославил себя Колумб. Он ведь искал Индию, а нашел Америку.
      2.
      Великие географические открытия недаром названы Великими. Трудно переоценить и даже перечислить все, что они принесли людям. А те, астрономические, о которых вы говорите?
      - "Мир сразу сделался почти в десять раз больше... Внешнему и внутреннему взору человека открылся бесконечно более широкий горизонт". Вот что означали для людей Великие географические открытия, по словам Ф. Энгельса. Но разве нельзя охарактеризовать так и открытия новейшей астрофизики в эпоху покорения атома и космоса? За одно лишь последнее десятилетие они более чем вдвое расширили для нас границы наблюдаемой вселенной.
      - Как? И на ту же доску вы ставите, по вашему же выражению, "жалкие капли" информации - редкие кванты небесных икс-лучей?
      - Что ж, в них, как в капле - Солнце, отражается необъятный мир от атомных частиц до звездных систем.
      Термин "космос", как и "атом", достался нам в наследство еще от античной эпохи. Но как изменились оба понятия древнегреческой натурфилософии: и "мир" и "неделимый"! Живя на той же земной тверди, которая остается для глаз плоской до самого горизонта, под тем же небосводом, который по-прежнему воспринимается поэтами как светозарный шатер, своим внутренним взором человек проник в недосягаемые, казалось бы, глубины микро- и мегамира.
      Человек широко раздвинул границы наблюдаемой вселенной. В 1940-х годах выяснилось, что квант электромагнитного излучения, а он в секунду пролетает 300 тысяч километров, пересечет ее примерно за 7 миллиардов лет. Так думали до 1950 года. Потом выяснилось: ее диаметр превышает 25 миллиардов световых лет. В этих пределах насчитывается, возможно, около 100 миллиардов галактик, причем только в одной из них, нашей, - 150 миллиардов звезд.
      "И не нужно думать, что мы исчерпали вселенную до дна, - предупреждает известный популяризатор науки, ученый и фантаст А. Азимов в прекрасной книге "Вселенная. От плоской Земли до квазаров". - Последние 400 лет астрономия развивалась все нарастающими темпами, и пока еще нет никаких признаков замедления этого процесса. За последнюю четверть века" человек узнал о вселенной больше, чем за всю свою предыдущую историю; что же ему предстоит узнать за следующие 25 лет? Нас, безусловно, ждут захватывающие открытия".
      Сегодня при изучении вселенной особое и к тому же растущее значение приобретает именно рентгеновская и гамма-астрономия. Но последняя еще в младенческом возрасте. А первая - уже в юношеском, притом оказалась прямо-таки вундеркиндом.
      Очень важно, что она позволяет исследовать космические объекты в экстремальных, крайних условиях. Например, при температурах в десятки и сотни миллионов градусов, при сверхмощных взрывах и тому подобных процессах, какие на Земле воспроизвести невозможно или необычайно трудно.
      Свою родословную рентгеновская астрономия ведет, по существу, с 1962 года. Именно тогда мир услышал о сенсационном открытии, которое упоминалось как "незапланированное". Аппаратурой, которую подняла американская ракета на 225-километровую высоту, не был зарегистрирован вопреки ожиданию ни единый квант жесткой радиации от Луны. Зато был обнаружен неизвестный дотоле островок невидимок в Галактике.
      По названию "икс-лучи", употребляющемуся доныне во многих странах, и по своему местоположению в одном из зодиакальных созвездий он получил обозначение "Скорпион Х-1".
      Тогда же на карте галактики появился Телец Х-1, тоже зодиакальный. Этот источник оказался не столь компактным. Напротив, "размазанным" по Крабовидной туманности, где он находится. Вскоре добавились другие: и диффузные и точечные. К 1977 году, к 20-летию космонавтики и 15-летию рентгеновской астрономии, их насчитывалось уже примерно двести. Полагают, что дальнейшие поиски увеличат это число до тысячи, если не больше. И все же рентгеновские звезды представляют довольно большую редкость. И в нашей Галактике и в Туманности Андромеды на миллиард обычных звезд приходится только одна рентгеновская.
      Какова природа рентгеновского излучения звезд?
      На этот вопрос сегодня трудно ответить однозначно.
      Есть основание полагать, что как рентгеновское, так и оптическое (видимое) излучение рентгеновских звезд представляет непрерывный спектр теплового излучения газа, разогретого до десятков миллионов градусов.
      Первая из открытых на небосводе, рентгеновская звезда Скорпион Х-1, долгое время оставалась самой яркой (десятки квантов на квадратный сантиметр в секунду). Вторым был Телец Х-1 (несколько квантов на квадратный сантиметр в секунду). И вдруг в 1975 году объявился новый чемпион. Рентгеновская светимость этого объекта, зарегистрированного в зодиакальном созвездии Единорога, за несколько дней возросла для земных наблюдателей в сотни раз, многократно превзойдя ту же величину у Скорпиона Х-1. И стала в десятки тысяч раз больше, чем у самых слабых из дотоле известных небесных источников (один квант на квадратный сантиметр за тысячу секунд). У типичных, "средних", объектов тот же показатель близок к одному кванту за 10 секунд на каждый квадратный сантиметр счетчика, вынесенного в околоземное пространство.
      Понятно, почему стремятся увеличить рабочую поверхность детектора, точность его ориентации и время пребывания за плотными слоями атмосферы. Ясно, что геофизические ракеты не могут предоставить здесь таких возможностей, как спутники, особенно специализированные.
      Один из них - американский "Ухуру", запущенный в 1970 году, действовал несколько лет- На борту были установлены два рентгеновских телескопа, с площядью датчиков 880 квадратных сантиметров каждый.
      Эти счетчики квантов, направленные в противоположные стороны, вращались вместе со спутником, прощупывая всю небесную сферу. К 1973 году благодаря "Ухуру" число известных икс-объектов возросло почти впятеро.
      Так в 1970 году наметился новый этап их изучения.
      Продолжается переворот, который начался в послевоенный период в связи с бурным развитием техники, позволяющей принимать сигналы таинственных невидимох из космоса. Огромный объем принципиально новой инсЬормации, неузнаваемо изменившей наши представления о мироздании, позволили получить радиотелескопы - гигантские наземные чаши-антенны, прослушивающие небо в УКВ-диапазоне. А потом - заатмосферныс счетчики квантов, поднимаемые на высотных аэростатах, геофизических ракетах, искусственных спутниках, космических кораблях, орбитальных станциях.
      "Пожалуй, наиболее впечатляющими достижениями внеатмосферной астрономии были выдающиеся успехи рентгеновской астрономии", - считает член-корреспондент Академии наук СССР И. Шкловский. "Наиболее впечатляющими..." ...Не сказалась ли тут естественная пристрастность астрофизика к милой его сердцу науке?
      Судите сами.
      Если бы наши глаза каким-то волшебством обрели вдруг способность воспринимать рентгеновские лучи (и только их), то, очутившись за пределами атмосферы, скажем, на борту космического корабля, мы увидели бы поразительную картину. Большинство знакомых нам светил померкло или погасло вообще. Зато многие засияли бы ослепительнее Солнца. А некоторые мигали бы, притом по непонятной на первый взгляд причине (известно, что обычные звезды мерцают только для наземного наблюдателя: тот ведь смотрит на них через "дрожащую" воздушную кисею).
      Внимательный наблюдатель заметил бы, что иные из них меняют свою яркость строго периодически, с точностью часового механизма. Например, Геркулес Х-1 - раз в 1,2378 секунды, Центавр Х-3 - раз в 4,84239 секунды... Откуда такая пунктуальность?
      Можно подумать, будто нам сигнализируют таинственные "зеленые человечки", как полушутливо называют гипотетических представителей внеземных цивилизаций. Надо сказать, всполошились не только фантасты, когда были открыты пульсары - невидимые в обычный телескоп небесные "маяки", которые регулярно, нередко с удивительной правильностью через равные промежутки времени изменяют интенсивность своего излучения, радиоволнового или рентгеновского.
      Сердце екнуло даже у здравомыслящих ученых, подвергающих сомнению само существование инопланетного разума.
      А что, если бы мы отправились к такому пульсару посмотреть вблизи, как действует естественный "хронометр"? "Если бы астронавт, скорее безрассудный, чем храбрый, отважился приблизиться к нейтронной звезде настолько, чтобы ее видимые размеры сравнялись с лунными на земных небесах, он был бы убит частицами высоких энергий, испепелен рентгеновскими лучами, разорван в клочья силами притяжения", - рисует воображаемую трагедию один из докладов, подготовленных Национальной академией наук США.
      Спрашивается: при чем тут нейтронная звезда? Как полагают, именно она виновница смертоносного рентгеновского излучения, которое испускает Геркулес Х-1 или Центавр Х-3. Правда, действует она не в одиночку, а вдвоем с напарником, подобным нашему Солнцу, только в несколько раз более крупным. Будучи сравнительно с ним карлицей, но зато сверхплотной и весьма массивной, она непрестанно перетягивает на себя вещество своего компаньона - раскаленного газообразного шара. На нее беспрерывно переливается целая река плазмы, притом с колоссальной скоростью (100 тысяч километров в секунду). При столь стремительном падении огненной Ниагары выделяется огромное количество лучистой энергии. Преимущественно в рентгеновском диапазоне.
      Что касается мигания, то его объясняют, конечно же, не вмешательством неких "зеленых человечков", включающих-выключающих космический сверхфонарь, а просто-напросто вращением нейтронной звезды вокруг своей оси. Очень быстрым: у Геркулеса Х-1 - с периодом в 1,24 секунды, у Центавра Х-3 - 4,84 секунды.
      При каждом таком пируэте в том же темпе поворачивается и поток рентгеновской радиации, ибо источник ее испускает не равномерно во все стороны, а направленно, узким коническим пучком. Точь-в-точь как земной маяк с вращающимся прожектором.
      Надо сказать, на эти быстрые пульсации интенсивности наложены медленные, плавно изменяющие ее за 1,7 суток у Геркулеса Х-1 и за 2,1 дня у Центавра Х-3.
      (Поясняющая аналогия: если гитару дернуть за струну и начать потом покачивать за гриф, то наряду с обычными звуковыми колебаниями, имеющими высокую частоту, мы услышим и наложенные на них дополнительные вибрации.) Этот эффект вызван тем, что двойная система вращается около общей промежуточной точки - центра обеих масс, причем источник незримой радиации периодически заслоняется от нас видимым светилом, как Солнце Луной во время затмения.
      Читатель уже обратил внимание: рентгеновская звезда кружится, словно волчок, необычайно быстро Почему же она не разрывается на куски чудовищными центробежными силами? Именно потому, что она нейтронная, необычайно плотная и сравнительно небольшая (10-20 километров в поперечнике).
      За этим понятием - гордость теоретической мысли XX века. Нейтронные звезды были открыты сперва в кабинете, "на кончике пера", причем физиком, не астрономом. А уж потом, треть столетия спустя, - в небэ, притом астрономией невидимого.
      Возможность их существования первым предвосхитил советский физик Л. Ландау, впоследствии академик, лауреат Ленинской и Нобелевской премий. Свою идею он высказал сразу же после того, как был открыт нейтрон (1932 г.). Вслед за физикой, в 1934 году, сказала свое слово и астрономия: они могут возникать при вспышках сверхновых (о них речь впереди), - эту гипотезу выдвинули американские астрономы У. Бааде и Ф. Цвикки.
      Что мы знаем о нейтронных звездах сегодня? Они образуются из обычных, когда у тех постепенно выгорает термоядерное топливо и нарушается равновесие между противоборствующими стихиями тепла и тяготения. Гравитационное сжатие, еще недавно сбалансированное термическим расширением, одолевает сопротивление конкурирующих сил, распирающих изнутри гигантскую, больше нашего Солнца, звезду.
      И вот результат - коллапс (от латинского "падать"). За несколько секунд газообразный огненный шар превращается в твердое тело, поперечник которого примерно в 100 тысяч раз меньше первоначального. Катастрофа сопровождается вспышкой, при которой сбрасывается часть массы, в основном из поверхностны* слоев. Но то, что остается, стремительно упаковывается в ничтожную долю прежнего объема. Плотность возрастает в миллиарды миллиардов раз.
      Трудно представить подооные метаморфозы, тем более что они протекают мгновенно. Атомы стискиваются так, что не остается пустот между ядрами и электронными оболочками. Одни элементарные частицы вдавливаются в другие (скажем, электроны - в протоны с образованием нейтронов). Происходит нейтронизация вещества. Получается сгусток материи с фантастически жесткой корой километровой толщины. Он спрессовав до невообразимой плотности, которая у него может оказаться больше, чем даже у атомного ядра.
      Ядро диаметром 20 километров! Вот что такое рентгеновская звезда. Если бы случилось невозможное - наша планета каким-то чудом столь же быстро перептла в такое состояние, ее поперечник в мгновение ока уменьшился бы в 130 тысяч раз, до 100 метров Одна ее чайная ложечка была бы тяжелее миллиарда тонн.
      "Если бы я уронил такую ложку на пол, этот миллиард тонн пробил бы Землю насквозь, вылетел с другой стороны, вернулся бы обратно через ту же скважину и так качался бы подобно маятнику, пока не остановился бы в центре", - поясняет американский астроном Ф. Дрэйк, известный как автор знаменитого проекта ОЗМА, по которому в 1960 году начались первые серьезные поиски сигналов от внеземных цивилизаций.
      3.
      - Да, по части воображения иные ученые мужи не уступят писателям-фантастам. Не потому ли, что не хсатает достоверных сведений?
      - А если наука и впрямь обгоняет фантастику?
      Кстати, о фантазии. "Напрасно думают, что она нужна только поэту. Это глупый предрассудок! Даже в математике она нужна... Фантазия есть качество величайшей ценности", - писал В. Ленин.
      - В науке - да. Но в популяризации... Не лучше ли отбирать для непосвященных лишь самое достоверное, апробированное, без фантазерства? Факты и еще раз факты!
      - Фактологическое изложение не пробуждает воображение, а усыпляет, загромождает память справочными данными, обилие которых создает иллюзию эрудированности.
      "Быть может, эти электроны - миры, где пять материков, искусства, знанья, войны, троны и память сорока веков!" - писал В. Брюсов в 1922 году.
      "Мир - рвался в опытах Кюри атомной, лопнувшею бомбой на электронные струи невоплощенной гекатомбой..." - писал А. Белый в 1921 году.
      Оба автора были образованнейшими людьми своего времени, но прежде всего поэтами. Так что не будем касаться вопроса, как далеко могло увлечь того и другого воображение, насколько оторвалось оно от физической реальности. Нас интересует другое. Электроны - фикция или факт? Странный вопрос! Судя по приведенным цитатам, он был решен более полувека назад. И уж тем более наивно выглядело бы такое сомнение сегодня, когда электроника окружает нас всюду, даже в домашнем, а не только научном обиходе- Примеров великое множество: от электролампочек до квантовых генераторов, от телевизоров до электронных микроскопов, от транзисторов до электронно-вычислительных машин... А рентгеновская радиация - что порождает ее на земле и в небе? Те же электроны!
      Между тем сама мысль о них воспринималась некогда как плод разыгравшегося воображения, фантазерства, не приставшего истинному ученому. Мягко выражаясь, как "недоказанная гипотеза, применяемая часто без достаточных оснований и без нужды". На том категорически настаивал не кто иной, как сам В. Ренгген. Человек, который, как выразился один из его хчеников и сотрудников, академик А. Иоффе, "больше, чем кто-либо из современников способствовал созданию новой физики нашего столетия - физики элементарных процессов и электронных явлений".
      Не признавая понятие "атом электричества", родившееся в 1897 году, первооткрыватель икс-лучей запрещал даже произносить в стенах Мюнхенского физического института это "пустое слово, не заполненное конкретным содержанием". Вето было снято лишь в 1907 году, после многолетней "борьбы за электрон", в которой участвовал и молодой А. Иоффе, смело вступавший в дискуссии с суровым мюнхенским профессором, лауреатом первой из Нобелевских премий, присуждаемых с 1901 года.
      "Гипотез не измышляю", - мог бы повторить вслед за И. Ньютоном и В. Рентген, автор единственного серьезного научного предположения (оно, увы, оказалось неверным, но об этом речь впереди). Виртуоз экспериментаторского искусства, великий немецкий физик поклонялся Его Величеству Опыту. Факту, а не фикции (за каковую почитал и "безумную идею" - мысль об "атоме электричества").
      "Опыт без фантазии или вображение без проверки опытом может дать немногое", - считал другой великий физик, маг эксперимента и волшебник теории Э. Резерфорд. "Неистовый новозеландец" заявил это в 1923 году, когда В. Рентгена не стало- Но еще при жизни тот мог воочию убедиться, сколь полодотворны "безумные идеи", рожденные неистовой фантазией настоящего ученого.
      В 1911 году появилась дерзкая "умозрительная конструкция" атома, созданная воображением Э. Резерфорда. Как известно, она представляла собой подобие солнечной системы: в центре - ядро, на периферии - электроны, вращающиеся по круговым орбитам, словно планеты около своей звезды. Символично, что в самом термине "планетарная модель" слились понятия микрои мегамира, как бы олицетворяя единство начал вселенной, которое столь наглядно продемонстрировала нам астрофизика.
      Схема потом уточнялась, пересматривалась, видоизменялась, но она сделала свое дело, послужив мощным импульсом для дальнейших поисков. Уже в 1913 году на этом фундаменте построил теорию атома датчанин Н. Бор. Великий физик, который не только не чурался самых фантастических гипотез, но и сам их высказывал и завещал нам такой подход к любой из них:
      "Вопрос в том, достаточно ли она безумна, чтобы быть правильной".
      Период "штурм унд дранг" ("буря и натиск"), начавшийся в физике еще при жизни В. Рентгена, ознаменовался фейерверком "безумных идей". Одна из них сформулирована в том же 1923 году французским ученым Л. де Бройлем, тогда еще молодым диссертантом.
      Принята она была, по свидетельству самого автора, "сначала с удивлением, к которому, несомненно, примешивалась какая-то доля скептицизма". "Идеи диссертанта, конечно, вздорны, - честно признавался его научный руководитель П. Ланжевен, - но развиты с таким изяществом и блеском, что я принял диссертацию к защите".
      Речь идет об общепризнанном ныне факте. О знаменитом дебройлевском дуализме, единстве противоположных на первый взгляд свойств корпускулярности и волнообразности- Вроде бы и впрямь "две вещи несовместные", они тем не менее мирно сосуществуют рядом. Особенно заметно это парадоксальное сочетание в микромире.
      За иллюстрациями ходить недалеко. Достаточно взять нынешние энциклопедии. В статьях о дифракции там нередко сопоставляют два очень похожих, хотя и весьма различных, снимка. На каждом - геометрически правильный узор из светлых и темных пятен, полученный на фотоэмульсии при просвечивании кристалла.
      В одном случае - пучков электронов, в другом - рентгеновских лучей.
      Словом, мельчайшие крупицы материи могут вести себя подобно минимальным порциям энергии, корпускулы - подобно квантам, иначе говоря, вещество подобно радиации. И наоборот.
      Сегодня это нечто само собой разумеющееся, а тогда установление такой двойственности произвело эффект разорвавшейся бомбы. То было "наиболее драматическое событие в современной микрофизике", как аттестовал его сам Л. де Бройль. Интересно, что к своей теоретической догадке он пришел, наблюдая за экспериментами с икс-лучами, которыми много лет подряд занимался его старший брат в парижской лаборатории.
      Есть ли тут связь с открытием В. Рентгена? Очевидно, самая прямая.
      По формуле, выведенной Л. де Бройлем, получается:
      длины волн, которые приписываются электронам, примерно те же, что и у рентгеновской радиации. Как выяснилось, так оно и есть в действительности. Плод воображения, взращенный в кабинетной тиши, оказался надежным результатом науки, проверенным во многих лабораториях, вошел в золотой фонд физики.
      То-то, верно, изумился бы мюнхенский гонитель электронов, узнав, что они дважды сродни таинственным невидимкам, которым он сам дал, так сказать, путевку в жизнь- Во-первых, как молочные братья: одни - частицы-волны, другие - волны-частицы (притом с весьма близкой характеристикой, длиной волны).
      Во-вторых, как... отцы и дети. Да, именно "атомами электричества" порождаются икс-лучи и внутри рентгеновских трубок, и около рентгеновских звезд.
      Впрочем, тогдашний "штурм унддранг" с его фейерверком "безумных идей" мог потрясти кого угодно.
      "Современному физику порою кажется, что почва ускользает из-под ног и потеряна всякая опора, - свидетельствовал в 20-е годы С. Вавилов, будущий президент Академии наук СССР. - Головокружительное ощущение, испытываемое при этом, схоже с тем, которое пришлось пережить астроному-староверу времен Коперника, пытавшемуся постичь неподвижность движущегося небесного свода и Солнца. Но это неприятное ощущение обманчиво, почва тверда под ногами физика, потому что эта почва - факты".
      Проницательная оценка! Она актуальна и сегодня.
      И разве не поучительна для потомков психологическая драма В. Рентгена? В науке он был одним из великих революционеров, но и одним из великих староверов.
      Известная "старомодность", или, если угодно, консервативность, взглядов, проявленная В. Рентгеном, была присуща, конечно, не только ему одному. Вспомнить хотя бы П. Ланжевена, его позицию в истории с дебройлевской диссертацией. Тот, однако, не наложил запрет на "еретическую" идею, причем еще более "безумную", "фантазерскую", чем та, которую подверг остракизму В. Рентген в своем институте.
      Открыв икс-лучи, Рентген изучил их добросовестнейшим образом. Настолько тщательно, что после него долго, не один год, нечего было ни прибавить, ни убавить. Установил, например, что они не отклоняются ни в магнитном, ни в каком-либо ином поле. Проникают сквозь самую плотную твердь, а если задерживаются полностью, то разве лишь солидной свинцовой броней. И вдруг, представьте (нечто неслыханное):
      они могут отклоняться и, более того, удерживаться, как в ловушке, гравитационным полем!
      Да полноте, как же так? Они ведь нечто невесомое!
      Добро бы речь шла о частицах. Скажем, об электроне, чья масса ничтожна (10^-27 грамма), но все-таки она налицо. А у кванта ее вроде бы нет - чему ж тут притягиваться-то?
      Обратимся к Его Величеству Опыту, пусть рассудит, что есть истина.
      В 1917 году английский физик А. Эддингтон выдвинул оригинальное предложение, как проверить экспериментально общую теорию относительности А. Эйнштейна. Из нее следует, что световой луч, этот символ прямизны, не может не искривляться под действием тяготения. Скажем, скользя по касательной над поверхностью Земли, он должен отклониться от первоначального направления на 10 метров за секунду. Правда, за ту же секунду он пробежит 300 тысяч километров, и столь малое изменение практически не уловить. Иное дело, если он проходит вблизи Солнца, которое гораздо массивнее. Там изгиб в десятки раз больше. И может быть замечен с Земли. Как?
      Очень просто: надо лишь сфотографировать одну и ту же звезду дважды когда наше светило почти касается ее своим краем и когда оно далеко от нее. Конечно, ее не снимешь белым днем, в обычных условиях.
      Зато, когда Солнце закрыто от нас Луной, наступают сумерки, и звезды хорошо видны на небесах.
      А- Эддингтон организовал экспедиции в районы полного затмения, которое наблюдалось 29 мая 1919 года, на остров Принчипе (Гвинейский залив) и в местечко Собраль (Бразилия). Не обошлось без приключений и незадач, но хорошо все, что хорошо кончается: теоретический вывод получил блестящее экспериментальное подтверждение.