Эти условия совсем непохожи на те, в которых находится кислород, светящийся в спектроскопических трубочках наших лабораторий.
Поэтому и спектры получаются разные. Это-то обстоятельство и ввело неосторожных астрономов в заблуждение.
При ближайшем знакомстве загадочный небулий оказался просто-напросто кислородом.
Точь-в-точь та же судьба постигла и короний с геокоронием: физик Гротриан доказал, что линию корония тоже испускает кислород, а физики Макленнан и Шрем обнаружили, что и линию геокорония испускает кислород.
Теперь уже никто из ученых не верит в небулий, короний и геокороний.
Таким образом, возражения Менделеева имели вполне серьезные основания: открытие новой спектральной линии еще не доказывает существования нового вещества. Жансен и Локьер были, пожалуй, немного поспешны в своих выводах. Однако в наше время уже нет сомнений, что желтая линия D3 действительно принадлежит гелию - веществу, которого не знали химики до Жансена и Локьера. Гелий, найденный на Земле, дает в спектроскопической трубочке ту же линию D3, которую обнаружил Жансен в спектре солнечных выступов.
ЗАПИСНАЯ КНИЖКА РАМЗАЯ
Сохранилась записная книжка Рамзая, по которой можно точно и последовательно восстановить всю историю открытия гелия в клевеите.
Письмо от Майерса, которое побудило Рамзая заняться клевеитом, он получил в пятницу 1 февраля 1895 года. Весь этот день и два последующих он был занят тем, что исправлял и переписывал на машинке большую статью об открытии аргона, написанную им для Королевского общества. Об этом мы узнаем из записной книжки. Следующая запись гласит: "Ничего особенного не сделал до пятницы 15 февраля". В дальнейших записях говорится об очистке аргона для точного измерения его плотности, об устройстве прибора для измерения его теплоемкости и о первых опытах с этим прибором.
Первые порции гелия были добыты из клевеита, по-видимому, 9 или 10 марта (точная дата в книжке не обозначена). Вот что пишет об этом Рамзай: "Было куплено около грамма клевеита на 3 шиллинга б пенсов (у Грегори, Фитц Рой Сквер, дом № 88). Мэтьюз кипятил его в разбавленной серной кислоте в добыл немного газа". Дальше есть такая запись: "Круксу послана первая порция в субботу 16 марта, но всю эту неделю он был очень занят и не мог рассмотреть спектр".
Утром 23 марта Рамзай, не дождавшись ответа от Крукса, сам принялся за изучение спектра нового газа. Телеграмма пришла в тот же день. Запись в книжке гласит: "Во время опытов получил телеграмму от Крукса: "Криптон - это гелий, 58749*, приезжайте - увидите". Поехал и увидел".
Сообщение Королевскому обществу Рамзай написал вечером того же дня.
50 лет спустя
СОЛНЕЧНОЕ ВЕЩЕСТВО ВО ВСЕЛЕННОЙ
Прочитав о приключениях и трудных загадках, которые поджидали ученых на пути к открытию гелия, человек с практическим складом ума может подумать: "Ну, хорошо, все это, конечно, интересно, но для чего такие муки и старания? Неужели только для дирижаблей?" И даже если этот практичный человек следит за новейшей техникой и знает, что у дирижаблей сейчас, после долгого перерыва, вновь появились горячие сторонники, вряд ли он сочтет такую цель достаточной. Ведь дирижаблей-то в небе не видно, одни самолеты.
Однако гелий, будто специально для таких здравомыслящих, за прошедшие пять десятилетий показал, на что он способен. И на что способна наука, в которой незначительное, на первый взгляд, открытие приводит иногда к огромным по важности результатам. Говорят, что от великого до смешного - один шаг. Оказывается, и от малого до великого - столько же.
То, что о гелии можно говорить, пользуясь словом "малое", ясно видно из повествования М. П. Бронштейна о солнечном веществе. Вспомним блошиный вес, над которым ломал голову Рэлей, или загадочный крохотный пузырек в опытах Кавендиша.
Но к чему великому может быть причастно вещество, которого так мало? Впрочем, где мало? На Земле. А как ни велика родная наша планета, по отношению к Солнцу она составляет лишь ничтожную часть - меньше, чем стотысячную. Не случайно гелий был открыт на Солнце: там его много. Только одного вещества на Солнце больше, чем гелия, - водорода, самого легкого, простейшего элемента. А всех остальных элементов вместе взятых (включая самые обильные на Земле железо и кислород) в десять раз меньше, чем гелия.
Как же гелий попал на Солнце? Для чего он там? Эти вопросы оказались, как ни странно, в родстве с совсем другими: почему светит Солнце? откуда берется огромная энергия, которую Солнце излучает во все стороны? Ответ на эти вопросы физики нашли, когда автора "Солнечного вещества" уже не было в живых.
Оказалось, что в раскаленных солнечных глубинах водородные ядра сливаются, образуя более тяжелые ядра гелия. При этом и выделяется энергия, благодаря которой Солнце светит и греет. И благодаря которой существует жизнь на Земле.
Разгадав секрет звездной энергии, физики захотели и у себя дома, на Земле, создать подобный, но небольшой, источник энергии - маленькое солнце. Проще, увы, оказалось сделать кусок солнца, взрывающийся огромным страшным грибом, - так взрываются водородные, или термоядерные, бомбы, наводящие ужас на все человечество. А человечеству нужны не взрывающиеся, а управляемые, постоянные источники звездной энергии. Сделать их пока не удалось, но ученые упорно работают над их конструкцией.
В звездах происходит, по выражению физиков, ядерное горение водорода, а гелий - это зола, остающаяся после сгорания. Однако гелиевая зола сильно отличается от обычной. Обычную выгребают из печки и выбрасывают, а гелиевая идет в дело: в звездной печи ядра гелия тоже могут сливаться, образуя постепенно другие, все более и более тяжелые элементы. Реакцию ядерного слияния можно назвать алхимической, потому что в средние века алхимики пытались превратить одни химические элементы в другие. Больше всего им, правда, хотелось научиться делать золото. Сейчас, однако, ясно, что ядерная алхимия способна давать нечто поважнее золота - например, энергию.
Ядерное горение и образование элементов происходит не только в звездах. Оно происходило и миллиарды лет назад, в те далекие, во многом пока таинственные времена, когда и звезд еще не было, когда звезды только начинали зарождаться, когда Вселенная состояла из водорода. И чтобы узнать, какой
была Вселенная в те времена, астрономы и физики измеряют, сколько гелия успело образоваться с тех пор.
Если спросить сегодня у астрофизика, из чего сделана Вселенная, тот ответит: в основном из водорода и гелия, и совсем чуть-чуть из остальных элементов. Опять "чуть-чуть"?! Но гелий уже научил нас, что малое нередко соседствует с великим. Так и есть. Ведь если бы малая часть гелия не переплавилась на космическом огне в углерод, кислород и другие элементы, не возникла бы жизнь, не появились бы те, кому так хочется узнать, из чего сделана Вселенная. Не появились бы те, кто сумел, не прикасаясь к Солнцу, найти там новое вещество, кто сумел заглянуть даже в самую глубь Солнца и раскрыть тайну рождения этого вещества. Не появились бы те, без кого Вселенная была бы гораздо более скучным местом.
ЛУЧИ ИКС
ПЕРВАЯ ВЕСТЬ
В январе 1896 года весь земной шар облетело странное известие. Какому-то немецкому ученому удалось открыть неведомые дотоле лучи, обладающие загадочными свойствами.
Первое загадочное свойство лучей - они невидимы. Сколько бы вы ни напрягали зрение, разглядеть их невозможно. Они никак не окрашены - цвета у них нет.
Второе удивительное свойство - они проходят сквозь плотный картон, сквозь алюминий, сквозь толстые доски, сквозь оловянную бумагу. Непрозрачное для них прозрачно. От них не скроешься за деревянной стеной, за дверью. Деревянная дверь пропускает их, как стеклянная.
И третье свойство лучей - есть вещества, на которые они производят необычайное действие. Кристаллы платино-цианистого бария, виллемита, сернистого цинка внезапно вспыхивают ярким светом, чуть только на них упадут невидимые лучи. Под действием невидимых лучей чернеет фотографическая пластинка. И caмый воздух чудесно меняется, когда его пронизывают невидимые лучи: он приобретает новое свойство - способность пропускать электрический ток.
Газеты, напечатавшие известие о лучах, только вскользь упомянули имя человека, который совершил необыкновенное открытие: Вильгельм Конрад Рентген.
Впрочем, это имя мало что говорило читающей публике: немногие знали, кто такой этот Рентген. Да не все и поверили газетному известию - лучи, да еще и невидимые, да еще и сквозь стенки проходят - мало ли что пишут в газетах!
ОСТОРОЖНЫЙ УЧЕНЫЙ
Вильгельм Конрад Рентген был профессором физики в баварском городишке Вюрцбурге.
Застенчивый профессор, тихим голосом читающий свои лекции с кафедры старинного университета, был мало известен даже в своем собственном городе. Зато его хорошо знали ученые всего мира.
Во всех двадцати пяти германских университетах не было ученого, который работал бы добросовестнее, тщательнее, осторожнее, чем физик Рентген. Множество явлений изучил он в своей лаборатории, много произвел точнейших измерений.
Вильгельм Конрад Рентген
Но далеко не обо всех своих работах, не обо всех своих опытах и открытиях сообщал Рентген в научные журналы. У него было строгое правило: он печатал статью о проделанных опытах только тогда, когда был окончательно убежден в их точности. Если оставалось хоть малейшее сомнение в правильности опыта, осторожный ученый ничего о нем не писал.
Рентген остерегался скороспелых гипотез, поспешных догадок, фантастических предположений. Он доверял только опыту. "Опыт - высший судья, - говорил Рентген. - Только опыт решает судьбу гипотезы, только опыт дает нам возможность узнать, следует ли сохранить гипотезу или нужно ее отвергнуть. В этом-то и заключается главная сила физики: исследователь природы может быть совершенно уверен в себе, потому что у него всегда есть возможность проверить на опыте все свои предположения, все свои догадки. И если опыт не подтвердит догадку, значит, она неверна, как бы ни была она заманчива и остроумна".
В 1895 году Вильгельм Конрад Рентген принялся изучать, как течет электрический ток сквозь разреженные газы.
Ученые исследовали это явление и до Рентгена. Немецкие физики Гольдштейн и Гитторф задолго до Рентгена пропускали электрический ток сквозь воздух, разреженный сильным воздушным насосом. Они построили специальные приборы, чтобы изучать этот ток, проделали первые опыты. Но многое еще оставалось неясным. Знаменитый физик Генрих Герц - тот самый Герц, который открыл радиоволны, - утверждал, что электрический ток, текущий сквозь разреженный газ, это тоже волны - колебания, похожие на колебания звука. Другую догадку высказал англичанин Крукс. Он говорил, что электрический ток в разреженном газе - это вовсе не волны, а потоки мельчайших, невидимых глазу частиц - электронов. С чудовищной скоростью - десятки тысяч километров в секунду! - летят они сквозь разреженный газ.
Мнения ученых разделились. Одни считали, что прав Генрих Герц, другие - что прав Уильям Крукс. И только недоверчивый Рентген не участвовал в этом споре. Он не был ни на стороне Герца, ни на стороне Крукса.
Он упорно воздерживался от каких бы то ни было предположений и догадок: он утверждал, что для них еще не наступило время и что нужно проделать как можно больше опытов, накопить как можно больше достоверных фактов.
В 1895 году, в последних числах октября, Рентген собрал у себя в лаборатории все нужные материалы и приборы и приступил к опытам.
НАЧАЛО ОПЫТОВ
Рентген взял стеклянный шар с двумя впаянными внутрь металлическими пластинками. К обеим пластинкам было приделано по проволочке. Концы проволочек торчали наружу сквозь стеклянную стенку шара.
Затем Рентген взял сильный воздушный насос и принялся выкачивать из шара воздух. Воздух уходил прочь, и его оставалось все меньше и меньше. Когда удалось выкачать воздуха столько, что в шаре осталась одна лишь миллионная часть его, Рентген запаял шар.
Прибор для пропускания электрического тока сквозь разреженный газ был готов.
Теперь стоит только соединить концы проволочек, выходящих из шара, с полюсами машины, подающей электрическое напряжение, и ток потечет внутрь шара сквозь раз-
реженный воздух от одной металлической пластинки до другой.
Машина, дающая высокое электрическое напряжение, у Рентгена была. Это была индукционная катушка - прибор, изобретенный в середине XIX столетия парижским механиком Румкорфом. С виду этот прибор похож на катушку с нитками, но только он гораздо больше обыкновенной катушки, и вместо ниток на него намотана проволока: десятки тысяч витков тончайшего электрического провода, покрытого надежной изоляцией.
Катушка Румкорфа внутри не пустая. В нее вставлена другая катушка - несколько сот витков проволоки, и уже не тонкой, а толстой. Две обмотки - наружная и внутренняя - предназначаются для того, чтобы повышать напряжение электрического тока. Если через внутреннюю обмотку пропустить переменный, прерывистый электрический ток, то и по наружной обмотке потечет прерывистый ток, но напряжение его будет в десятки, в сотни раз больше! Катушка Румкорфа - это преобразователь электрического тока: токи низкого напряжения она преобразует, превращает в токи высокого напряжения. С помощью катушки Румкорфа можно создавать мощные электрические разряды, электрические искры.
Индукционная катушка, которая была у Рентгена, давала электрические искры длиной в 10-15 сантиметров.
Ее-то он и соединил с концами проволочек своего стеклянного шара. Послышался сильный и частый треск - это в катушке Румкорфа задрожал молоточек, размыкающий и замыкающий прерывистый ток во внутренней обмотке. И сейчас же по всем виткам наружной обмотки пробежал другой ток - ток высокого напряжения. Он устремился по проволочкам в стеклянный шар и проложил себе дорогу сквозь разреженный воздух. Он тек от одной металлической пластинки до другой, и вот на стеклянных стенках шара вспыхнуло слабое зеленоватое сияние. Так начались опыты Рентгена.
НЕОЖИДАННАЯ НАХОДКА
А через несколько дней, 8 ноября 1895 года, Рентген обнаружил необычайное явление.
Случилось это так.
Был вечер. Ассистенты, целый день трудившиеся над своими измерениями, усталые разошлись по домам. Ушел и старик-служитель. Рентген остался в лаборатории один. Он собирался работать до поздней ночи. Трещал молоточек индукционной катушки, зеленовато-желтый свет струился от стенок стеклянного баллона. Это был уже не первый баллон, не тот стеклянный шар, с которым Рентген начал свои опыты. В течение последней недели он изготовил несколько стеклянных баллонов, и все они были разные. Одни имели форму шара, другие - форму груши, третьи были узкими и длинными стеклянными трубками. В одних баллонах был разреженный воздух, в других - разреженный азот, водород, кислород. Но в каждый баллон - и в шар, и в трубку, и в грушу, и в баллон с кислородом, и в баллон с азотом - были одинаково впаяны металлические пластинки, и изо всех баллонов торчали наружу тонкие проволочки.
В этот вечер Рентген занимался тем, что по очереди придвигал свои баллоны к индукционной катушке и пропускал сквозь них электрический ток. Он хотел выяснить, как отражается на. электрическом токе степень разреженности газа, форма баллона, форма и расположение металлических пластинок.
Результаты своих наблюдений Рентген аккуратно вносил в лабораторный дневник.
Часы пробили одиннадцать. Рентгена клонило ко сну. Он накрыл последний баллон плотным картонным футляром. Оставалось только разомкнуть ток в индукционной катушке, погасить свет и уйти. Но по рассеянности Рентген позабыл выключить катушку. Он погасил свет и уже направился было к дверям, когда треск молоточка вывел его из задумчивости. Рентген вернулся, и вот тут-то его глазам представилось удивительное зрелище.
На столе - не на том столе, где стоял стеклянный баллон, а на соседнем - мерцало странное сияние. Тусклым зеленовато-желтым огнем горел какой-то маленький предмет.
Рентген в темноте направился к столу, чтобы посмотреть, в чем там дело.
Оказалось, что светится кусочек бумаги. Бумага была не простая: она была покрыта с одной стороны толстым слоем платино-цианистого бария. Это вещество имеет обыкновение светиться, если на него упадут солнечные лучи. Но ведь на дворе ночь, в комнате полная тьма. Почему же светится платино-цианистый барий?
В полной тьме Рентген нащупал рубильник и разомкнул ток.
Бумага, которую он держал в руке, сейчас же перестала светиться.
Он снова включил ток. Бумага засверкала снова.
Снова выключил. И бумага опять погасла.
Рентген уже и не думал уходить из лаборатории.
НОЧЬ БЕЗ СНА
Рентген решил исследовать непонятное явление. Что заставляет бумагу светиться? Индукционная ли катушка, по обмотке которой бежит электрический ток, или стеклянный баллон, в котором ток проходит сквозь разреженный газ?
Для проверки Рентген решил убрать баллон и соединить катушку с чем-нибудь другим, ну хотя бы с двумя металлическими шариками, которыми пользуются в лаборатории для изучения электрических искр.
Так он и сделал. Опять затрещал молоточек, и снова побежал по катушке ток, но теперь уж он не уходил в баллон с разреженным газом, а проскакивал электрической искрой между металлическими шариками.
Рентген посмотрел на бумагу с платино-цианистым барием. Бумага как бумага. Никакого сияния.
Тогда он снова соединил катушку с баллоном, и бумага вспыхнула снова.
Сомнений больше не оставалось. Индукционная катушка тут ни при чем. Она одна не может заставить бумагу светиться. Все дело в баллоне: когда сквозь баллон с разреженным воздухом проходит электрический ток, тогда-то и светится платино-цианистый барий.
Значит, под действием тока стеклянный баллон с разреженным газом приобретает какую-то особую, таинственную силу.
Что же это за невидимая сила, проходящая не только сквозь стеклянные стенки баллона, но и сквозь картонный футляр, прикрывающий этот баллон?