Проклятые вопросы
Шрифт:
Как почти в любой области знания, учёные прошли полосу ошибок и заблуждений. Удачи и ошибки вызывали всё больший интерес к новому явлению. И надо сказать, что удачи были очень скромны и малоэффектны, а потому вначале почти незаметны. Зато вокруг ошибок всегда клубились споры и дискуссии. Сколько шума, например, наделала гипотеза американца Милликена, которая затем оказалась ошибкой!
Начал Милликен с большой удачи: ему посчастливилось правильно определить мощность нового излучения, что было нелегко. Но когда он попытался понять природу явления, то поддался на приманку эффектной аналогии.
Милликен, по-своему оценив результаты опытов,
Но впоследствии оказалось, что Милликен не заметил в своей теории существенной ошибки. Если бы всё было так, как он предполагал, то ни Солнце, ни звёзды не могли бы существовать. Они были бы неустойчивы. Давление гипотетического излучения не могло бы быть уравновешено силами притяжения.
Со временем установили, что космические лучи вовсе не электромагнитное излучение и совсем не подобны ни свету, ни рентгеновским лучам или гамма-лучам. Этот вывод следовал из того, что интенсивность космических лучей зависела от географической широты места наблюдения. Этот «широтный эффект» можно было объяснить только влиянием магнитного поля Земли. Отсюда следовало, что космические лучи состоят из частиц, имеющих электрический заряд. Но тогда…
Началась и кончилась Первая мировая война. В России победно отгремела революция. А в области физики космических лучей всё по-прежнему было ново и неизведанно, все по-прежнему оставалось на грани догадки, смелой гипотезы. Недаром после первых шагов ещё лет десять длился спор о самом существовании космического излучения. В это время большинство учёных всего мира резко критиковало догадки Гесса или обходило их молчанием, предпочитая заниматься более насущными научными проблемами. Лишь немногие, самые упорные, старались разобраться.
Кого же из них назвать? Мысовский и Вериго в СССР, Гесс в Австрии, Кольхерстер и Регнер в Германии, да ещё несколько имён. Но уж они-то были полностью увлечены загадкой внеземного излучения. Лишь они угадывали за немногочисленными и малопонятными фактами возможность ответа на самые сокровенные загадки космоса. Им хотелось во что бы то ни стало ухватиться за неуловимую ниточку, чтобы распутать клубок космических проблем. Лишь через пятнадцать лет после открытия возрастающей с высотой ионизации было доказано внеземное происхождение космических лучей, а Нобелевская премия была присуждена Гессу только в 1936 году.
Но исследование высотного излучения было лишь, второстепенной задачей среди научных проблем первой чет верти XX века. Начало столетия принесло физикам много блестящих побед. Одна за другой под напором человеческой мысли распахивались двери в неведомое, трещали и рушились стены прекрасного и, казалось, незыблемого здания классической физики… На научном небосводе вспыхнули имена Планка, Эйнштейна и других творцов современной физики, изменивших понятия человека об энергии, пространстве, времени и массе. Вместо прежних механистических взглядов на природу пришли новые глубокие идеи о прерывности электромагнитной энергии, о частицах света — фотонах, о взаимодействии вещества и энергии, о связи пространства и времени, о делимости атомов вещества на ещё более элементарные частицы… Ломались
Естественно, что передовые идеи не могли не отразиться на зарождающейся области физики, не могли не скреститься под новым углом зрения, не могли не повлиять на подход к непонятному явлению и методы его анализа. Эти идеи принёс в новую область знаний молодой советский учёный, будущий академик и директор ФИАНа Дмитрий Владимирович Скобельцын.
Скобельцын родился в семье профессора физики. Поэтому он вошёл в науку с запасом лучших традиций русских учёных. Он происходил из семьи, настроенной в политическом смысле революционно, поэтому не боялся и в исследованиях ломать устаревшие взгляды и допотопные методы.
Это, возможно, стало предпосылкой его замечательных достижений в зарождающейся науке о космических лучах.
Тридцатичетырёхлетний Скобельцын не избег увлечения модными в то время работами знаменитого учёного Комптона, который изучал взаимодействие рентгеновских лучей с веществом. И действительно, опыты Комптона были так заманчивы, что не могли не привлечь самого острого внимания, не могли не будить воображение настоящего учёного.
Американский физик, изучая взаимодействие рентгеновских лучей с веществом, получил возможность воочию убедиться в характере отношений, царящих в микромире.
Вот фотон рентгеновских лучей подобно невидимому бильярдному шару со скоростью света налетает на электрон — второй шар — и приводит его в движение. Ударив, фотон отдаёт электрону часть своей энергии.
Но сколько фотон отдаёт и сколько оставляет себе? Было ясно, что величина переданной энергии зависит и от первоначальной энергии рентгеновского фотона, и от направления, в котором полетит электрон.
Но Комптону никак не удавалось точно измерить энергию, получаемую электроном в отдельном акте взаимодействия. Ни он, ни другие учёные, бившиеся над этой задачей, не могли надёжно оценить такую малую порцию энергии. Эту цель и поставил перед собой Скобельцын, решивший во что бы то ни стало проверить теорию Комптона прямым экспериментом.
Он хотел измерить энергию отдельных фотонов и надёжно подтвердить предположение о прерывистой природе электромагнитной энергии, выдвинутое Эйнштейном. Кроме того, электроны невидимы, а учёному хотелось увидеть весь акт собственными глазами. Но как это сделать?
Скобельцын решил воспользоваться для этого одним остроумным прибором. Прибором, который умел невидимое сделать видимым. Принцип его работы звучит как парадокс: в приборе образуется туман, помогающий видеть. В современном исполнении вместе с системой автоматического управления камера Вильсона (так называют прибор по фамилии его изобретателя) напоминает заряженное ружье, готовое выстрелить при нажатии курка. Курком служит невидимая частица, несущая на себе электрический заряд. Это ружьё взводят, создавая в нём пониженное давление.
Попав в камеру Вильсона, наполненную разреженной смесью аргона с парами воды и спирта, частица разбивает на своём пути встречные молекулы, образуя ионы. И те невидимой цепочкой выстраиваются вдоль пути частицы. На этих ионах осаждаются капельки воды, прочерчивая в камере чёткий след движущейся невидимой частицы.
Так Дмитрий Владимирович решил первую часть задачи: увидел след электрона. Но сказать что-либо о взаимодействии электрона с электромагнитным полем учёный по-прежнему не мог.