Рентген ученый. Рентген Вильгельм: биография, открытия, интересные факты из жизни

История рентгенографических исследований начинается в 1885 году. Именно тогда Вильгельму Рентгену впервые удалось зарегистрировать затемнение фотопластинок, произошедшее под воздействием излучения особого спектра. Тогда же ученый обнаружил, что при облучении какой-либо части тела человека на фотопластинке остается изображение скелета. Данное открытие послужило основой метода медицинской визуализации. До этого исследовать внутренние органы и ткани при жизни человека не представлялось возможным.

Открытие рентгеновского излучения

Открытие всей своей жизни Вильгельм Рентген сделал уже в зрелом возрасте. Имея обыкновение задерживаться допоздна в своей лаборатории, работавшей при физическом отделении Вюрцбургского университета, ученый заметил, что при подаче электроэнергии на катодную трубку, закрытую со всех сторон плотной черной бумагой, кристаллы платиноцианистого бария начинали светиться.

Вильгельм Конрад Рентген

Этот эффект заинтересовал Рентгена и он продолжил исследования, в результате которых было открыто икс-излучение. Физик установил, что источником этих особых лучей является место столкновения катодного излучения с преградой внутри трубки. Продолжая опыты, Рентген изобрел специальную конструкцию, оснащенную плоским анодом. Это обеспечивало интенсификацию потока икс-излучения. Работая с этим аппаратом, ученый описал свойства лучей, которые впоследствии получили название «рентгеновских»

Физические свойства икс-излучения

Благодаря исследованиям Рентгена были зафиксированы особые свойства икс-излучения. Так стало ясно, что оно способно проникать сквозь различные непрозрачные материалы, не отражаясь и не преломляясь при этом. Кроме того, излучение невозможно поляризовать, и оно не поддается дифракции. Отдельного внимания заслуживает то, что рентгеновские лучи вредны для человеческого организма. Ученый этого не знал, поэтому, скорее всего, его здоровье надломилось вследствие длительного воздействия открытого им излучения. Современная аппаратура позволяет эффективно защитить обследуемого от пагубного влияния рентгеновских лучей, но, тем не менее, рентгенографическое обследование не рекомендуется проходить чаще, чем 1 раз в год.

Рентгенография в медицине

Для применения открытого рентгеновского излучения была изобретена специальная аппаратура, самые различные модификации которой нашли применение практически во всех областях современной медицины. Следует отметить, что если мягкие ткани человеческого тела пропускают лучи, то кости и твердые материалы, по каким-либо причинам находящиеся в организме, их задерживают. И для определения состояния скелета и наличия в организме чужеродных тел было разработано отдельное направление - рентгеноскопия.

Открытие Вильгельма Рентгена получило достаточно широкое распространение уже к 1919 году. Благодаря его исследованиям стали появляться новые медицинские отрасли - рентгенология, рентгенодиагностика, рентгеноструктурный анализ и др. С помощью данных методик удалось спасти здоровье и жизнь сотен тысяч людей во всем мире. Поэтому, вне всякого сомнения, результаты работы Рентгена являются одним из самых великих достижений в истории человечества.

"Икс-лучи принадлежат всем, всему человечеству...Труды
связанные с икс-лучами, не с меня начались и не мною окончатся.
То, что сделано мною, лишь звено в великой цепи..."

(нем.Wilhelm Conrad Röntgen) - первый в истории лауреат Нобелевской премии (1901), крупнейший немецкий физик-экспериментатор, член Берлинской академии наук. Его имя навсегда связано с его великим открытием - рентгеновскими лучами , без которых невозможно представить современную науку и цивизизацию.

В самом начале 1896 года все университеты и академии мира были взбудоражены сенсационной новостью: некий Вильгельм Конрад Рентген, мало кому известный немецкий профессор, открыл какие-то новые лучи, которые обладали замечательными свойствами.

Человеческий глаз не замечал их, но они действовали на фотографическую пластинку, и с их помощью удавалось делать снимки даже в полной темноте. Кроме того, о присутствии этих лучей можно было узнать еще вот каким образом: если на их пути ставили бумажный или стеклянный экран, покрытый особым химическим составом, то экран начинал ярко светиться - фосфоресцировать.

А самое удивительное было то, что новые лучи более или менее свободно проходили через любые предметы, как свет через стекло . Они проникали сквозь плотно закрытые двери, сквозь глухие перегородки, сквозь одежду и человеческое тело. Если им преграждали путь кистью руки, то на светящемся экране появлялись темные очертания костей - рука скелета, шевелящего пальцами!

Почтенные люди в сюртуках, застегнутых на все пуговицы, в крахмальных манишках могли увидеть на экране свои ребра, позвоночный столб, тень всего своего скелета, а заодно уже и часы в жилетном кармане или монеты в кошельке, запрятанном в брюках.

Нашлись сразу же люди, которые догадались применить новые лучи для практической цели . В Америке, например, уже на четвертый день после того, как стало известно об открытии Рентгена, какой-то врач воспользовался этими лучами, чтобы установить, застряла ли пуля в теле раненого, его пациента.

Вильгельм Конрад Рентген родился 27 марта 1845 в Леннепе, небольшом городке близ Ремшейда в Пруссии, и был единственным ребенок в семье преуспевающего торговца текстильными товарами Фридриха Конрада Рентгена и Шарлотты Констанцы.

В 1848 семья переехала в голландский город Апельдорн – на родину родителей Шарлотты. В 1862 году Рентген поступил в Утрехтскую техническую школу, но был исключен за то, что отказался назвать имя товарища, нарисовавшего карикатуру на преподавателя.

Не окончив училища, Вильгельм пытался сдать экстерном экзамены на аттестат зрелости в другом учебном заведении, но безуспешно. В 1865 отправился в Цюрих, чтобы изучать машиностроение в Высшей технической школе, где не требовался аттестат зрелости.

За хорошие отметки, которые он привез из Утрехтского технического училища, был освобожден от вступительного экзамена. Три года Рентген изучал машиностроение, проявив особый интерес к прикладной математике и технической физике. По окончании научно-инженерного курса по совету физика А.Кундта обратился к экспериментальной физике.

В 1869 Рентген получил степень доктора философии за статью по теории газов. В 1874 последовал за Кундтом в Страсбургский университет. В 1875 сдал экзамены на право преподавать физику и математику и стал профессором Высшей сельскохозяйственной школы в Гоенгейме.

Через год Конрад Рентген перехал в Страсбург, а в 1879 по рекомендации выдающегося ученого Германа Гельмгольца получил место профессора в Гисенском университете. Здесь он занимался в основном вопросами электромагнетизма и оптики и сделал очень важное открытие: основываясь на электродинамике Фарадея – Максвелла, обнаружил магнитное поле движущегося заряда. Среди других его работ этого периода – исследования по физике кристаллов кварца.

В 1888 году Конрад Рентген начал работу в Вюрцбургском университете в качестве профессора физики и директора Физического института, где продолжил исследования широкого круга проблем, в том числе сжимаемости воды и электрических свойств кварца. В 1894 избран ректором университета, и тогда же приступил к изучению катодных лучей.

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. Рентген 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. Рентгеновские лучи стали неоценимо важными, но не менее важным было и то, что они качественно обогатили наши представления о материи.

Икс-лучи стали сенсацией. Рентгена раздражала свалившаяся на него известность , отрывавшая у него время и мешавшая дальнейшим исследованиям, поэтому он стал редко выступать с публикациями, хотя и не прекращал писать – всего Рентген написал 58 статей. В 1921, когда ему было 76 лет, он опубликовал статью об электропроводимости кристаллов.

В 1900 г. Рентген получил приглашение в университет Мюнхена. Профессором этого университета он оставался до 1920. В 1903–1906 его ассистентом здесь был русский физик А.Ф.Иоффе.

В Мюнхене Вильгельм Конрад Рентген узнал, что он стал первым лауреатом Нобелевской премии по физике "В знак признания необычайно важных заслуг перед наукой, выразившихся в открытии замечательных лучей, названных впоследствии в его честь".

Рентген никогда не помышлял ни о патенте, ни о финансовом вознаграждении. Был удостоен многих наград, в том числе медали Румфорда Лондонского Королевского общества, золотой медали Барнарда Колумбийскго университета за выдающиеся заслуги перед наукой. Почетный член и член-корреспондент научных обществ многих стран.

Большой и цельный человек и в науке, и в жизни - Вильгельм Конрад 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 государству, в том числе и Нобелевскую премию . 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.

Конрад Рентген пользовался славой лучшего экспериментатора. Ему предлагали высокие посты, однако он их отклонял точно так же, как и предложения дворянства и различных орденов, последовавшие за его открытием, а самые лучи до последних лет жизни называл "X-лучами", тогда как весь мир уже называл их рентгеновскими.

10 февраля 1923 в возрасте 78 лет Рентген умер от рака - болезни, вызванной открытыми им же излучением – X-лучами.

В честь Рентгена названа внесистемная единица дозы гама-излучения названа рентгеном (R) . Существуют рентгеновская камера, рентгеновская микроскопия, рентгеновская спектроскопия, рентгеновский структурный анализ, рентгенография, рентгенология, рентгеноскопия, рентгенотерапия и другие науки, названия которых связаны с именем легендарного немецкого ученого.

Мощные источники лучей Рентгена были найдены вне пределов Земли. В недрах новых и сверхновых звезд идут процессы, во время которых возникает рентгеновское излучение большой интенсивности. Измеряя приходящие к Земле потоки рентгеновского излучения, астрономы могут судить о явлениях, происходящих за многие миллиарды километров от нашей планеты. Возникла новая область науки - рентгеноастрономия, которая изучает излучение звезд и Солнца. Знаменательным открытием стало обнаружение рентгеновских пульсаров - системы из двух звезд, одна из которых является нейтронной, а другая - газовой. Вращаясь, такая система пульсирует, и вместе с ней вращается луч гигантского "рентгеновского прожектора".

Рентгеноструктурный анализ позволяет физикам и биологам получать важные сведения о структуре вещества. В частности, с помощью этого метода было показано, что молекула ДНК "закручена" в двойную спираль. Икс-лучи проникают как в микро так и в макро мир.

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

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

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

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

Уильям Крукс с лучевой трубкой

Wikimedia Commons

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

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

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

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

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

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

Слева рука жены Рентгена, справа - Келликера

Wikimedia Commons

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Каждый год в рамках диспансеризации огромное количество людей проходят процедуру флюорографии. Когда есть подозрение на перелом или другое повреждение костей, применяется рентгенография. Эти процедуры давно стали обыденностью, хотя, если вдуматься, они сами по себе удивительны. Кем же был человек, увековечивший свое имя, подарив миру мощный диагностический инструмент? Где и когда родился Вильгельм Рентген?

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.

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 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.

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?

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.

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.

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 и ругали себя за невнимательность, завидуя, как им казалось, просто более удачливому коллеге по имени Вильгельм Рентген.

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 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 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 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.

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.

Награды

Вильгельму Рентгену были свойственны природная скромность и отсутствие стремления к славе. Он отказался от дворянского титула, на который получил право после награждения орденом. А в 1901 году стал первым Несмотря на то что это было высшим уровнем признания, исследователь не приехал на церемонию, хотя награду принял. Позднее эти деньги он передал правительству. В 1918 году ему также была вручена медаль Гельмгольца.

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 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.

Вильгельм Конрад Рентген. Открытие Х-лучей

Рентген Вильгельм Конрад Вильгельм Конрад Рентген родился 17 марта 1845 г. в пограничной с Голландией области Германии, в г. Ленепе. Он получил техническое образование в Цюрихе в той самой Высшей технической школе (политехникуме), в которой позже учился Эйяштейн. Увлечение физикой заставило его после окончания школы в 1866 г. продолжить физическое образование.

Защитив в 1868 г. диссертацию на степень доктора философии, он работает ассистентом на кафедре физики сначала в Цюрихе, потом в Гисене, а затем в Страсбурге (1874-79) у Кундта. Здесь Рентген прошел хорошую экспериментальную школу и стал первоклассным экспериментатором. Он производил точные измерения отношения Ср/Су для газов, вязкости и диэлектрической проницаемости ряда жидкостей, исследовал упругие свойства кристаллов, их пьезоэлектрические и пироэлектрические свойства, измерял магнитное поле движущихся зарядов (ток Рентгена). Часть важных исследований Рентген выполнил со своим учеником, одним из основателей советской физики А. Ф. Иоффе.

Научные исследования относятся к электромагнетизму, физике кристаллов, оптике, молекулярной физике.

В 1895 открыл излучение с длиной волны, более короткой, нежели длина волны ультрафиолетовых лучей (X-лучи), названное в дальнейшем рентгеновскими лучами, и исследовал их свойства: способность отражаться, поглощаться, ионизировать воздух и т. д. Предложил правильную конструкцию трубки для получения Х-лучей - наклонный платиновый антикатод и вогнутый катод: первый сделал фотоснимки при помощи рентгеновских лучей. Открыл в 1885 магнитное поле диэлектрика, движущегося в электрическом поле (так называемый “рентгенов ток”). Его опыт наглядно показал, что магнитное поле создается подвижными зарядами, и имел важное значение для создания X. Лоренцем электронной теории. Значительное число работ Рентгена посвящено исследованию свойств жидкостей, газов, кристаллов, электромагнитных явлений, открыл взаимосвязь электрических и оптических явлений в кристаллах. За открытие лучей, носящих его имя, Рентгену в 1901 первому среди физиков была присуждена Нобелевская премия.

С 1900 г. и до последних дней жизни (умер он 10 февраля 1923 г.) он работал в Мюнхенском университете.

Открытие Рентгена

Конец XIX в. ознаменовался повышенным интересом к явлениям прохождения электричества через газы. Еще Фарадей серьезно занимался этими явлениями, описал разнообразные формы разряда, открыл темное пространство в светящемся столбе разреженного газа. Фарадеево темное пространство отделяет синеватое, катодное свечение от розоватого, анодного.

Дальнейшее увеличение разрежения газа существенно изменяет характер свечения. Математик Плюкер (1801-1868) обнаружил в 1859г., при достаточно сильном разрежении слабо голубоватый пучок лучей, исходящий из катода, доходящий до анода и заставляющий светиться стекло трубки. Ученик Плюкера Гитторф (1824-1914) в 1869 г. продолжил исследования учителя и показал, что на флюоресцирующей поверхности трубки появляется отчетливая тень, если между катодом и этой поверхностью поместить твердое тело.

Гольдштейн (1850-1931), изучая свойства лучей, назвал их катодными лучами (1876 г.). Через три года Вильям К рук с (1832-1919) доказал материальную.природу катодных лучей и назвал их “лучистой материей”-веществом, находящимся в особом четвертом состоянии. Его доказательства были убедительны и наглядны. Опыты с “трубкой Крукса” демонстрировались позже во всех физических кабинетах. Отклонение катодного пучка магнитным полем в трубке Крукса стало классической школьной демонстрацией.

Однако опыты по электрическому отклонению катодных лучей не были столь убедительными. Герц не обнаружил такого отклонения и пришел к выводу, что катодный луч - это колебательный процесс в эфире. Ученик Герца Ф. Ленард, экспериментируя с катодными лучами, в 1893 г. показал, что они проходят через окошечко, закрытое алюминиевой фольгой, и вызывают свечение в пространстве за окошечком. Явлению прохождения катодных лучей через тонкие металлические тела Герц посвятил свою последнюю статью, опубликованную в 1892 г. Она начиналась словами:

“Катодные лучи отличаются от света существенным образом в отношении способности проникать через твердые тела”. Описывая результаты опытов по прохождению катодных лучей через золотые, серебряные, платиновые, алюминиевые и т.д. листочки, Герц отмечает, что он не наблюдал особых отличий в явлениях. Лучи проходят через листочки не прямолинейно, а дифракционно рассеиваются. Природа катодных лучей все еще оставалась неясной.

Вот с такими трубками Крукса, Ленарда и других и экспериментировал Вюрцбургский профессор Вильгельм Конрад Рентген в конце 1895 г. Однажды по окончании опыта, закрыв трубку чехлом из черного картона, выключив свет, но не выключив еще индуктор, питающий трубку, он заметил свечение экрана из синеродистого бария, находящегося вблизи трубки. Пораженный этим обстоятельством, Рентген начал экспериментировать с экраном. В своем первом сообщении “О новом роде лучей”, датированном 28 декабря 1895 г., он писал об этих первых опытах: “Кусок бумаги, покрытой платиносинеродистым барием, при приближении к трубке, закрытой достаточно плотно прилегающим к ней чехлом из тонкого черного картона, при каждом разряде вспыхивает ярким светом: начинает флюоресцировать. Флюоресценция видна при достаточном затемнении и не зависит от того, подносим ли бумагу стороной, покрытой синеродистым барием или не покрытой синеродистым барием. Флюоресценция заметна еще на расстоянии двух метров от трубки”.

Тщательное исследование показало Рентгену, “что черный картон, не прозрачный ни для видимых и ультрафиолетовых лучей солнца, ни для лучей электрической дуги, пронизывается каким-то агентом, вызывающим флюоресценцию”. Рентген исследовал проникающую способность этого “агента”, который он для краткости назвал “Х-лучи”, для различных веществ. Он обнаружил, что лучи свободно проходят через бумагу, дерево, эбонит, тонкие слои металла, но сильно задерживаются свинцом.

Затем он описывает сенсационный опыт:

“Если держать между разрядной трубкой и экраном руку, то видны темные тени костей в слабых очертаниях тени самой руки”. Это было первое рентгеноскопическое исследование человеческого тела. Рентген получил и первые рентгеновские снимки, приложив их к своей руке.

Эти снимки произвели огромное впечатление; открытие еще не было завершено, а уже начала свой путь рентгенодиагностика. “Моя лаборатория была наводнена врачами, приводившими пациентов, подозревавших, что они имеют иголки в разных частях тела”,- писал английский физик Шустер.

Уже после первых опытов Рентген твердо установил, что Х-лучи отличаются от катодных, они не несут заряда и не отклоняются магнитным полем, однако возбуждаются катодными лучами. “...Х-лучи не идентичны с катодными лучами, но возбуждаются ими в стеклянных стенках разрядной трубки”,- писал Рентген.

Он установил также, что они возбуждаются не только в стекле, но и в металлах.

Упомянув о гипотезе Герца - Ленарда, что катодные лучи “есть явление, происходящее в эфире”, Рентген указывает, что “нечто подобное мы можем сказать и о наших лучах”. Однако ему не удалось обнаружить волновые свойства лучей, они “ведут себя иначе, чем известные до сих пор ультрафиолетовые, видимые, инфракрасные лучи”. По своим химическим и люминесцентным действиям они, по мнению Рентгена, сходны с ультрафиолетовыми лучами. В первом сообщении он высказал оставленное потом предположение, что они могут быть продольными волнами в эфире.

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

Список литературы

1. Кудрявцев П.С. История физики. гос. уч. пед. изд. Мин. прос. РСФСР. М., 1956

2. Кудрявцев П. С. Курс истории физики М.: Просвещение, 1974

3. Храмов Ю. А. Физики: Библиографический справочник. 2-е издание, испр. и дополн. М.: Наука, главная ред. физ.-мат. лит., 1983

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.ronl.ru/