Славная это традиция, когда сын наследует профессию отца. Славно, когда потом сын его сына идет по тому же пути. Так создаются династии. Впрочем, в наш век то же самое касается и дочерей. Существует немало прославленных династий ученых. Такое наследование всегда вызывает уважение. Об одной из таких династий пришло время рассказать и в нашей книге.
Первого физика — основателя династии — звали Антуан-Сезар Беккерель (1788—1878). Он окончил Политехническую школу и инженерное училище, потом в чине лейтенанта второго ранга попал в гвардию и отправился воевать в Испанию.
Два с половиной года походов и шесть штурмов подорвали здоровье, и молодой капитан, награжденный орденом Почетного легиона, в двадцать четыре года вышел в отставку.
После недолгих колебаний отставной военный решил посвятить себя науке.
Еще будучи в Венеции с армией Наполеона, Антуан-Сезар был восхищен таинственной фосфоресценцией ласкового Адриатического моря. И с тех пор лелеял мечту раскрыть тайну холодного света. Да все был недосуг. И хотя слыл он человеком характера сурового, не раз восторженно рассказывал сыну о мерцании морских волн. Подрастающий Александр-Эдмон, сын, надежда и гордость этого прямого и малообщительного человека, с ранних лет заинтересовался вопросами физики. Счастье тем, чьи дети оправдывают надежды родителей.
А. Беккерель — первооткрыватель радиоактивности
В восемнадцать лет Александр-Эдмон Беккерель (1820—1891) стал работать в лаборатории отца. И через год появилась его первая публикация о результатах исследования спектров солнечного и электрического света.
Вместе с отцом он изучал электричество и фосфоресценцию. Сбылась мечта старого Антуана-Сезара — его сын становился знатоком явлений холодного свечения.
А.-Э. Беккерель уже не просто профессор физики. Он руководитель Парижского национального естественно-исторического музея. В сорок три года — член Парижской академии наук. И как отец — в шестьдесят — ее президент.
В 1868 году на одном из заседаний Парижской академии наук выступил Ньепс де Сен-Виктор с демонстрацией удивительного опыта. Он помещал на фотопластинку, упрятанную в кассету, соль урана, обладающую способностью сильно фосфоресцировать после облучения светом. И что же? Пластинка оказывалась засвеченной. Почему? Сен-Виктор клялся, что заряжал кассету в полной темноте, что урановый препарат никогда не соприкасался с фотослоем.
Попытки объяснения наблюдаемого явления были просто жалкими. И коллеги пропустили их мимо ушей. О необъяснимом эксперименте забыли все. Впрочем, может быть, не забыл Беккерель.
А. Беккерель в своей лаборатории
Александр-Эдмон написал объемистый двухтомный труд «Свет, его причины и действия» и в день семейного торжества, когда отмечалось совершеннолетие сына, названного в честь деда Антуаном-Анри, молча подарил ему свою работу, словно завещая продолжить.
Дед и отец с удовольствием смотрели на третьего Беккереля. Мальчик явно унаследовал от них любовь к физике. По семейной традиции, он заканчивал Политехническую школу. По совету отца молодой Антуан-Анри изучал свечение урановых квасцов — сильно фосфоресцирующего вещества. Опубликовал несколько интересных работ.
В 1889 году Антуана-Анри Беккереля (1852—1908) избрали членом Парижской академии наук. После смерти отца он занял, по традиции, его должность в естественно-историческом музее. А семь лет спустя произошло событие, вписавшее его имя в историю физики.
Однажды, в январе 1896 года, выдающийся французский математик и физик Пуанкаре знакомил своих коллег по академии с результатами нового открытия Рентгена — Х-лучами. Они не только проходили через любые преграды и засвечивали фотопластинки, они заставляли светиться фосфоресцирующие вещества. Однако новые лучи не являлись лучами обычного света, потому что они не преломлялись призмами и не отражались от зеркал. Что же они собой представляли? Сам Рентген природу лучей объяснить не мог.
После удачного доклада Пуанкаре и Беккерель задержались в гостиной, обсуждая явления, сопровождающие Х-лучи. Оба ученых симпатизировали друг другу. Пуанкаре был убежденным теоретиком, Беккерель — не менее убежденным экспериментатором. Их пути никогда не пересекались в науке.
— Итак, таинственные лучи вызывают фосфоресценцию, — размышлял Пуанкаре, — а не может ли быть обратного явления? Не излучают ли сами фосфоресцирующие вещества икс-лучей?..
Любопытная мысль переросла в гипотезу. Научный авторитет Пуанкаре был достаточно велик. И проверить опытным путем его предположение с целью подтверждения — задача весьма почетная.
Первый результат появился буквально через несколько дней. В феврале один из ученых, слушавших доклад Пуанкаре, Шарль Анри, представил в Парижскую академию записку с изложением опытов, подтверждавших гипотезу именитого коллеги. Профессор Анри завернул фотопластинку в черную бумагу, положил на нее кусок сернистого цинка, фосфоресцирующего при облучении его светом, и выставил все на солнце.
Если в потоке фосфоресценции имеются Х-лучи, они пройдут сквозь бумагу и засветят пластинку. Так оно и случилось! Темные пятна на проявленной фотопластинке явно указывали место, где лежал сернистый цинк.
Затем пришло еще одно сообщение о таких же опытах. Но теперь уже не с сернистым цинком, а с сернистым кальцием. И снова фотопластинка потемнела.
Профессор химии Луи Трост, повторивший опыты своих коллег, ликовал. Ведь их результаты означали, что можно отказаться от стеклянных баллонов, так называемых трубок Крукса, для получения Х-лучей. Они содержались в обыкновенных фосфоресцирующих веществах, возбужденных солнцем…
В начале нового 1896 года пришло подтверждение результатов, достигнутых французскими исследователями, из Англии…
А что же мсье Беккерель?..
После разговора с Пуанкаре профессор достал из шкафа несколько кристаллов урановых квасцов, изучением которых он занимался в юности. Аккуратно уложил их на фотопластинку, завернутую в два слоя черной бумаги. И тоже выставил все вместе на солнце. Потом проявил пластинку и отметил, что она слегка потемнела.
Но может быть, фотоматериал был недоброкачественный. Как отличить хорошо известную всем фотографам серую вуаль от следов Х-лучей?
И он приходит к мысли подсунуть под кристаллы квасцов какую-нибудь металлическую пластинку, не прозрачную для лучей Рентгена.
Результаты оказались просто великолепными. На негативе он увидел четкий силуэт железки. Значит, прав Пуанкаре! Урановая соль под действием солнечных лучей в потоке фосфоресценции испускает Х-лучи. Оставалось только присоединить свой голос к голосам опередивших его коллег и поздравить Пуанкаре с блестящим подтверждением его гипотезы.
Но Антуан-Анри Беккерель был настоящим ученым: осторожным, неторопливым и достаточно педантичным. И потому, прежде чем возвестить о своих результатах, он предпочел поставить еще серию контрольных опытов.
Увы, на следующий день с раннего утра парижское небо оказалось затянуто тучами. А без солнечного света урановые квасцы не фосфоресцировали. Значит, не могло в них возникнуть и Х-лучей. Можно себе представить, с какой досадой смотрел ученый на то, как лаборант убирает снова в шкаф приготовленные фотопластинки, уже завернутые в светонепроницаемую бумагу, и зеленоватые кристаллы урановой соли.
Оставалось набраться терпения и ждать. Ждать солнца… Наконец 1 марта 1896 года небо над Парижем прояснилось. Беккерель поспешил в лабораторию, открыл шкаф и… Остановился в раздумье. Пластинки и урановая соль два дня пролежали в шкафу. Будет ли эксперимент достаточно чистым, если сейчас воспользоваться ими? Или лучше взять свежие фотоматериалы?
Где-то в подсознании он не верил в то, что Х-лучи так жестко связаны с явлением фосфоресценции, тем самым явлением, которое вот уже третье поколение Беккерелей внимательно изучает со всех сторон.
На всякий случай он решает проявить пластинки, чтобы убедиться в том, что они свежие и не засвеченные. Но что это? На мокром негативе видны четкие силуэты кристаллов…
Как же так: урановая соль солнцем не облучалась, а Х-лучи из нее шли? Да полно, те ли это лучи, что открыл уважаемый герр Рентген?..
Друзья и коллеги отговаривали его от подобных мыслей. Во-первых, Пуанкаре — авторитет, во-вторых, несколько человек подтвердили же, что при облучении солнцем и сернистый цинк и сернистый кальций дают Х-лучи…
Беккерель не сдавался. От солей урана он перешел к чистому металлическому урану. И отметил, что эффект испускания лучей усилился.
Вы заметили: «эффект испускания лучей», а не Х-лучей. Профессор Беккерель был уже почти полностью уверен, что открыл новый вид излучения, присущий только урану и не зависящий от солнечного света.
А как же опыты с сульфидами цинка и кальция?.. Беккерель отвечал коротко: «Эксперимент был поставлен нечисто». Он открыл новые лучи, которые излучает уран, и потому называет их «урановыми».
Как же отнесся Пуанкаре к другу, похоронившему его гипотезу? Вот вам пример настоящей научной объективности. На заседании Парижской академии наук, когда об открытии Беккереля не было сказано достаточно уважительно, Пуанкаре встал и произнес блестящую речь в защиту своего друга, сказав, что своим открытием Беккерель «добавил новые лучи к славе своей научной династии». Это было хорошо и очень вовремя сказано.
Лучами Беккереля заинтересовались ученые во всем мире. Что они собой представляли?
Со временем выяснилось, что они проходят через более толстые преграды, чем лучи Рентгена, что их проникающая способность не зависит ни от температуры, ни от освещения. Их интенсивность не менялась со временем. В общем, это были, конечно, другие лучи. Но что они собой представляли, этого никто не знал. Вроде бы, из урана и его соединений вылетали какие-то заряды или заряженные частицы, но откуда они могли браться?
Прежде всего, конечно, следовало поискать, нет ли у природы еще и других элементов, способных к такому же лучеиспусканию. Заняться подобным поиском Беккерель предложил молодому профессору Пьеру Кюри, который частенько заходил к нему в лабораторию. Но особенно предложением мсье Беккереля заинтересовалась жена Кюри — польская студентка, только что окончившая в Париже институт и подыскивавшая себе тему для диссертации.
Вторым вопросом, и, пожалуй, главным, была необходимость понять: откуда берется энергия, вырывающая заряженные частицы новых лучей из атомов элементов?
Открытие самопроизвольного излучения урана стало едва ли не главной сенсацией своего времени. С него началась новая отрасль физики, с него начался решительный штурм физиками химической твердыни атома.