Страница 9 из 92
Эта критика заставила Нобелевские комитеты в последние годы изменить свою тактику. Уже в 1967 г. Ханс Бете получил премию по физике за открытие цикла термоядерных реакций, являющихся источником энергии звезд.
В 1969 г. Ханнес Альфвен стал лауреатом Нобелевской премии за исследования в области магнитной гидродинамики и ее приложений в астрофизике. Окончательное «признание» астрофизики Нобелевским фондом произошло в 1974 г., когда два радиоастронома, Мартин Райл и Энтони Хьюиш, получили премию по физике. В 1978 г. наряду с Петром Капицей лауреатами стали Арно Пензиас и Роберт Вильсон, также радиоастрономы, открывшие микроволновое фоновое излучение.
Еще при создании Нобелевского комитета по физиологии и медицине велась дискуссия о том, что понимать под словом «физиология». Один из ботаников Шведской академии наук в Стокгольме предложил, чтобы оно понималось в самом широком смысле и включало физиологию растений, животных и всех других организмов, т. е. почти всю биологию. Он, однако, оказался в одиночестве: большинством голосов медики Каролинского института приняли решение о толковании понятия «физиология» в его узком смысле, связанном преимущественно только с медициной.
Все же эта формулировка позволяет включить большую часть биохимии и молекулярной биологии. В 1973 г. произошел «прорыв» с другого направления — премия по физиологии была дана зоологам Карлу фон Фришу,
Конраду Лоренцу и Николасу Тинбергену. В 30-е годы эти ученые создали этологию — науку о поведении животных в естественных условиях. Исследования такого рода в значительной степени можно связывать с психологией, ибо они вносят в нее свежие идеи.
Есть еще много областей знания, оставшихся за пределами сферы охвата Нобелевской премией. Одним из примеров могут служить науки о Земле: геология, геофизика, океанология, метеорология пока еще не вмещаются в формулировки Нобелевских комитетов. Может быть, эксперты из Стокгольма ждут, пока геологи начнут предотвращать землетрясения, а метеорологи — управлять климатом: тогда-то они и признают, что эти открытия приносят пользу человечеству. Тем временем американские океанологи учредили премию Альбатроса, которая присуждается ежегодно, при этом весьма удачно пародируется церемония в Стокгольме.
Но, несмотря на все свои недостатки и ограничения, Нобелевские премии позволяют в общих чертах глубоко проследить развитие науки XX в. Залогом тому являются добросовестность Нобелевских комитетов, удачные методы выбора кандидатов и высокая квалификация шведских ученых. Это сделало Нобелевскую премию самой почетной в мире. Процитируем вновь Петра Капицу: «Значение Нобелевской премии как самой большой научной награды в международном масштабе общепризнано. Это следует рассматривать как замечательное достижение шведских ученых, ибо присуждение такой премии требует большой мудрости».
II. ЗАГАДОЧНЫЕ ЛУЧИ
В конце XVIII в. некоторые физики стали заниматься изучением электричества. Исследование этого нового явления во всех его аспектах было одним из главных направлений развития физической науки в XIX в.
Прежде всего были изучены закономерности прохождения электрического тока через твердые тела, что привело к развитию электротехники. Затем были исследованы особенности прохождения электричества через жидкости. К концу века была создана теория электролитической диссоциации, имеющая большое значение для объяснения химических реакций. Гораздо труднее оказались эксперименты, связанные с прохождением электричества через газы. Ученые наблюдали самые разнообразные эффекты, но не могли объяснить их.
В 1855 г. немецкий физик Юлиус Плюккер сконструировал специальную трубку, которую заполнял различными газами, исследуя их спектры. Необходимо было найти такой способ нагревания газа, чтобы он начал светиться. Плюккер решил использовать для этого электрический разряд. Наблюдая спектры, он заметил, что во время электрического разряда стекло трубки начинает флуоресцировать. Так были открыты (1859) и впервые описаны катодные лучи.
Подобными исследованиями в 60-е годы прошлого века занялся и немецкий ученый Иоганн Гитторф. Он сконструировал специальные трубки (трубки Гитторфа) для исследования электрических разрядов в разреженных газах. Гитторф также наблюдал флуоресценцию, открытую Плюккером, и в 1869 г. описал свойства нового вида лучей. Только два года спустя английский физик Кромвелл Флитвуд Варли высказал предположение, что эти лучи состоят из небольших электрически заряженных частиц, испускаемых катодом.
Эта идея получила подтверждение в 1879 г., когда английский физик Уильям Крукс поместил в модифицированную вакуумную трубку «экран» — мальтийский крест из слюды. Обнаружилось, что крест перекрывал путь катодным лучам и отбрасывал тень на флуоресцирующий экран. Двигая вблизи трубки магнит, Крукс заметил, что тень перемещается; на основании этого он сделал вывод, что катодные лучи представляют собой поток отрицательно заряженных частиц. Не все ученые, однако, согласились с мнением Крукса. За три года до него немецкий физик Эуген Гольдштейн для объяснения природы катодных лучей предложил волновую гипотезу. Она основывалась на результатах Генриха Герца, который изучал прохождение этих лучей через тонкие пластинки из золота, серебра или алюминия. Физики того времени не могли даже и помыслить, что материальные частицы способны беспрепятственно проходить через вещество.
В 1892 г. Генрих Герц посоветовал своему ассистенту Филиппу Ленарду разделить катодную трубку алюминиевой фольгой на две части и таким образом исследовать катодные лучи в двух отдельных пространствах с различным давлением газов. Развивая эту идею, Ленард изготовил катодную трубку с окошком из фольги и установил, что это позволяет вывести катодные лучи за пределы трубки. Изобретение Ленарда было использовано в многочисленных экспериментах, позволивших исследовать природу и свойства катодных лучей, за что ученый был удостоен в 1905 г. Нобелевской премии по физике.
Решающие эксперименты по разгадке тайны катодных лучей были проведены английским физиком Джозефом Джоном Томсоном в 1897 г. Томсон пропускал катодные лучи между двумя электрически заряженными металлическими пластинками, подвергая их одновременно воздействию как магнитного, так и электрического поля. Это дало возможность вычислить скорость частиц, а впоследствии и отношение их массы к заряду. Томсон установил, что частицы, составляющие катодные лучи, несут элементарный электрический заряд («атом» отрицательного электричества), который примерно в 1837 раз легче атома (точнее, ядра) водорода. Частица катодных лучей была названа электроном, что берет свое начало от греческого названия янтаря; название «электрон» было предложено ирландским физиком Джорджем Стонеем еще в 1891 г. За открытие электрона Джозеф Джон Томсон был удостоен в 1906 г. Нобелевской премии по физике.
Так, от исследования катодных лучей физики пришли к открытию первой элементарной частицы — электрона. Использование вакуумных трубок привело и к открытию нового вида электромагнитного излучения, которое в конце прошлого века произвело сенсацию в мире. Это были лучи, случайно обнаруженные Вильгельмом Рентгеном. Открытие Рентгена поистине потрясло ученый мир. Только за один год было опубликовано свыше тысячи работ о новых лучах. Известный французский математик и физик Жюль Анри Пуанкаре, Имевший привычку щедро раздавать свои идеи в среде ученых, предложил проверить, не излучают ли рентгеновские лучи соли урана, которые, как было замечено, флуоресцируют под действием солнечного света. Стекло рентгеновской трубки флуоресцировало зеленым светом, что напоминало свечение кристаллов урана после того, как их подержали на солнце. Это внешнее сходство натолкнуло Пуанкаре на мысль о возможной связи между флуоресценцией и рентгеновскими лучами.
Проверкой этой гипотезы занялся французский физик Антуан Анри Беккерель. В его семье исследования флуоресценции имели давние традиции. Еще его дядя Антуан Сезар Беккерель, известный ученый и член Парижской академии, проводил эксперименты в этой области. Его отец, Александр Эдмон Беккерель, также академик и даже президент Парижской академии, был автором основополагающих трудов по фосфоресценции и классифицировал это явление в зависимости от различных внешних воздействий.