Жанр: Наука
Современный чародей физической лаборатории
... такие две жидкости, как масло и
вода, или ртуть и вода, образовывались более или менее устойчивые эмульсии.
Кровяные шарики "взрывались", и красное красящее вещество расходилось по
раствору, давая чистый красный цвет, похожий на анилиновую краску. Эти и
целый ряд других новых и интересных эффектов были открыты в первые два года
наших экспериментов.
Когда объем работ расширился, нам стало тесно в гараже, и Лумис
приобрел Спенсер Траск Хаус, большое каменное здание с башней, похожее на
английский загородный особняк, стоявшее на вершине одного из холмов Такседо
Парка. Он преобразовал его в замечательную частную лабораторию, с комнатами
для гостей или сотрудников, отличной механической мастерской с механиками и
дюжиной или больше рабочих комнат. Я перевез сюда свой сорокафутовый
спектрограф из Ист Хэмптона и установил его на фундаменте лаборатории, так
что мог теперь продолжать спектроскопическую работу в лучшей обстановке.
Лумис изготовил для инструмента новую трубу, так как не имело смысла
выкапывать глиняные трубы, которые сослужили мне верную службу. Новая труба
была покрыта изолирующим войлоком, с приспособлением для поддержания
постоянной температуры; была сделана новая и лучшая, чем прежде, камера,
установлены моторы, счетчики оборотов и т.д., для вращения решетки, которую
поместили в маленькой "кабинке" вокруг кирпичной колонны, на которой она
была смонтирована; сделали еще много приспособлений и новшеств — пока я не
сказал Лумису, что от моего старого спектроскопа остались только сорок
футов. Он "обновился" и не нуждался больше в услугах кошки".
Лумис, очень хотевший встретиться с некоторыми из знаменитых физиков
Европы и посетить их лабораторий, предложил Вуду поехать с ним за границу.
Они сделали две поездки — одну летом 926 года, другую в 1928 году. Переплыв
в начале июля 1926 года океан на "Иль де Франс", они пересели в Плимуте на
"Даймлер", на котором отправились в Херфорд к другу Вуда Томасу Р. Мертону,
профессору физики в Оксфорде, и теперь — казначею Королевского Общества.
Его дом стоял на реке Уай, и их прибытие совпало с сезоном ловли лосося на
удочку. У Мертона была прекрасная лаборатория, и он мог показать много
интересного, но на этот раз Лумис занялся вместо физики другим делом. Он
целый день бродил по берегу Уай и выудил лосося весом в пятнадцать фунтов. В
Париже они прекрасно провели время, посещая лаборатории, в том числе у
доктора Жана Сэман, который заинтересовался применением ультрафиолетовых
лучей в медицинской практике. Он мог рассказать многое о "свете Вуда", как
его назвали во время войны французы. Вуд говорит, что у него очень
несчастливая фамилия, так как при переводах ее часто путают с именем
нарицательным [Wood - по-английски "дерево".
Ред.]. Американский посол
в Париже однажды сообщил в Государственный департамент, что французы
нашли важное промышленное применение для света ртутной дуги, пропускаемого
сквозь "деревянный экран", — как он перевел "ecran de Wood". У доктора
Сэман в лаборатории были различные электрические приборы, в том числе
рентгеновский аппарат с флуоресцирующим экраном. Лумис никогда не видел, как
работает желудок человека, и доктор вежливо предложил Вуду роль морской
свинки. Вуд проглотил дозу углекислого бария, после чего любопытство Лумиса
было удовлетворено. Вуд потребовал себе зеркало и сам также наблюдал за
опытом. Наконец, они отплыли домой на "Олимпике". Вудовские сенсационные и
эффектные научные демонстрации имели снова громадный успех в 1926 году.
Франклиновский институт в Филадельфии решил провести серию рождественских
лекций для детей, подобных тем, которые девяносто лет тому назад устраивал
Фарадей в Королевском институте в Лондоне. Доктора Вуда пригласили открыть
серию лекций "Развлечения с излучением" (Recreations with radiations).
Из огромного круга оптических явлений он выбрал самые наглядные и
красивые, в особенности — те, которые можно было показывать проекцией, ибо
многие опыты можно показывать на большом белом экране с еще большим блеском,
чем в кино. Из последних он избрал те, которые могла понять юная аудитория,
и расположил их в таком порядке, что получился цельный логический рассказ,
начинавшийся с простейших идей и потом переходивший к обсуждению более
трудных понятий. В частности, он разработал метод проецирования на экран
длинного и яркого спектра, что едва ли кому удавалось до него. Спектр
достигал фута в ширину и почти десяти футов в длину, а радужные цвета были
необычайно чистыми. На фоне его Вуд показал много опытов с поглощением света
различными парами, жидкостями и твердыми телами, яркие спектры излучения
металлической дуги и другие явления. Ряд опытов с пестрыми "узорами",
получаемыми при поляризации света, и некоторые из его старых экспериментов с
натрием также входили в программу — конечно, со взрывом его при погружении
в воду и с рассказом о людях, которые перепугались до смерти, увидев
человека, "плюнувшего в лужу огнем".
Среди аудитории был девятилетний Керн Додж, внук мистрис Джеме Мэйпс
Додж и правнук Мэри Мэйпс Додж, основавшей и долгое время руководившей
журналом
St. Nicholas. Лекция преисполнила мальчика таким восхищением, что
он пришел домой полный восторга, который, очевидно, охватил и его бабушку, в
результате чего она выписала чек на 10000 долларов для организации
постоянных рождественских лекций для детей.
В то же самое время научная работа Вуда открывала новые области для
исследования.
"Осенью 1927 года, — рассказывает Вуд, — я сделал удивительное
открытие. Весной этого года я заметил, что флуоресценция ртутных паров,
возбужденная синим светом ртутной дуги, была сильно поляризованной, в чем
можно было убедиться по появлению темных полос, пересекающих светящееся
пятно, если рассматривать его через призму Николя и кварцевый клин.
Вернувшись осенью в свою лабораторию, я начал работу заново, но не смог
получить тех же результатов. Не было видно никаких следов поляризации.
Установка и приборы — лампа, ртутная трубка, оптика — ничего не
изменилось. Я пытался вспомнить какое-нибудь маленькое изменение, которое я
забыл, но ничего не мог вспомнить, кроме того, что передвинул весь стол с
места на место. Как это могло сказаться на опыте? Очевидно — никак; но не
влияло ли магнитное поле земли? Фантастическая идея! Но я все же повернул
стол со всеми приборами в прежнее положение и зажег ртутную лампу. Я
посмотрел сквозь никель и увидел темные полосы на зеленом пятне
флуоресценции паров ртути. Взяв трехгранный напильник, лежавший на столе, я
поднес его к трубке, и полосы пропали. Напильник был намагничен
прикосновением к сильному магниту, как и другие инструменты в моей
лаборатории. Никогда до тех пор никто не обнаруживал, чтобы такое слабое
магнитное поле, как поле земли, влияло на какое-либо оптическое явление, и я
сразу же начал работу вместе с Александром Эллеттом, одним из моих лучших
студентов. Первой задачей, конечно, было нейтрализовать земное поле вблизи
прибора, что мы сделали, установив пару витков проволоки, по которой
пропускается ток с тщательной регулировкой. Исследование заняло два года,
ибо по пути мы нашли еще много интересных и сложных явлений с парами натрия.
В этом случае мы имели дело с резонансным излучением — явлением, более
простым, чем флуоресценция. Результаты опытов открыли новое широкое поле
исследования влияния магнетизма на световые явления, и вскоре появилось
много статей других исследователей на эту тему".
Осенью 1927 года многие выдающиеся физики со всего мира съехались в
Комо, на родину Вольта, чтобы торжественно отметить столетие его смерти. Вуд
поехал с женой и дочерью Элизабет. В Комо происходили торжественные
церемонии у могилы Вольта, приемы, экскурсии на лодках днем и ночью,
праздники в садах и поездки в Павию и другие места.
"В последнюю ночь,-- рассказывает Вуд,-- на озере состоялся фейерверк,
подобного которому я никогда не видел. Он кончился 200-ярдовым барражем из
фосфорных и магниевых бомб, которые взрывались со страшным грохотом и
ослепительными вспышками, особенно эффектными на фоне тяжелой завесы облаков
дыма. Это единственное пиротехническое зрелище, от которого у меня забегали
мурашки по спине. Это было так же страшно и драматично, как на войне".
В конце церемонии делегаты поехали в Рим, где им было подготовлено
новое развлечение, окончившееся приемом и чаем у Муссолини в Вилла Корсини.
Каждого из делегатов должны были, прежде чем допустить в резиденцию, узнать
в лицо по крайней мере три члена приемной комиссии.
Вторая поездка Вуда за границу с Альфредом Лумисом произошла в 1928
году. Они сразу же отправились к Оливеру Лоджу, который подарил каждому из
них по экземпляру своей последней книги "Evidence of Immortality"
("Доказательства бессмертия") [О. Лодж — выдающийся физик, редактор
Natureбыл спирит.
Ред.]. Затем они посетили Чарльза В. Бойса, которого Лумис
пригласил поехать с ними в Америку и провести лето в Такседо. Бойс сказал:
"О, я не был в Америке уже двадцать лет, и я очень хотел бы посмотреть на
все изменения, происшедшие в ней, но я довольно слаб теперь и дрожу при
мысли о таком путешествии. Оно пугает меня!" Однако его сын уговорил его
согласиться, а Лумис сказал: "Все, что от вас требуется — быть в Плимуте 4
июля, а все остальное устрою я".
Одной из вещей, которую Лумис надеялся достать в Англии, были
астрономические часы Шорта — новый прибор для чрезвычайно точного измерения
времени. Они имели "свободный маятник", качавшийся в вакууме в огромном
стеклянном цилиндре, и стоили так дорого, что только пять крупнейших
обсерваторий имели их. Вуд рассказывает:
"Я взял Лумиса к мистеру Хок-Джонсу, который изготовлял часы. Мы
поднялись в его мастерскую по пыльной лестнице и увидели там очень мало
механических приспособлений, но в углу стояли одни почти законченные часы,
которые должны были стать шестыми по счету. Лумис спросил вскользь, какова
цена часов, и услышав, что они стоят двести сорок фунтов (около 1200
долларов), сказал, также вскользь: "Прекрасно. Я возьму у вас три
экземпляра". Мистер Джонс наклонился вперед, будто бы ослышался, и
переспросил: "Как вы сказали?" — "Я заказываю три штуки, — повторил мистер
Лумис. — Когда вы сможете закончить их? На первые часы я выпишу вам чек
сейчас же".
Мистер Джонс, у которого до этого было такое выражение лица, как будто
он разговаривает с сумасшедшим, стал отказываться. "О, нет, — сказал он, --
не делайте этого сейчас, сэр. Позже, когда мы передадим часы вам, будет
вполне достаточно времени". Но Лумис все-таки заставил его взять чек тут
же".
В последующие недели они разъезжали по Англии, посетили континент,
показали в Королевском Обществе фильм об опытах с ультразвуками, смотрели
Дерби, завтракали и обедали со знаменитостями, а затем летали на самолете в
Копенгаген к Нильсу Бору, после чего поехали в Германию.
В берлинском университете они опять показывали фильм о своих
ультразвуковых опытах, встретились с Прингсхеймом, фон Лауэ, Планком,
Нернстом и большинством других крупнейших ученых, живших тогда в Германии.
Они посетили заводы Цейсса в Йене и Геттингенский университет, где их
пригласили на студенческую дуэль. Вуд, конечно, страшно хотел посмотреть ее,
но дуэли были запрещены законом, и Лумис не захотел идти.
"Все это время (рассказывает Вуд) мы ничего не слышали о Бойсе, и уже
подходило время отплытия "Парижа". Лумис послал Бойсу билет, но мы не знали,
хватит ли у него храбрости. Когда "лайнер" зашел в Плимут, чтобы взять
английских пассажиров, мы с волнением смотрели на маленький тендер - Бойс
радостно замахал нам с него рукой и был готов взбираться по трапу, так же
обрадовавшийся, увидев, что мы действительно на борту, как и мы, увидев его
на тендере".
Вернувшись в Америку, они узнали, что профессор Джеме Франк,
нобелевский лауреат, приедет в январе читать лекции в нескольких
университетах. Вуд предложил Лумису устроить конгресс физиков в лаборатории
Такседо Парка в честь Франка. Франк согласился, и собрание было устроено в
библиотеке, величественной комнате, похожей на собор, с цветными стеклами.
Здесь Франк прочел первую свою лекцию в Америке. Вуд, Лумис и другие
выступили с соответствующими обращениями. Посетителей — американских
физиков — водили во все лаборатории и показали ультразвуки и другие опыты.
Конгресс в этом дворце науки оказался таким удачным, что его повторили и на
следующий год. ¶ГЛАВА ШЕСТНАДЦАТАЯ§
Как Вуд разгадал тайну пурпурного золота царя Тутанхамона с помощью
лака для ногтей В странном альбоме посетителей в Ист Хэмптоне есть рисунок Эмброза
Лэнсинга, куратора отдела египтологии в Городском музее Нью-Йорка. Рисунок
имеет в себе очень мало египетского. Это — шутка в стиле "Птиц и цветов"
Вуда, и она озаглавлена "Вуд и сурок" (The Wood and the Woodchuck). Рисунок
изображает сурка, крадущего салат из парника, немного похожего на музейную
витрину, и Вуда, подобным же образом добывающего знаменитые украшения
пурпурного золота царя Тутанхамона из их витрин в Каирском Музее.
"Шутка есть шутка, — сказал доктор Вуд, — но ведь в конце концов мы
не похитили украшения. Вы могли бы сказать, что мы изъяли их при потворстве
со стороны куратора. Вы даже можете написать, если вам так нравится
изображать меня в наихудшем свете, что мы тихонько взяли их, но..."
"Сказал вам куратор Каирского музея Энгельбах", — прервал я его, --
""Ради бога, держите все в секрете, пока не уедете из Египта, и опасайтесь,
чтобы Хоуард Картер [X. Картеру принадлежит открытие знаменитой гробницы
Тутанхамона.
Ред.] не узнал обо всем ". "Мне кажется, он не сказал "ради
бога"" — ответил доктор Вуд, — "но мы не хотели, чтобы Хоуард Картер
узнал, чтобы не привести его в ярость. Ведь, в конце концов, это он выкопал
их все. Он считал себя единственным представителем, исполнителем воли и
агентом по рекламе царя Тута, и не терпел, чтобы другие вмешивались в это
дело".
"Хорошо, — согласился я. — Вы не украли их. Я дам вам возможность
рассказать со всеми подробностями, как вам удалось получить их — как бы это
лучше сказать — "во временное пользование"".
Доктор Вуд заинтересовался пурпурным золотом во время поездки с женой в
Египет в 1931 году, где они путешествовали вместе с Эмброзом Лэнсингом,
который направлялся со своей женой Каролиной в Каир, чтобы руководить
раскопками в Лиште. Золото это представляло загадку, которую египтологи,
химики-металлурги и современные ювелиры не были в состоянии объяснить.
Возник спор — является ли пурпурное золото продуктом искусства мастеров
царя Тутанхамона, искусства, забытого за три тысячи лет, или это --
результат химических изменений от долгого пребывания в земле.
Когда Вуд услышал все это и увидал сам орнаменты — розовые, красные и
пурпурные, это задело его инстинкты ученого-детектива, и я считаю, что в
дальнейших событиях больше всего виновато его непреодолимое любопытство.
Ясно, что проблема была крайне увлекательна. Лэнсинг договорился с властями,
чтобы Вуд получил все привилегии и права археолога. Многие из маленьких
золотых украшений из гробницы были покрыты пурпурнорозовой пленкой,
совершенно непохожей на то, что когда-либо видели на древних или современных
украшениях или монетах.
Вуд почти сразу пришел к убеждению, что пурпурные блестки были делом
искусства, а не химической случайности. Он заметил сходство цвета с
некоторыми золотыми пленками, которые он приготовлял много лет назад, изучая
оптические свойства весьма тонких металлических слоев, и чувствовал, что они
получены при изготовлении украшений, так как на одной из туфель царя
маленькие пурпурно-золотые розетки чередовались с "желто"-золотыми
пластинками, создавая красивый узор. Однако не была исключена возможность,
что розетки и пластинки были сделаны разными мастерами из металла, добытого
в разных местностях, и один из сортов которого содержал примесь, которая,
медленно окисляясь в течение столетий, создала пурпурную пленку.
Предметы, на которых находилась цветная пленка, были, как правило,
маленькие украшения, иногда в форме цветка до 2 см. диаметром, или круглого
вогнутого диска, — которыми была украшена торжественная одежда царя, и
подвески и украшения, носимые на голове; на некоторых из них цвет был
особенно ярок — от красного до пурпурного и фиолетового.
Вуд тщательно исследовал золотые украшения из других гробниц, собранные
в Каирском Музее, но ничего, похожего на пурпурное золото, не нашел, кроме
короны царицы следующей династии, украшенной золотыми цветами, на которых во
многих местах также была пурпурная пленка. После этого казалось вероятным,
что секрет процесса передавали от отца к сыну, но в конце концов он был
потерян.
Все это, вместе взятое, создавало целую проблему. Вуд сказал себе,
Лэнсингу и их общему другу А. Льюкасу, который был главным химиком в Отделе
древностей в Египте: "Мне кажется, я смог бы открыть их секрет, если бы
получил несколько украшений для работы с ними". Льюкас был готов помочь ему,
но дело было совсем не простое. Хоуард Картер совсем не собирался дарить
свои сокровища в виде "игрушки" бродячему американскому профессору, который
не был даже египтолог. Все они были заперты и даже привинчены в своей
витрине музея в Каире.
"Единственно, что можно сделать", - сказал Лэнсинг, - "это получить
согласие куратора".
Когда заговор открыли куратору Энгельбаху, он согласился в интересах
науки, но убедительно просил — с "ради бога", или без него — чтобы об этом
не узнал Картер, и был вполне удовлетворен, когда Льюкас сказал: "Мы будем
держать это в тайне. Хоуард Картер ничего не должен знать, пока Вуду не
удадутся его опыты".
Здесь было замешано не только тщеславие Картера. Если бы египетское
правительство узнало, что Вуд собирается увезти хоть одну блестку, его
обыскивали бы в таможне, пока не нашли бы их, и Картер устроил бы публичный
скандал — не из-за "похищения", а из-за предстоявшего исследования без
разрешения на то. Как они поступили, предоставляю рассказать самому Вуду:
"После того как Льюкас уговорил куратора, мы втроем вошли в зал музея в
сопровождении двух сторожей в форме, каждый из которых имел независимый
ключ. Озадаченные туристы стояли вокруг, пока они отпирали шесть замков и
вывинчивали двенадцать винтов, удерживавших стекло. Когда витрина была
открыта, куратор шепнул мне, чтобы я взял то, что мне нужно. Я начал
собирать блестки, косясь на него, дожидаясь, когда он поднимет брови. После
того, как я взял восьмую, я заметил первые симптомы и сказал: "Благодарю
вас. Это достаточно". Я вынимал их правой рукой и складывал в левую. Куратор
сказал громко и сурово, без сомнения, чтобы разубедить глазеющих туристов и
своих сторожей: "Теперь дайте их мне". Он был артист по части "ловкости рук"
и сунул мне их обратно прежде, чем мы вышли из музея".
Главный заговорщик едва успел вернуться в свою гостиницу, как ему
принесли записку — от Хоуарда Картера. Однако это было только приглашение
посетить великого египтолога в его главной лабораторий в одной из гробниц, в
Долине Царей. Вуд "попал в львиную пасть", и говорит: "Я чувствовал себя
мальчиком, которого поймали за кражей яблок... и в то же время мне хотелось
сказать, что украшения у меня".
История о том, как Вуд открыл потерянный секрет пурпурного золота,
начав в Каире с лака для ногтей своей жены и кончив в лабораториях у Джона
Гопкинса самыми странными научно-детективными опытами, составляет теперь
блестящую страницу в египтологии и физико-химических исследованиях. Он не
только открыл древний способ и доказал, что окраска — не случайное
химическое изменение в результате времени и погребения, но и сумел
повторить, с помощью самых простых технических средств, которые вполне могли
быть известны мастерам три тысячи лет назад, все прекрасные тона окраски
золота, меняющиеся от розового цвета зари к красному, пурпурному и до
фиолетового. Вот вся история этого, шаг за шагом рассказанная его
собственными словами:
"Первая моя задача была установить, являются ли цвета простым эффектом
интерференции в тонких пленках (например, цвета мыльных пузырей), или же это
— результат "резонансного" действия мельчайших частиц, покрывающих
поверхность золота. Это была обычная задача физической оптики. Так как
интерференция требует встречи двух потоков света, отраженных от двух
поверхностей тонкой пленки, первым шагом исследования было уничтожить
отражение наружной поверхностью, покрыв ее прозрачным лаком. Этот опыт я
проделал в Каире, с помощью лака для ногтей моей жены, единственного
подходящего материала под рукой. Цвета не пропали, как это случилось бы,
если окраска была бы интерференционной, и, после того, как целлулоид высох,
я обнаружил, что его можно снять вместе с пленкой, под которой золото
оставалось ярко желтым. Однако сама пленка была бесцветная — и в
проходящем, и в отраженном свете. Это было все, что я смог установить на
месте, но, по возвращении в Балтимору, я осадил на пленку металлическое
золото катодным распылением и обнаружил, что пурпурная окраска появилась
опять. Эти два эксперимента, казалось, говорили за то, что мы имели дело с
чем-то более сложным, чем простая интерференция в тонких пленках.
Следующий шаг был установить природу пленки. Это было сделано следующим
образом: кусочек целлулоида с пленкой поместили между двумя электродами из
чистого золота и сфотографировали спектр очень короткого искрового разряда.
В спектре были обнаружены линии железа. Затем пурпурная блестка была
подвешена на очень тонкой стеклянной нити между полюсами электромагнита, и,
когда включили ток, ее притянуло к одному из полюсов. Одну из желтых
пластинок от туфли выбрасывало из поля, это показывало, что в ней нет
железа, в то время как маленькую розетку притягивало. Эти два образца были
возвращены в музей, так как они понадобились для реконструкции туфли. Однако
они сослужили свою службу, показав, что пурпурные розетки содержат железо, а
в желтых пластинках железа нет. Теперь было необходимо выяснить, как пленка
— вероятно, окислов железа — могла образоваться, и была ли она создана
намеренно или являлась результатом действия времени.
Я приготовил сплав чистого золота с одним процентом железа, расковал
кусочек в форме диска и нагрел его над маленьким пламенем. При температуре
немного ниже темно-красного каления образовалась прекрасная пурпурная
пленка, в точности похожая по цвету на египетские блестки. Так как я не мог
определить, как подействовали бы три тысячи лет нахождения на воздухе на мою
пластинку, мне надо было искать других доказательств того, что цвет был
обусловлен термической обработкой. Я удалил пурпурную пленку с одного
участка маленькой блестки смесью азотной и соляной кислот и исследовал
золото под микроскопом. Поверхность была протравлена кислотой и показывала
явную кристаллическую структуру. Подобная обработка одного из моих дисков
показала такую же структуру, которой не было у тех образцов, которые не
подвергались нагреву после ковки. Чистое золото, прокатанное в стальных
вальцах, показывает очень мелкую структуру при травлении, но если его
нагреть, дает кристаллы как раз того размера и характера, как на египетских
блестках. Это было первым доказательством того, что украшения были нагреты
после изготовления.
Второе доказательство пришло в результате исследования другой
характеристики поверхности блесток — неизменного присутствия мелких
шаровидных крупинок золота, рельефно выделявшихся с обеих сторон украшения.
Совершенно очевидно, что они могли образоваться только после того, как
орнаменты были откованы. Одна или две крупинки имели форму "бутончиков" --
шарика на короткой ножке. Это заставляло предположить, что они были
"извергнуты" металлом, вроде того, как при нагревании серебра на углях
паяльной трубкой, оно начинает "плевать". Это происходит в результате
освобождения растворенных газов в момент застывания шарика. Я не мог
обнаружить подобное поведение у золота и некоторое время не был способен
воспроизвести "крупинки" на моих дисках.
Проблема разрешалась довольно фантастическим способом. Я снимал
искровые спектры вещества блесток, и не нашел в них практически никаких
линии, кроме золота и железа, причем последнее было видно вполне ясно. Более
внимательный осмотр обнаружил очень слабые линии, которые нельзя было
приписать ни одному из металлов, и две из них я приписал мышьяку. Затем я
нагрел маленький кусочек одного из украшений в трубочке из кварца до
температуры гораздо выше точки плавления золота в очень медленном потоке
водорода и обнаружил на стенке в менее нагретом участке осадок из желтого и
черного кольца -
...Поділитися у соцмережах
