Анри Беккерель

ГЛАВА ПЕРВАЯ
ЖИЗНЬ АНРИ БЕККЕРЕЛЯ

В одном из живописных уголков Парижа, среди зеленых массивов Жардэн де Плант затерялся маленький домик Кювье, принадлежащий Национальному музею естественной истории.

Дом этот по праву вошел в историю науки: здесь жил и работал великий французский естествоиспытатель Кювье; здесь прошла жизнь двух поколений знаменитой семьи Беккерелей и началась жизнь третьего, прибавившего «новые лучи ik славе этой династии», – 15 декабря 1852 года в семье Беккерелей родился сын Анри. Именно здесь Анри Беккерелю суждено было сделать бессмертное открытие. Через сорок четыре года на фасаде старого дома, чуть пониже бюста Кювье, появилась лаконичная надпись: «В лаборатории прикладной физики Музея Анри Беккерель открыл радиоактивность 1 марта 1896 г.».

Семья Беккерелей была действительно знаменита: четыре ее поколения посвятили себя физике. С этой фамилией связаны многочисленные физические исследования прошлого века.

Родоначальником этой славной династии был дед Антуан Сезар Беккерель – профессор, член Парижской академии паук. За свою девяностолетнюю жизнь Антуан Сезар Беккерель выполнил большое количество работ в разных областях физики. Он,первый из Беккерелей заинтересовался фосфоресценцией, в частности ее зависимостью от электрических разрядов. В дальнейшем у Беккерелей сохранился интерес к фосфоресценции и, образно говоря, передавался по наследству, став своеобразной традицией.

Летом 1835 года в Венеции Антуан Сезар Беккерель наблюдал сказочную по красоте фосфоресценцию Адриатического моря. С этого момента он увлекся этой проблемой, содержащей в себе еще не разгаданную тайну Природы. И он не мог предполагать, конечно, что его первые труды будут началом той «фосфоресцирующей тропы», которая через полстолетия приведет его внука Анри Беккереля к открытию радиоактивности.

Научные интересы Антуана Сезара Беккереля, как и всякого крупного ученого, были весьма разносторонние минералогия, вопросы пьезоэлектричества, метеорология. Как физик он смог сделать интересные выводы относительно влияния лесоводства на количество осадков.

В 1823 году Антуан Сезар Беккерель работал над термоэлектричеством и определением электродвижущей силы в гальваническом столбе. Будучи сторонником химической теории электричества, он выступил против Вольта и Дэви. Спустя два года он провел опыты по сравнению электропроводности различных металлов и сконструировал первый дифференциальный гальванометр. В 1829 году Антуан Сезар Беккерель определил константу гальванической батареи, по-видимому, на 9 лет опередив в этом отношении Даниеля. Эта константа объясняла зависимость мощности гальванического элемента от величины осадка на пластинах. Антуан Сезар Беккерель указал практические пути устранения подобных осадков.

Это были годы интересных электрохимических исследований ученого. В 1846 году он сконструировал первый серебряный хлоридный элемент; в следующем году он изобрел электромагнитные весы для измерения электрического тока. В 1850 году Антуан Сезар Беккерель работал в области электрометаллургии, изучая месторождения многих металлов и условия, в которых они образовывались; его особенно интересовали месторождения никеля и кобальта. В течение 40 лет он работал в области приложения электричества к самым разнообразным разделам естествознания, в том числе и к агрономии.

Антуан Сезар Беккерель работал до самых последних дней жизни. Он умер в январе 1878 года, а всего несколькими месяцами ранее, в возрасте 90 лет, он опубликовал свою последнюю работу по электрокапиллярноста.

Не менее плодотворным оказался научный путь его сына Александра Эдмонда Беккереля – отца Анри Беккереля. Александр Эдмонд Беккерель был профессором физики и руководителем Национального музея естественной истории. Уже в возрасте 18 лет он становится ассистентом своего отца и вместе с ним начинает работать в области фосфоресценции. Одновременно он занимается вопросами фотографии – каждому специалисту хорошо известен так называемый эффект Беккереля.

В 1843 году Эдмонд Беккерель делает жидкостный реостат для измерения электропроводности жидкостей. В 1853 году он исследует электропроводность раскаленных газов и измеряет температуру топки фотометрическим способом, доказав, что она оказалась не такой высокой, как предполагалось. Эдмонду Беккерелю принадлежат также многочисленные исследования в области атмосферного электричества и инфракрасных лучей.

Однако всю жизнь ученый оставался верен своему основному интересу – фосфоресценции. В 1857 году он описал приготовление многих фосфоресцирующих веществ и определил предназначенные для возбуждения каждого из них области спектра.

Он проделал опыты по возбуждению фосфоресценции с помощью индукционной катушки и первый создал фосфороскоп – прибор для наблюдения кратковременных процессов свечения. В 1869 году Эдмонд Беккерель опубликовал сводную работу по фосфоресценции, названную «Свет, его причины и действия». В книге обобщается опыт предыдущих исследователей фосфоресценции и приводится много новых мыслей и результатов наблюдений в этой интересной области физики. Недаром труд этот явился настольной книгой Анри Беккереля при работе с фосфоресцирующими веществами.

Эдмонду Беккерелю удалось установить ряд закономерностей: законы затухания фосфоресцирующего излучения со временем, зависимость интенсивности от температуры, независимость спектра фосфоресценции от спектра облучателя. В 1872 году он начал исследовать фосфоресцирующие свойства урана и уже в этих работах ему начал помогать сын Анри.

Эта небольшая летопись научной династии Беккерелей показывает ту преемственность в научных исследованиях семьи, о которой всегда говорил Анри Беккерель. Работы по фосфоресценции проходят через жизнь трех поколений Беккерелей. Вряд ли в истории науки есть еще пример такой последовательности и верности одной проблеме, как это было у Беккерелей.

Большое количество фактов и наблюдений, ценная коллекция фосфоресцирующих минералов, полученных Анри Беккерелем от деда и отца, в значительной степени помогли ученому прийти к вершине его научного творчества – к открытию радиоактивности.

Научное наследие, полученное Анри Беккерелем, сыграло свою роль. Но, быть может, еще большее значение имела та неуловимая атмосфера научного поиска, которая окружала его с раннего детства. Мальчик рос в семье крупных физиков, увлеченность которых исследованиями проявлялась, конечно, во всем и не могла не оказать влияния на формирование интеллекта Анри.

В скромном домике Кювье была настоящая физическая лаборатория. Ее основал его дед, который стремился применить чистую физику к изучению естественных наук. Сюда часто приходил Анри и с восхищением наблюдал за опытами отца – а они ему казались удивительными: фосфоресценция, усиливающаяся от небольшой искры индукционной катушки, таинственный фосфороскоп, с которым в будущем ему пришлось работать… Это было увлекательнее даже книг, которые ему читал дед, ведь здесь он лицом к лицу сталкивался с чудесами непознанного еще мира, одну из тайн которого он разгадал именно в этой маленькой лаборатории спустя тридцать с лишним лет.

Антуан Сезар Беккерель имел неограниченное влияние на внука, в воспитании которого он играл активную роль. Он знал, что Анри не обладает исключительными способностями, но в нем было нечто, что безошибочно угадывал Антуан Сезар Беккерель и что давало ему возможность говорить о внуке: «Он далеко пойдет». Это были, видимо, и неистребимая жажда знаний, отличавшая Анри с детства, и редкий дар истинного исследователя, оказывающийся порой в мелочах, но обещавший потом из этих драгоценных зерен дать ростки истинного таланта…

Когда мальчик подрос, его определили в лицей Луи Легран. Одним из первых его наставников был молодой талантливый математик Гастон Дарбу. Дарбу отлично помнил тот день, когда Антуан Сезар Беккерель привел к нему скромного мальчика, ставшего в недалеком будущем его коллегой по Академии наук.

Но вот лицей позади, и в 1872 году в возрасте девятнадцати лет Анри Беккерель поступает в Политехническую школу.

В одной группе с Беккерелем учились Анри Деландр, его будущий коллега по секции астрономии Академии наук, Кавиньяк и Антуан Брегю, дед и отец которого были членами Академии наук и руководителями журнала «Научное обозрение». Товарищи любили Анри и избрали его «сержантом» или, как бы мы назвали сейчас, старостой курса.

Иногда в Политехническую школу приходил Антуан Сезар Беккерель, что всегда было праздником для Анри и его товарищей – этот жизнерадостный умный старик производил на всех очень яркое впечатление.

Еще будучи студентом, Беккерель принялся за самостоятельные научные исследования.

По окончании Политехнической школы Анри Беккерель поступает в Институт путей сообщения и три года занимается инженерным делом. Быть может, именно здесь он получил те ценные навыки экспериментатора и практика, которые ему так помогли в будущем.

Казалось, счастье улыбается ему во всем: он женится на Люси Жамен, дочери профессора-физика, которую любит давно, еще со времени обучения в лицее Луи Легран. Но этот брак оказался очень недолгим: его жена умерла в возрасте 20 лет, оставив ему сына Жана. Анри Беккерель тяжело переживает этот первый в своей жизни удар. Он больше не может оставаться в доме Жаменов на улице Гей-Люссак, где все напоминает о его горе, и (переезжает снова в квартиру Беккерелей в Музей естественной истории.

Еще в 1875 году Анри Беккерель опубликовал свою первую работу о действии магнитного поля на электрическую искру в «Журналь де физик», которая через 20 лет, во времена беспроволочного телеграфа, получила особое звучание. Эта работа заставила обратить на него внимание. И молодому, двадцатитрехлетнему ученому предоставили должность репетитора в Политехнической школе, где в 1895 году он стал профессором, сменив Потье.

Серия первых работ Анри Беккереля о вращении плоскости поляризации в магнитном лоле была помещена в «Сборнике для иностранных ученых». Даже самые первые его труды были выполнены на высоком теоретическом уровне и обнаруживали редкие способности его как экспериментатора.

В 1878 году, после смерти Антуана Сезара Беккереля, Анри Беккерель становится ассистентом в Музее естественной истории и работает под руководством своего отца.

Прошло 10 лет. И вот 15 марта 1888 года Анри Беккерель представил в Сорбонну свою докторскую диссертацию. В ней он развил труды деда и отца и блестяще изложил свои собственные исследования о различиях спектровпоглощения в кристаллах. Комиссия Сорбонны, состоящая из профессоров Фриделя, Дебре и Липпмана, с удовлетворением отметила, что это настоящий зрелый ученый. К этому времени в Беккереле уже полностью проявились черты, которые еще в детстве интуитивно угадал в своем внуке Антуан Сезар Беккерель: он стал не столько блестящим профессором, сколько чрезвычайно одаренным искателем, исследователем. Пожалуй, лучше всего Беккереля охарактеризовал его друг и коллега Анри Деландр: «Это был интуитив, Анри превосходно чувствовал явление» *. Эти свойства и позволили Анри Беккерелю стать чревычайно точным экспериментатором.

[* Albert R а п с. Honri Becquerel et la decouverte de la radio-activite. Paris. 1946.]

Вместе со своим отцом Анри начал работать над магнитооптическими явлениями, которыми потом заинтересовался его сын Жан, тоже физик, представитель уже четвертого поколения династии Беккерелей.

Эдмонд Беккерель получал истинное удовольствие от работ с сыном. Их маленькая лаборатория была не так уж хорошо оборудована, но золотые руки экспериментатора, которыми обладал Анри Беккерель, заменяли все. Он помогал отцу ставить очень тонкие и точные опыты.

Исследования Анри Беккереля начинают принимать все более самостоятельный характер. Он намечает программу своих научных работ – здесь и вопросы метеорологии, и явления, вызываемые действием света, и электрические явления.

Научный мир по достоинству оценивает успехи Анри Беккереля:

27 мая 1889 года тридцатишестилетнего ученого избирают в Академию наук и он занимает должность непременного секретаря физического отделения, сменив на этом посту знаменитого Марселена Бертло.

В 1892 году Анри Беккерель становится профессором Национального музея естественной истории.

К этому времени относятся и перемены в личной жизни Анри Беккереля: кончается его более чем четырнадцатилетнее вдовство, он женится на мадемуазель Лорье. Супруги Беккерель оставляют старую квартиру в здании Музея и переезжают на бульвар Сен-Жермен. Четырнадцать лет, причем самые лучшие молодые годы, всецело отданы науке. Изменится ли что-нибудь с женитьбой? Нет, он также предан своим исследованиям, более того, ему еще предстоит сделать самое большое в жизни.

Кульминация научного творчества Анри Беккереля – а она наступила в 1896 году – заключалась в замечательном открытии явления радиоактивности.

Казалось, еще совсем недавно все лаборатории мира облетело известие о рентгеновских лучах, а уже 2 марта 1896 года члены Парижской академии наук собрались, чтобы узнать о новых «беккерелевых лучах», открытых накануне их коллегой.

Это был новый вид излучения, проходящего через непрозрачные тела и испускаемого лишь урановыми соединениями.

Всю весну 1896 года Беккерель занимался напряженной экспериментальной работой. Он ставит ряд контрольных опытов, подтверждающих открытие нового свойства материи. А свойство это было поистине удивительным. И даже первые опыты показали, что интенсивности нового излучения не ослабевает со временем.

Анри Беккерелю еще предстоит ответить на множество «почему», связанных с его открытием. Но факт остается фактом – науке стал известен новый вид радиации. И Беккерель решается рассказать о нем более широкой аудитории ученых, выступив с докладом в Большом амфитеатра Музея естественной истории 12 мая 1896 года.

Один из первых снимков с помощью радиоактивного излучения.

В то время не все ученные понимали, какие огромные возможности таила в себе радиоактивность. Но даже то, что было о ней известно, поражало и волновало умы. Не удивительно поэтому, что на Международном физическом конгрессе в 1900 году в Париже, собравшемся, чтобы обсудить состояние физики конца XIX века, вопрос о радиоактивности был в центре внимания. Все с нетерпением ждали 8 августа, когда в Большом амфитеатре Музея естественной истории должен был выступить Беккерель. Его доклад обещал быть интересным не только потому, что он касался феноменального явления, о котором так много говорили: для ученых разных стран было заманчивым увидеть опыты, демонстрируемые самим Беккерелем.

Вот они, эти первые фотографические отпечатки, полученные при помощи лучей Беккереля и обнаруживающие влияние магнитного поля на излучение урана. Вот электроскоп, который разряжается под действием радиоактивного излучения. И, наконец, светящаяся трубочка с радиоактивным веществом, которую издали демонстрирует перед аудиторией Беккерель.

А. Беккерель в своей лаборатории.

Следующим был доклад Пьера Кюри «О новых радиоактивных веществах и об испускаемых ими лучах». Ото был своего рода отчет о работе супругов Кюри в обрасти радиоактивности. Особенно интересными для аудитории были гипотезы Пьера Кюри относительно природы радиоактивности. Пьер Кюри не имеет еще установившегося мнения по этому вопросу. Загадка самопроизвольного излучения еще не решена. И гипотезы Пьера Кюри, которые он не раз обсуждал с Беккерелем, так и остаются гипотезами. И лишь через три года в своей речи в Стокгольме после получения Нобелевской премии Пьер Кюри высказывается уже более определенно о при роде радиоактивности.

Но вот I Международный конгресс физиков позади и Беккерель снова принимается за свои исследования

Ярким событием в научной жизни Беккереля явилось посещение его лаборатории Д. И. Менделеевым. Это было весной 1902 года. Д. И. Менделеев чрезвычайно интересовался работами Беккереля и супругов Кюри. Он придавал огромное значение проблеме радиоактивности и особенно обнаруженной благодаря ей превращаемости элементов, которая помогла разгадать тайну строения атома и тем самым объяснить причину периодичности химических элементов.

Еще задолго до поездки в Париж Д. И. Менделеев писал: «Мне лично, как участнику в открытии закона периодичности химических элементов, было бы весьма интересно присутствовать при установке данных для доказательства превращения элементов друг в друга потому, что я тогда мог бы надеяться на то, что причина периодической законности будет открыта и понята». Поэтому Менделеева особенно заинтересовал опыт, продемонстрированный Беккерелем и супругами Кюри, – образование эманации радия (радона). Беккерель и Пьер Кюри в то время еще сами не считали твердо установленным тот факт, что эманация является продуктом превращения радиоактивного элемента. Неудивительно поэтому, что и Менделеев не понял этого опыта и по-своему объяснил эманацию. И лишь после серии новых работ Резерфорда, Содди и Рамзая Менделеев по-иному взглянул на эту проблему. Общение с такими учеными, как Беккерель и Кюри – первооткрывателями радиоактивности, – вызвало много новых мыслей и впечатлений у Менделеева и помогло ему в конечном итоге понять причину периодичности химических элементов.

Наступил 1903 год. Он принес Беккерелю заслуженную славу – в этом году Беккерель совместно с супругами Кюри получил Нобелевскую премию. Мари и Пьер Кюри не смогли в то время приехать в Стокгольм: здоровье их было слишком слабым, чтобы предпринять путешествие в Швецию в зимнее время. Они приехали в Стокгольм только весной. И Анри Беккерелю предстоит одному присутствовать на этой церемонии.

Он отправляется в путь вместе с женой через Берлин и Треллеборг. В Берлине Беккерель встречается со своими немецкими коллегами, беседует с профессором Рубенсом, с которым «всегда поддерживал тесную научную связь.

На другой день после приезда Беккерелей в Стокгольм состоялось торжественное вручение Нобелевских премий. Это происходило, как всегда, 10 декабря, в день смерти Нобеля в огромном зале Шведской академии наук.

Музыка, множество цветов около бюста Нобеля создавало необыкновенно праздничную обстановку. Шведский король Оскар собственноручно вручил премию Анри Беккерелю, а премию Мари и Пьеру Кюри их представителю – министру Франции.

В этот знаменательный день Нобелевскую премию вместе с Беккерелем получил и известный шведский химик Сванте Аррениус.

Французский ученый встретил в Стокгольме чрезвычайно радушный прием. На следующий день после вручения премии король Оскар дал в честь лауреатов Франции завтрак. Профессор Хасоельберг, член Нобелевского комитета физиков, попросил Беккереля прочитать лекцию. Это был настоящий экспромт. Беккерель выступал у маленького рабочего столика, принесенного из соседнего кабинета. Слушателей становилось все Польше и больше, и в конце концов они окружили Беккереля тесным кольцом. Все старались не пропустить ни одного слова ученого, лучше понять его мысли. Беккерель вспоминал впоследствии, как взволновал его этот живой интерес к радиоактивности. Он высоко ценил близость и научные контакты, которые непосредственно Останавливались между учеными во время таких встреч. Анри Беккерель был первым физиком, привезшим во Францию медаль лауреата Нобелевской премии. По возвращении из Стокгольма ученый снова с увлечением принимается за свои исследования. Имя Анри Беккереля становится популярным. Люди начинают все больше и Польше интересоваться радиоактивностью, чему способствует появление в печати множества публикаций на эту рему: оказывается, излучение изменяет процессы прорастания семян, действует на человеческий организм и может быть использовано в борьбе с тяжким недугом.

Диплом, врученный А. Беккерелю в 1903 году

(на шведском языке).

Перевод текста диплома

Так, радиоактивность из абстрактного физического понятия, о котором спорили на заседаниях Академии паук, становится более реальной и доступной людям. Она теряет значительную долю своей академичности и выходит за двери Сорбонны в широкий мир. Теперь не только «бессмертные» говорят о ней – ею интересуются самые широкие круги интеллигенции. Даже небольшое объявление о лекции по радиоактивности собирает толпы энтузиастов. Во время лекций Анри Беккереля аудитории были всегда переполнены. Публика тепло встречала этого приветливого, спокойного, сдержанного ученого, входившего в аудиторию легкой юношеской походкой.

Все эти годы Анри Беккерель продолжал работать над проблемой радиоактивности. И если вначале ученый давал не совсем правильную интерпретацию природы радиоактивности, считая ее проявлением своеобразной невидимой фосфоресценции, то теперь его суждения становятся более зрелыми.

И вот 12 мая 1904 года в Большом амфитеатре Национального музея естественной истории состоялась лекция Анри Беккереля, на которой он подводит итог исследований радиоактивности. На ней присутствовали многие видные ученые, президент республики Лубэ, представители шведского посольства.

Перед двухтысячной аудиторией появился глубоко взволнованный Анри Беккерель. Он напомнил слушателям, что восемь лет назад в этот же день и в этом же зале он говорил о своем открытии радиоактивности. При этих словах буря оваций прервала звенящую тишину зала, которой почтительно был встречен известный ученый.

Анри Беккерель рассказал об основных этапах своей работы, о многочисленных экспериментах с урановыми солями и высказал собственные гипотезы о природе радиоактивности.

Когда лекция окончилась, Беккерель, президент Лубэ и сопровождающие его лица отправились в дом Кювье, в старую лабораторию, где была открыта радиоактивность. Здесь все было памятно по воспоминаниям детства. Около дома все тот же пень огромной калифорнийской секвойи, на срезе которого зарубками отмечались знаменательные даты истории Парижа. Но здесь велась летопись и семьи Беккерелей – вот зарубка, сделанная Анри, когда он поступил в лицей Луи Легран, а эта – когда вышла в свет его первая научная работа. Беккерель был молчалив. Ему многое вспомнилось здесь. В этой лаборатории он провел годы, полные творческих волнений, поисков, радости первооткрывателя…

Да, об Анри Беккереле заговорили. Это было безграничное признание, завоеванное истинным открытием! И если рентгеновские лучи в самом начале затмевали славу беккерелевых лучей, то теперь открытие радия придало им особое значение. В научных кругах авторитет Анри Беккереля необыкновенно возрос. Его избирают действительным членом Лондонского Королевское общества. Парижская академия наук присуждает Беккерелю все знаки отличия, которыми она располагает. А в 1907 году Академия наук избирает его своим представителем на общем Собрании пяти Академий Франции которое происходило обычно под куполом Серронны.

На другой день после своего избрания Анри Беккет рель выступил на заседании Академии наук с лекцией о развитии человеческих знаний от Фалеса до Лейбница. Он показал историю развития атомистических идей великих мыслителей древности, которые в противоположность современным научным методам не стремились подчинить контролю свои концепции и выводы, сделанные при наблюдении над Вселенной. Ученый отметил экспериментальный характер современной науки.

Анри Беккерель всегда придавал большое значение эксперименту, и его научная деятельность явилась живым свидетельством этого. Так в конце жизни к Анри Беккерелю пришла слава.

Но, несмотря на это, Анри Беккерель, как и подобает истинному ученому, остается скромным человеком, безраздельно отдающим себя науке. Он живет просто и, как и все Беккерели, находит огромное удовлетворение в своих научных исследованиях, результаты которых вознаграждают его за все труды. Ему всего 55 лет, он кажется полным сил и строит новые творческие планы. И лишь близкие знают, что усталость дает о себе знать все чаще и чаще.

29 июня 1908 года состоялось Годичное собрание Академии наук, на котором сорока девятью голосами из пятидесяти одного Анри Беккереля избирают непременным секретарем физического отделения.

Стояло жаркое лето 1908 года. Закончив дела, Беккерель уехал из душного Парижа в Круазик, в устье Луары, где он всегда отдыхал. Беккерель очень любил эти места, когда-то описанные Бальзаком. Его всегда привлекали контрасты Круазика: полустров, утопающий в фиалках, и грустные болота Бретани. Именно здесь, после короткой болезни, 25 августа 1908 года Анри Беккереля не стало.

Его похоронили 29 августа в церкви Сен Пьер де Шело. Тысячи парижан пришли сюда, чтобы проститься с тем, кто умер бессмертным.

От имени Академии наук выступил Гастон Дарбу, первый воспитатель Беккереля по лицею. Его наставник, коллега и друг. Он говорил об открытии Беюкереля, которое «предохранит навсегда от забвения его имя».

Президент Бушар произнес краткую речь, в которой отметил, что Анри Беккереля отличали «знания, приветливость, авторитет и, наконец, большое имя ученого. Он получил от своего отца, своего деда наследство, которое он обогатил своими собственными работами и блеском бессмертного открытия» *.

[* Trans. Chem. Soc, 101, 2005 (1912).]

На открытом заседании Академии наук, 31 августа, были оглашены многочисленные соболезнующие телеграммы, присланные из Англии, Германии, Италии от отдельных крупных физиков. Было зачитано завещание Анри Беккереля, который передавал Академии наук 100 000 франков для «(использования их в целях прогресса науки».

Научная деятельность Беккерелей продолжалась на протяжении почти всего XIX века. Неожиданная смерть Анри Беккереля не прервала существование этой славной династии – дело отца продолжил физик Жан Беккерель, сын, внук и правнук трех академиков. Исследования в этой новой области физики продолжались.

Итак, можно перевернуть первую страницу книги, название которой «Радиоактивность». И хоть не стало «одного из великолепных умов, которые освещали все, за что они брались», дело Анри Беккереля продолжили другие ученые, вписавшие в нее свои победы.