Вильям Сибрук - Роберт Вильямс Вуд. Современный чародей физической лаборатории

Он ответил: «Да…, но я забыл сказать вам, что я теперь там сенатор…»

«Какой сенатор?»

«Я — римский сенатор, в тоге, с золотым венком и всем прочим…»

«Каким образом?»

«Это, — сказал он, — случилось несколько лет позднее, после того как я перешел в университет Джона Гопкинса и купил участок и дом в Ист Хэмптоне. Вы знаете, что Альберт Хертер уже много лет имеет здесь дачу и студию. Однажды он пришел ко мне и спросил меня, соглашусь ли я позировать ему. Я сказал, что это зависит от позы, в которой он меня хочет писать. Он сказал, что пишет картину для здания управления штата в Мэдисоне, в Висконсине, и хочет, чтобы я изобразил римского сенатора. Я позировал ему в тоге, с золотым венком на голове. Он нарисовал меня очень похоже, включая даже вихор черных волос, который торчал у меня на лбу, — довольно странная прическа для римского сенатора. Позднее я видел картину — она занимает всю стену апелляционного суда. Сенаторы сидят полукругом, а я впереди встречаю римского генерала с его свитой, несущей военные трофеи. Один из теперешних членов Отделения физики сказал мне, что они всегда водят приезжающих физиков посмотреть на этот „устрашающий пример“ того, что может случиться с молодым преподавателем».

ГЛАВА СЕДЬМАЯ

Вуд начинает свои знаменитые спектроскопические работы, становится дедушкой Микки-Мауса и читает доклад в Лондонском Королевском Обществе

Первое и окончательное решение молодого профессора Вуда — сделать физическую оптику своей главней областью науки — пришло странным образом, в конце первого года в Мэдисоне. Профессор Сноу попросил его взять на себя чтение курса лекции по этой дисциплине, которую Вуд никогда раньше не изучал. Он охотно согласился и начал читать, держась сначала «только на шаг впереди своих студентов». Он говорит, что когда звонил звонок в конце лекции, он почти целиком исчерпывал свои знания темы. Но скоро он начал набирать темп. Он читал текущую литературу по физике и обнаружил, что открываются целые области оптики, о которых ничего не говорится в учебнике, которым он пользовался, — «Теория света» Томаса Престона. В конце года он уже настолько знал предмет, что понял, что Престон отстал от жизни по крайней мере на десять лет. Тогда он решил — сделать физическую оптику своей специальностью и самому написать учебник по ней!

Нужно долго искать другой пример такой научной самонадеянности. Но вся штука в том, что он сделал то, что задумал, — и монументальный труд стоит перед нами, в третьем, пересмотренном издании, переведенный на немецкий, французский, русский и другие языки, и является одной из основных книг по данной дисциплине. Чтобы написать книгу, потребовалось пять лет, и она появилась, когда Вуд уже перешел в университет Дж. Гопкинса. Вместе с этим, он сразу же погрузился в исследовательскую работу, которая сделала его известным во всем мире, а в местной печати дала ему прозвище «Висконсинского колдуна».

Чем же была отрасль науки, которую выбрал Вуд? Физическая оптика — научное название той области, которая объединяет знания, методы и ресурсы физики, связанные с исследованием свойств и природы света, а также его применений. В этом смысле «физическая оптика» так же стара, как первая мысль человека о причине радуги. Как настоящую науку ее следует начинать с Исаака Ньютона, который впервые доказал, что призма разлагает белый свет на его «простые» цвета, при соединении вновь слагающиеся в белый световой луч. Он же открыл многое другое, касающееся света. Почти два века после Ньютона ученые занимались основными свойствами обычного света. Они измерили его скорость в пространстве. Они изучили, как преломляется световой луч, проходя через различные среды, такие, как стекло, кварц, вода, цветные растворы, — нашли законы этого преломления. До Ньютона, сам Ньютон, а впоследствии многие заметили, что луч света загибается, пройдя через узкую щель, и что ни одна тень, если ее внимательно исследовать, не имеет резкой границы — и назвали это явление дифракцией. Изучено было также явление интерференции, состоящее в том, что два родственных, когерентных луча, возникшие от расщепления одного первоначального луча, взаимодействуют один с другим, и в результате наступает полная темнота или ненормально яркий свет. В середине девятнадцатого века уже достаточно знали о свете, чтобы утверждать, что свет, лучистая теплота, электрическое и магнитное поле — родственные явления: свет — это электромагнитные волны в гипотетической среде, названной эфиром, отличающиеся друг от друга только длиной волны, или, что то же самое, частотой колебания.

Классическая теория света была вполне законченной задолго до появления на сцену Вуда. Но в 1859 году открылись новые широкие возможности в физической оптике — спектроскоп был впервые применен для исследования химической природы вещества. Это открытие Бунзена и Кирхгофа сделало спектроскоп одним из главных инструментов современной науки и особенно укрепило практическое положение физической оптики. Свет стал не только объектом исследования, но и мощным орудием исследования природы физического мира. Малейшие следы веществ открывались по спектру, и самые далекие звезды и туманности обнаруживали свой химический состав и даже свои скорости и направление движения, если изучать их спектры. Развиваясь, эта отрасль науки усложнялась — обнаружилось, что одно и то же вещество давало различные спектры, в зависимости от своего физического состояния. Таким образом, спектральный анализ открывал не только химический состав, но и физическое состояние, в котором находится вещество.

Когда Вуд появился на сцене, в конце девятнадцатого столетия, физическая оптика переживала этап весьма бурного развития, как и вся, впрочем, физика в целом. Роль Вуда — смелый эксперимент: его работы нередко бросали вызов формулам теоретиков или же, наоборот, блестяще подтверждали их. Его первая работа по физической оптике дает этому блестящий пример, поясняя также исключительную широту его «специальной» науки. Вот рассказ Вуда:

«Полное солнечное затмение 28 мая 1900 года поставило передо мной задачи, решение которых можно рассматривать как мой первый вклад в физическую оптику. То, что было до этого, шло более по линии демонстраций или истолкований. Морская обсерватория в Вашингтоне пригласила меня принять участие в ее экспедиции по наблюдению затмения, и я расположился с группой в Пайнхерсте (Северная Каролина), около середины пояса полного затмения, где его продолжительность была наибольшей. Здесь я впервые наблюдал солнечную корону и красные языки раскаленного водорода, которые полыхали на краю солнечного диска. Меня особенно интересовал их спектр. Как раз перед полным затмением, когда край солнца вот-вот исчезнет за Луной, можно секунду или две наблюдать огненный полумесяц, который, если его рассматривать с помощью призмы или дифракционной решетки, распадается на спектр цветных полумесяцев, разделенных темными интервалами разной ширины. Это — так называемый спектр „вспышки“ хромосферы, т.е. оболочки светящихся раскаленных паров металлов, которой окружено солнце. Поглощение этой атмосферой накаленных паров еще более интенсивного и яркого излучения поверхности жидкого „ядра“ солнца дает в солнечном спектре темные линии, видимые в спектроскоп. Эти линии — не совершенно черные, а содержат менее яркий свет раскаленного пара.