В истории человечества интересны не имена государей и не даты их правления (хотя представить себе историю без них довольно трудно). В истории мы стремимся проследить рождение, расцвет и упадок цивилизаций, эволюцию и существо идей, которые столетиями направляют волю людей, мы хотим понять причины обновления идей и обстоятельства их угасания. Точно так же история физики — это не просто хронологически упорядоченный набор фактов, а связная картина возникновения и развития идей, без которых наука может показаться изощренным набором опытов и чисел, формул и понятий. Истины плодотворны только тогда, когда между ними существует внутренняя связь, а связь эту можно проследить только в развитии.
Для физика история его науки — необходимый элемент образования, без которого он рискует остаться ремесленником. Чтобы понять законченность и красоту построений современной физики, необходимо проследить их истоки и путь развития. Только после этого они смогут стать вам близкими и понятными. Память о первых шагах науки никогда не тускнеет и дорога нам, как воспоминания детства.
Знаменитый математик Феликс Клейн говорил как-то, что самый быстрый и надежный способ овладеть любой наукой — пройти самому весь путь ее развития. Это не самый простой способ, но самый интересный, и мы избрали именно его.
СПЕКТРЫ
Солнечный луч над колыбелью ребенка во все времена был символом покоя. Но луч несет с собой не только ласковое тепло: в нем заключена обширная информация об огненных
24
бурях и взрывах на Солнце, об элементах, из которых оно состоит,— надо только научиться ее понимать. Если пропустить луч Солнца через призму, то позади нее он «дробится» в набор разноцветных полос. Возникает спектр — явление всегда удивительное, хотя за двести лет к нему основательно привыкли. На первый взгляд, между отдельными частями спектра нет резких границ: красный постепенно переходит в оранжевый, оранжевый в желтый и т. д. Так и думали до тех пор, пока в 1802 г. английский врач и химик Уильям Хайд Волластон (1766—1828) не разглядел его более пристально. Он построил первый спектроскоп со щелью и благодаря ему обнаружил несколько резких темных линий, которые без видимого порядка пересекали спектр Солнца в разных местах. Он не придал им особого значения, полагая, что их появление зависит либо от призмы, либо от источника света, либо от других .побочных причин. Да и сами линии считал интересными только потому, что они отделяют друг от друга цветные полосы спектра. Впоследствии эти темные линии назвали фраунгоферовыми, как это часто бывает, по имени их настоящего исследователя, а не первооткрывателя.
Иосиф Фраунгофер (1787—1826) прожил недолго, но у него была удивительная судьба. В 11 лет, после смерти родителей, он пошел в ученье к шлифовальных дел мастеру. Работать приходилось так много, что на школу уже не оставалось времени, и потому до 14 лет он не умел ни читать, ни писать. Однажды дом хозяина рухнул, и Фраунгофера с трудом извлекли из-под его обломков. Случилось так, что как раз в этот момент мимо ехал наследный принц. Он пожалел юношу и вручил ему значительную сумму денег. Их оказалось достаточно, чтобы Иосиф смог купить себе шлифовальный станок и даже начать учиться грамоте.
То было время наполеоновских войн и больших перемен в Европе. А Фраунгофер между тем в заштатном городке Бенедиктбейрене шлифовал оптические стекла и тщательно изучал темные линии в спектре Солнца. Он насчитал их там 574, дал главным из них названия и указал их точное местоположение в спектре. Постепенно он убедился, .что положение их было строго неизменным, и с успехом использовал этот факт для контроля качества ахроматических линз: недаром телескопы Фраунгофера славились по всей Европе.
Среди многочисленных линий солнечного спектра Фраунгофер особо отметил несколько наиболее ярких, одна из которых — резкая двойная D-линия — всегда появлялась в желтой части спектра. В дальнейшем он обнаружил, что в
спектре пламени спиртовки в том же месте шкалы спектроскопа видна точно такая же двойная, но уже не темная, а ярко-желтая линия. Смысл и значение этого наблюдения оценили только много лет спустя.
В 1819 г. Фраунгофер переехал в Мюнхен, стал там профессором, членом Академии наук и хранителем физического кабинета. Продолжая свои исследования темных линий в спектре Солнца, он убедился, что их причина — не оптический обман, а сама природа солнечного света. Побуждаемый странной природой этих линий к дальнейшим наблюдениям, он открыл их затем в спектре Венеры и Сириуса. Иосиф Фраунгофер умер и похоронен в Мюнхене в 1826 г. На его могиле — надпись: «Approximavit sidera» — «Приблизил звезды». Но лучший памятник ему — его открытия.