Детство и учеба
Вильгельм Конрад Рентген родился 27 марта 1845 года в городе Леннеп, который сегодня относится к Ремшайду. Он был единственным ребенком у представителя высшего среднего класса, фабриканта и торговца тканями Фридриха Конрада Рентгена и его жены Шарлотты Констанце, урожденной Фровейн, родом из Амстердама. По экономическим причинам семья переехала в Апелдорн в Нидерландах в 1848 году. Другой причиной переезда, вероятно, было то, что мать будущего лауреата Нобелевской премии была голландкой.
В биографической справке, написанной Рентгеном в 1869 году, указано, что он посещал начальную и среднюю школы в Апельдорне до 1861 года. До 1862 года он посещал институт Мартинуса Германа ван Дорна «Kostschule», частную начальную школу. В декабре 1862 года Вильгельм Конрад Рентген переехал в Утрехт и в 1863 году посещал небольшую государственную школу, в которую принимали мальчиков в возрасте от 14 до 18 лет для подготовки их к технической профессии. Там он обычно получал хорошие оценки, но в табелях успеваемости его прилежание считалось слишком умеренным. По дисциплинарным причинам, из-за того, что его приняли за автора карикатуры на своего классного руководителя, он был исключен из школы без окончания.
Хотя впоследствии он восполнил свои языковые навыки, ему не удалось сдать вступительный экзамен «examen admissionis» в университет, что было возможно в Нидерландах, но в 1865 году он прошел курсы по биологии (ботаника, зоология), математике, физике и химии в качестве приглашенного студента в Утрехтском университете.
Рентген, который связывал свое родство с инженером первого парохода на Рейне с увлечением механическими навыками и конструированием, начал учиться в Швейцарском федеральном технологическом институте Цюриха (ETH Zurich) в качестве обычного студента 23 ноября 1865 года. Это стало возможным потому, что в Политехническом институте решающим был вступительный экзамен, а не подтверждение степени. Там он получил диплом инженера-механика 6 августа 1868 года. В последующее время он закончил аспирантуру по физике у Августа Кундта, который был старше его на шесть лет, и стал его ассистентом. В июне 1869 года он получил степень доктора физики в Цюрихском университете, его диссертация называлась «Исследование газа» (Studien über Gase).
Вильгельм Конрад Рентген: биография
Великий ученый был единственным ребенком в семье. Его отец был купцом и производил одежду. Мать была уроженкой Амстердама. В 1848 г. семья переехала в Нидерланды. Свое первое образование Рентген Вильгельм получил в школе Мартинуса ф. Дорна. В 1861 г. начал обучение в Утрехтской Технической школе. Однако спустя 2 года был отчислен из-за отказа выдать студента, нарисовавшего карикатуру на преподавателя. В 1865 Вильгельм попытался поступить в Утрехтский университет. По правилам, однако, его не могли зачислить. После этого Вильгельм сдал экзамены в Цюрихский политехнический институт. Здесь он поступил на отделение механической инженерии. В 1869 Рентген, получив степень доктора философии, выпускается из учебного заведения. Наука стала единственным делом, которым хотел заниматься Вильгельм Рентген. Биография ученого является примером того, насколько упорным может быть человек, стремящийся достичь поставленных целей.
Научная карьера и жизнь
После этого, в 1870 году, он вместе с Августом Кундтом, по совету которого Рентген решил изучать физику, отправился в Вюрцбург в качестве ассистента «Физического кабинета» в здании старого университета на Домершульштрассе. В Вюрцбурге он опубликовал свою первую работу в качестве ученого в журнале «Анналы физики и химии». В июле 1870 года он присоединился к Физико-медицинскому обществу в Вюрцбурге. 19 января 1872 года в Апельдорне он женился на Анне Берте Людвиг (1839-1919), дочери трактирщика из Цюриха.
1 апреля 1872 года он вместе с Кундтом перешел в Университет кайзера Вильгельма в Страсбурге. Рентген хабилитировался в Страсбурге в 1874 году и первоначально поселился там в качестве частного лектора 13 марта 1874 года. Ранее Вюрцбургский университет отказал ему в абилитации, поскольку он не сдал экзамен на аттестат зрелости. С 1 апреля 1875 года он работал доцентом физики и математики в сельскохозяйственной академии Хоэнхайм под Штутгартом. По просьбе своего бывшего академического учителя и покровителя Кундта, Рентген получил должность доцента физики в Страсбурге с 1 октября 1876 года.
Его назначение на должность полного профессора в Гиссене 1 апреля 1879 года впервые в его научной карьере дало Рентгену фиксированную зарплату. В 1887 году Рентгены взяли в свой дом шестилетнюю Жозефину Берту (1881-1972), дочь брата Анны Рентген — Ганса Людвига, родившуюся в Цюрихе 21 декабря 1881 года. Позже они усыновили ребенка, которого назвали Жозефина Берта Донгес-Рентген после свадьбы в Мюнхене 6 марта 1909 года.
Принц-регент Луитпольд назначил Рентгена преемником Фридриха Кольрауша в Вюрцбурге 31 августа 1888 года. Там Рентген 1 октября 1888 года занял должность полного профессора Вюрцбургского университета.
Рентген отклонил вызовы в Йене и Утрехте. В 1893 и 1894 годах он был избран ректором университета в Вюрцбурге. В 1895 году, еще до своего знаменитого открытия, он отказался от предложения перейти во Фрайбургский университет, а четыре года спустя — от предложения стать преемником Густава Генриха Видеманна в Лейпциге.
В Вюрцбурге, 8 ноября 1895 года, Рентген совершил свой величайший научный подвиг: открытие того, что он назвал «рентгеновскими лучами», которые получили название «Röntgenstrahlen» на немецком языке, в то время как в английском их продолжали называть рентгеновскими лучами. 22 декабря 1895 года он использовал их, чтобы сделать снимок руки своей жены, на котором четко видны кости и обручальное кольцо.
На лекции перед кайзером Вильгельмом II 12 января 1896 года Рентген публично представил свое открытие, а 23 января, по случаю заседания Вюрцбургского физико-медицинского общества, он прочитал лекцию для восторженной аудитории из всех кругов науки и общества в переполненном лекционном зале Физического института. После лекции анатом Альберт Кёлликер предложил переименовать «рентгеновские лучи» в «Röntgen»s sche Strahlen» (или «рентгеновские лучи»), что было быстро принято собранием под председательством Карла Бернхарда Лемана.
С 1 апреля 1900 года Рентген был полным профессором физики в Мюнхенском университете. Там он возглавил Физический институт университетского города, а также стал консерватором Физико-метрономического института государства. Среди его учеников по Мюнхену был Петер Прингсхайм, который впоследствии стал профессором физики в Берлине.
Вильгельм Конрад Рентген был награжден медалью Барнарда в 1900 году. В 1901 году он стал первым лауреатом Нобелевской премии по физике «в знак признания выдающихся заслуг, которые он приобрел благодаря открытию лучей, названных в его честь».
В сентябре 1914 года Гехаймрат Рентген был одним из подписантов Манифеста 93 интеллектуалов «К миру культуры!», о чем впоследствии сожалел. Он также пожертвовал награжденную им английскую медаль Румфорда в качестве поддержки военных усилий Германии.
В 1919 году жена Рентгена умерла после долгой и тяжелой болезни. В том же году он был назначен почетным членом Немецкого физического общества. 1 апреля 1920 года он ушел в отставку с должности профессора Мюнхенского университета.
Обнаружение феномена
После назначения на пост ректора Рентген Вильгельм принялся за экспериментальные исследования электрического разряда в вакуумных стеклянных трубках. В начале ноября 1895 г. он работал в лаборатории и изучал катодные лучи. Ближе к полуночи, чувствуя усталость, Рентген собрался уже уходить. Оглядев помещение, он выключил свет и уже почти закрыл дверь, как вдруг увидел в темноте светящееся пятно. Это был свет от экрана из синеродистого бария. Ученый задался вопросом о том, как это получилось. Электрический свет не давал такого свечения, солнце уже давно село, катодная трубка была выключена, более того, прикрыта картонным черным чехлом. Ученый задумался. Он еще раз посмотрел на трубку. Оказалось, она была включена. Нащупав рубильник, он выключил ее. Свечение исчезло. Рентген включил рубильник. Свечение появилось. Так он установил, что излучение исходит от трубки. Непонятно было, каким образом оно стало видимым. Ведь трубка была накрыта. Обнаруженный феномен Рентген Вильгельм назвал Х-лучами. Оставив картонный чехол на трубке, он стал перемещаться по лаборатории. Оказалось, что 1.5-2 метра для обнаруженного излучения не преграда. Оно легко проникает через станиоль, стекло, книгу. Когда же рука исследователя оказалась на пути излучения, он увидел очертание костей своей кисти. Рентген бросился к шкафу с фотопластинками. Он хотел закрепить увиденное на снимке. В ходе дальнейших исследований Рентген обнаруживает, что излучение засвечивает пластинку, оно не расходится сферически, а имеет определенное направление. Только к утру ученый вернулся домой. Следующие 50 дней велась напряженная работа. Он мог бы сразу предать гласности свое открытие. Однако ученый считал, что большее впечатление произведет сообщение, содержащее сведения и о природе излучения. Поэтому он хотел сначала изучить свойства лучей.
Награды
Рентген отличался скромностью и честностью. Подтверждением тому является его отказ от дворянского титула, пожалованного ему принцем-регентом Баварии за его достижения в научной деятельности. Однако Нобелевскую премию Рентген принял. Но приехать на церемонию вручения отказался, ссылаясь на занятость. Стоит сказать, что награда Рентгену стала первой в истории ее присуждения за достижения в области физики. Ему отправили ее почтой. Во время войны германское правительство обратилось к населению за финансовой помощью. Люди отдавали свои деньги и ценности. Не стал исключением и Вильгельм Рентген. Нобелевская премия была в числе его ценностей, отданных добровольно правительству.
Второе сообщение
Оно было обнародовано в 1896 г. В нем Рентген описал исследования ионизирующего воздействия излучения и возбуждение его разными телами. Ученый констатировал, что не было ни одного твердого вещества, в котором не возникало бы этого свечения. В ходе исследований Рентген изменил конструкцию трубки. В качестве катода он использовал вогнутое алюминиевое зеркало. В центре его кривизны под углом 45 градусов к оси помещалась платиновая пластина. Она выступала как анод. Из него выходили Х-лучи
Для их интенсивности не столь уж важно, является ли участок возбуждения анодом или нет. В результате Рентген установил основные конструктивные черты новых трубок
Преподавательская деятельность
Успешно защитив диссертацию, Рентген Вильгельм становится ассистентом университета в Цюрихе, а впоследствии в Гиссене. С 1871 по 1873 г. он работает в Вюрцбурге. Спустя время вместе с Августом Адольфом (его профессором) переходит в Страсбургский университет. Здесь Рентген работал в течение пяти лет лектором. В 1876 г. он стал профессором. В 1879 г. его назначают на кафедру физики в Гиссенском университете. Впоследствии он стал её руководителем. В 1888 г. Вильгельм возглавил кафедру университета Вюрцбурга. В 1894 г. он стал ректором. Последним местом работы была кафедра физики Мюнхенского университета. Достигнув возраста, предусмотренного в правилах, он передал руководство В. Вину. Однако продолжал работу на кафедре до конца жизни. Скончался великий физик Вильгельм Рентген в 1923 г., 10 февраля, от рака. Его похоронили в Гиссене.
Описание свойств
В рамках исследования один из ключевых вопросов, которые ставил Рентген, касался природы новых лучей. В ходе экспериментов он установил, что они не являются катодными. Учитывая их интенсивное химическое воздействие и свечение, ученый предположил, что это разновидность ультрафиолетового света. Но в таком случае возникают некоторые неясности. В частности, если Х-лучи относятся к ультрафиолетовому свету, то они должны обладать рядом свойств:
- Не поляризоваться.
- При переходе в воду, алюминий, сероуглерод, каменную соль, цинк, стекло и прочие материалы из воздуха не испытывать заметного преломления.
- Не иметь сколько-нибудь заметного отражения от этих тел.
Кроме этого, их поглощение не должно зависеть ни от каких свойств материала, кроме его плотности. Основываясь на результатах исследований, таким образом, нужно было принять, что эти УФ-лучи ведут себя несколько иначе, чем уже известные инфракрасные и ультрафиолетовые. Но ученый не мог этого сделать и продолжил поиск объяснения.
Сложности исследования
Рентгену не удавалось обнаружить отражения или преломления лучей. Но он установил, что, если отсутствует правильное отражение, все же разные материалы относительно свечения ведут себя аналогично мутным средам, реагирующим на свет. Ученый, таким образом, смог определить факт рассеяния лучей веществом. Но все попытки выявить интерференцию давали отрицательный результат. Аналогичным образом обстояло дело и с исследованием отклонения излучения магнитным полем. По полученным результатам ученый сделал вывод, что свечение не идентично катодному. Но при этом излучение возбуждается им в стеклянных стенках трубки.
Память
Одним из первых памятников Рентгену стал цементный бюст, установленный в конце января 1920 г. в Петрограде. Постоянный бронзовый монумент появился в 1928 г., 17 февраля. Памятник установлен перед Центральным НИИ рентгено-радиологического института, который в настоящее время является кафедрой рентгенологии при Санкт-Петербургском государственном медицинском университете им. ак. И. П. Павлова. После смерти ученого в 1923 г. его имя было присвоено улице Петрограда. В честь физика назван химический элемент, порядковый номер которого — 111. Его имя присвоено единице экспозиционной дозы ионизирующего фотонного излучения. В 1964 г. в честь ученого был назван кратер на обратной стороне спутника Земли. На многих языках, в частности немецком, русском, финском, датском, голландском, сербском, венгерском и пр., излучение, которое было открыто физиком, называется рентгеновским или просто рентгеном. Наименования научных методов и дисциплин, в которых оно используется, также являются производными от имени ученого. Например, существует рентгенология, рентгенография, рентгеновская астрономия и пр.