Первые годы работы профессором в университете Джона Гопкинса. Важные открытия. Прометеевское празднование открытия
После смерти знаменитого и грубоватого Генри Роуланда в университете Дж. Гопкинса в 1901 году Вуду была предложена должность «полного» профессора (заведующего кафедры) экспериментальной физики, которую он принял. Это было высокой честью для столь молодого человека, как бы гениален он ни был. Гертруда поехала в Балтимору и выбрала старый дом на улице Св. Павла, бывший современником события, когда сторонники выделения южных штатов забросали камнями Массачусетский полк, направлявшийся в Вашингтон. Затем, по возвращении в Мэдисон, они упаковали мебель и послали ее в Балтимору, на попечение агента, который должен был расставить ее в доме. Семья прибыла в Балтимору в конце сентября. Они отперли балтиморский дом, распаковали огромный ящик, заключавший в себе «Стэнли Стимер», и он запрыгал по булыжнику, которым тогда был вымощен весь город. Вода из домов стекала прямо на улицу, и в дни стирки голубой ручеек вытекал из-под каждых ворот и дальше по мелкой канавке вдоль тротуара. Свободно лежавшие кирпичи действовали, как хороший насос, выбрасывая струю грязной воды внутрь ваших брюк почти до колена, если наступить на них. Вуд назвал их «купальными кирпичами». В аллеях и некоторых улицах на переходах были положены большие камни, по. которым можно было перебираться, не замочив ног, в сильный дождь, и на которых бросало «Стэнли Стимер». О своей работе у Дж. Гопкинса Вуд, рассказывает так:
«Моя преподавательская работа была очень легкая — всего три лекции в неделю по физической оптике, такие же, как в Мэдисоне, и практически все свое время я отдавал исследованиям, частью вместе со студентами, окончившими и оставленными при университете и работавшими на соискание степени доктора. Вместе с Дж. X. Муром я исследовал зеленую флуоресценцию натрия, применяя более мощные спектроскопы, чем те, которыми я располагал в Мэдисоне. Работа шла очень хорошо, и позднее выяснилась большая важность наблюдавшегося нами явления. Вместо того чтобы освещать пары в маленькой стеклянной колбочке белым светом, как я делал в Мэдисоне, мы „обстреливали“ их лучами разного цвета, полученными при помощи комбинации линз и призм, называемой монохроматором, которая выделяет из солнечного света очень узкую полосу спектра и проецирует луч „чистого“ цвета в желаемую точку. Мы нашли, что, если пар металла был освещен голубым светом, он излучал желтые лучи флуоресценции, но если луч монохроматора меняет окраску на голубовато-зеленую, зеленую и желто-зеленую, область максимальной интенсивности спектра флуоресценции сдвигается в сторону возбуждающего света и, в конце концов, совпадает с ним, причем у нас было подозрение, что излучение начинает захватывать и „другую сторону“ спектра. Это было нарушением закона Стокса, который утверждает, что свет, излучаемый флуоресцирующими веществами, всегда имеет длины волн большие, чем возбуждающий, т.е. находится по „красную“ сторону спектра от него. Много лет позже такая необычная флуоресценция была очень легко обнаружена в опытах, которые я провел с парами натрия и йода, и открытие получило значительную важность для теории молекулярных спектров.
Во время исследования паров натрия я работал еще над несколькими проблемами — в частности над оптическими свойствами химического соединения. со страшным длинным названием — паранитрозодиметиланилина. Это было одно из веществ, которое мы изготовляли десять лет назад, слушая курс органической химии профессора Ремсена. Ярко-зеленые хлопья кристаллов с металлическим блеском показались мне интересными, и я сохранил их в склянке. Читая лекции в Мэдисоне, я дошел до темы аномальной дисперсии, обусловливаемой сильно поглощающими средами. Призма, изготовленная из такого вещества, дает спектр, в котором цвета расположены не в том порядке, как в радуге или спектре стеклянной призмы, причем наибольшие отклонения в обратную сторону получаются для цветов, близких к концам полосы поглощения. Это явление обычно демонстрировали и изучали на растворах анилиновых красок в пустотелой стеклянной призме. Мне пришло в голову, что если бы расплавить чистую краску и залить между стеклянными пластинками, наклоненными друг к другу под малым углом, эффект будет гораздо больше. Я попробовал осуществить это с кристаллами цианина — краски, которую употребляют для сенсибилизации фотопластинок к инфракрасным лучам. Цианин легко плавился и давал прекрасные призмы, которые были чрезвычайно эффективны. Затем я попробовал около пятидесяти других красок без единого удачного результата. Они разлагались и превращались в губчатую черную массу, не расплавляясь, и мне не удалось найти больше ни одного вещества, которое бы подходило к моим требованиям. Даже цианин, изготовленный другими заводами, не плавился. Мне явно повезло с выбранной краской. Эрлих сделал 605 неудачных препаратов, прежде чем получил знаменитый 606-й. У меня же за одним успехом последовало пятьдесят неудач! Просматривая препараты, сделанные много лет назад по курсу Ремсена, я наткнулся на зеленые хлопья нитрозодиметиланилина. Эти зеленые кристаллы плавились при низкой температуре и давали замечательные призмы, которые пропускали красные, оранжевые, желтые и зеленые лучи в обычном порядке, но давали спектр в пятнадцать раз длиннее, чем стеклянная призма с таким же углом. Более того, в растворе вещество сильно поглощало фиолетовые лучи, но пропускало ультрафиолетовые и, комбинируя его с плотным синим кобальтовым стеклом, я получил то, что долго и напрасно искали — светофильтр, непрозрачный для видимого света и пропускающий ультрафиолетовые лучи. С помощью этого фильтра я сделал первые ландшафты и снимки Луны в ультрафиолетовых лучах, и на осеннем заседании Национальной Академии в Балтиморе в. 1902 году продемонстрировал, что можно сделать с помощью того, что теперь называют „черным светом“. Заседание происходило в аудитории физического отделения, и после демонстрирования различных фотоснимков, сделанных только в ультрафиолетовых лучах, комната была совершенно затемнена, и невидимые лучи от дуговой лампы в светонепроницаемом железном ящике выходили через окошечко, закрытое фильтром, непрозрачным для видимого света. Белая фарфоровая пластинка, поставленная у самого окошка, была невидима. Лучи фокусировались большой линзой на кристаллы азотнокислого урана, который при этом сиял ярким желто-зеленым светом, настолько ярким, что при нем можно было читать. Газеты, говоря об этих опытах, отмечают, что они „были встречены взрывом аплодисментов, что не часто бывает на ученых заседаниях академии“».
Вуд никогда не упускал случая показать красивый опыт подобного рода, но они нисколько не мешали его исследованиям в лаборатории. Только за 1902 год в Philosophical Magazine появилось десять его статей, и один немецкий физик писал в это время своему другу в Америку: «Вуд — плодовит, как кролик».
Летом 1902 года семья Вуда поехала в Сан-Франциско погостить у родителей Гертруды, которые продали дом в Росс Валлей и поселились на Тэйлор-стрит, 1312. В середине июля ожидалось новое пополнение семейства, и Гертруда настаивала, что это как раз подходящее время для Роберта посетить Гавайские острова, где он давно хотел побывать, — ведь там долго жил его отец. Протесты Вуда — что это подлость, покидать свою жену в такое время были отвергнуты ею, как «чепуха», и она в конце концов уговорила его. Она сказала, что будет себя прекрасно чувствовать с матерью, нянькой и доктором. В то время детей рожали дома. Родильные дома были еще неизвестной роскошью. Вуд рассказывает:
«Итак, я оказался на пароходе, выходившем через „Золотые ворота“ Сан-Франциско. Гавайские острова в то время еще совершенно не были затронуты тем меркантилизмом, который их заполонил за последнюю четверть века. Можно было увидеть настоящие танцы „хула“, а теперь, как мне говорили, показывают, „просмотренный цензурой“ вариант, устраиваемый компанией Истмен-Кодак, и их танцуют для развлечения туристов каждый день перед отелями. У меня было двое друзей в Гонолулу, а через несколько дней их стало гораздо больше, так как меня пригласили на „пикник моу-моу“ в субботу. „Моу-моу“ — местное туземное „неглиже“ — одежда в виде длинного мешка из холстины с тремя дырами — для рук и головы. Когда мы подошли к большому дому в отдалении от берега, мне сообщили, что надо раздеться и облачиться в „моу-моу“ и больше ничего. В этом одеянии, доходившем до колен, вы играли в теннис или сидели за столиками с прохладительными напитками, а затем шли плавать на залив, потом обратно под деревья, где „мешки“ высыхали за несколько минут, потом опять напитки и новое купанье, затем обед в „моу-моу“ за длинным столом, с шампанским, потом — еще купанье, при лунном свете, и затем — „в кровать“ — все мужчины в одной большой комнате, все женщины — в другой, в удаленной части дома. Перед сном происходила „перекличка“, чтобы убедиться, что все налицо и никто не „загулял“ без разрешения.
Домашние пауки — ужасные созданья и живут в каждом доме или бунгало на островах. Они не ядовиты, и их никто не трогает, так как они уничтожают миллионы москитов и других насекомых. Тело их величиной с куриное яйцо, а волосатые ноги занимают площадь с порядочное блюдечко. Мне не сказали о них, когда я посетил кузена Гертруды на острове Хило, и, ложась спать, как раз, когда я собирался задуть свечу, я вдруг почувствовал, что мне на макушку свалилось что-то, живое, вроде лягушки, соскочило на пол и быстро скрылось под кроватью. Посмотрев на потолок, я обнаружил еще три таких же существа, выглядывавших из темных уголков. Это была атака похуже, чем в Омске, и я стал звать моего друга на помощь, так как не чувствовал себя в безопасности даже под сеткой от москитов, которая покрывала кровать. Он объяснил, что это — ручные домашние пауки, которые едят москитов, и что их можно кормить с руки. Только не с моей!
Я обнаружил, что „Royal Hawaiian Hotel“ стоял как раз на месте резиденции моего отца. Это было довольно непривлекательное пристанище для путешественников-коммерсантов, и теперь его заменили зданием, более подходящим для туристов. Самым щегольским отелем в то время был „Моана“ на берегу Вайкики — здесь я впервые познакомился с катаньем на досках по волнам. Позднее, когда мы в 1908 году купили летний дом в Ист Хэмптоне, я сделал такие доски для себя и друзей, и мы стали заниматься этим видом спорта. От нас он как эпидемия распространился по южному берегу Лонг-Айленда и по всей стране. Насколько мне известно, это было первое появление „досок“, на побережье Атлантического океана, и, хотя вполне возможно, что у меня было много предшественников, но до меня этот вид спорта не „прививался“, так же, как в случае с самодельными лыжами, когда мне было двенадцать лет.
Брэдфорд Вуд[23], в возрасте одного месяца, ожидал меня в Сан-Франциско, когда я возвращался обратно через Золотые Ворота, с корзиной тропических фруктов для его матери. Корзину конфисковали в таможне — тогда как раз начали бояться микробов».
Вернувшись в Балтимору осенью 1902 года, Вуд продолжал фотографировать Луну в невидимых лучах. Контраст между освещенными областями поверхности Луны и тенями получался гораздо сильнее, чем при снимках в видимом свете. При съемке «земных» ландшафтов в ультрафиолетовых лучах происходило обратное. Интересной особенностью видов, снятых при полном солнечном освещении, было почти полное исчезновение теней, показывавшее, что большая часть ультрафиолетовых лучей исходит из голубого неба, а не прямо от солнца.
Здесь же, в Ист Хэмптоне, он усовершенствовал метод, применяя кварцевую линзу, покрытую плотным слоем металлического серебра, который довольно хорошо пропускает узкую полосу спектра в ультрафиолетовой области и совершенно непрозрачен для других лучей. С помощью такого фильтра он открыл большую темную область вокруг лунного кратера Аристарха, невидимую простым глазом. Сравнительные опыты с «земными» веществами показали, что это — налеты серы. Немцы назвали эту область «Woodsches Fleck» (Пятно Вуда).
На снимке, сделанном через серебряный фильтр, человек, освещаемый солнцем, не имел тени, как Петер Шлемиль в сказке Шамиссо. Отдаленные холмы, видимые простым глазом, не были видны на снимках в ультрафиолетовых лучах — их закрывала дымка атмосферы. Позднее Вуд фотографировал с инфракрасным фильтром, который ясно вырисовывал отдаленные горы со всеми подробностями и тенями, в дни, когда дымка была настолько сильна, что делала их совершенно невидимыми простым глазом. Эти снимки, сделанные в 1908 году, являются первыми в мире фотографиями в инфракрасных лучах.
Летом 1903 года Вуды сняли коттедж в Норт-Хэвне (Мэйн), где многие из их новых друзей — жителей Балтиморы — проводили летний отпуск. Вуд с увлечением предался парусному спорту — либо в ялике доктора Стьюарта Пэтона, либо в собственной шлюпке, Норт-Хэвн — маленькая деревня на острове того же названия к югу от Пустынной Горы. На другом конце острова находился еще меньший поселок рыбаков — Палпит-Харбор. В этой деревне был изобретен общепринятый в наши дни перевод стрелки часов для экономии света. По крайней мере так утверждал Вуд, выступая несколько лет спустя на обеде в Лондонском Физическом обществе, когда этот вопрос горячо обсуждался в Англии. Вот как рассказывает об этом он сам:
«Однажды после обеда некоторые из нас решили прогуляться на другой конец острова в поселок. Когда мы пришли туда, деревушка была пуста, и только один старый рыбак чинил ловушку для раков, сидя на солнышке. Мы спросили у него, сколько времени, и он вытащил старые потертые часы в виде луковицы, и сказал: „Половина шестого“. — „Почему“? — удивились мы — „Сейчас не может быть так поздно. Мы вышли из Норт-Хэвна около трех часов, а досюда — всего четыре мили“. — „Ну, да, это так“, — пробурчал старик, — „только ведь у нас здесь часы спешат“. — „Что вы этим хотите, сказать?“ — спросили мы. — „А мы ставим свой часы на час впереди городских“ (под городом он подразумевал Норт-Хэвн). — „А какая же от этого польза?“, — удивились мы: „Не знаю“, — ответил он. — „Может быть, так как будто скорее наступает вечер! А потом, знаете ли, зимой женщины не отказываются вставать в половине пятого, но их ни за что не заставишь вставать в половине четвертого“.
Возвратившись осенью в Балтимору, Вуд продолжал работу с парами натрия. За счет субсидии в 500 долларов от института Карнеджи, он взял одного из своих бывших студентов в Мэдисоне, А. X. Пфунда,[24] в ассистенты на год, и, имея от матери еще тысячу на покупку необходимой аппаратуры, он начал атаку по совершенно новой линии — измерение дисперсии паров натрия с помощью интерферометра Майкельсона — дерзкое и вместе с тем деликатное дело. Это было самое значительное из его исследований того времени, и когда результаты были опубликованы в Соединенных Штатах, Великобритании и Германии, ученые всего мира поздравляли его. Лорд Кельвин — первый из британских физиков — написал ему теплое письмо, восхваляя его „изумительные и великолепные“ экспериментальные результаты. Много лет спустя, когда Карл Дарроу вручал Вуду медаль Айвса от Оптического 0бщества Америки, он сказал об этих опытах, что „выражение „опыт в стиле Вуда“ стало нарицательным по отношению ко всему, что носит черты необычайной изобретательности и эффективности, в особенности, если результаты достигнуты самыми простыми средствами“.
Ранним летом 1904 года семья Вудов отплыла из Балтиморы во Францию, направляясь прямо в Париж, чтобы посетить замужнюю сестру Гертруды, Агнесу Робинс. Робинсы жили на бульваре Монпарнас у Cafe du Dome, где Вуд впервые познакомился с жизнью парижских кафе Левого Берега. Лайонел Уолден, художник-маринист, Александр Гаррисон, Джим Уайлдер из Гонолулу и Джимми Сэлливан, все художники, втянули Вуда в приятное препровождение времени за столиками на улице против собора.
Вся компания, как Вуд узнал, собиралась на лето в Бег-Мей, курорт на морском побережье у Конкарно, в бретонскую рыбацкую деревню, и Вуды решили к ним присоединиться. Вуд купил двухцилиндровую туристскую машину „Даррак“, сиденья которой были обтянуты яркокрасной кожей. В заднее отделение надо было входить через маленькую дверцу изнутри. Эта же дверца была спинкой среднего сиденья, которое было подвешено к ней на петлях. Французы считали, что и в автомобиле у них должно быть что-то вроде „страпонтэна“.[25] Вуд назвал эту машину Darracket[26] за страшный треск двигателя.
Конкарно был раем для художников, с ярко раскрашенными лодками с их огромными цветными парусами и маленькими лодочками для ловли сардин, покрытыми вуалью голубых сетей, висевших на мачтах и реях. Вуд, который давно уже рисовал и писал акварелью, перешел на масляные краски и провел веселое лето, рисуя, купаясь и беседуя об искусстве со своими друзьями с Левого Берега.
В сентябре Вуд присутствовал на кембриджском заседании Британской Ассоциации прогресса науки. Лорд Рэлей пригласил его в „Терлинг“, свое имение недалеко от Уитхэма, где у него была своя частная лаборатория, и обещал, что там будет, в качестве гостей, несколько европейских физиков. Это был первый визит Вуда в английский „сельский“ дом. Для демонстрации различных явлений с парами натрия и изобретенной им дифракционной цветной фотографии он возил с собой большой чемодан со стеклянными трубками и колбами, резиновыми шлангами, линзами и призмами разных размеров, и длинной газовой горелкой, сделанной из железной трубы со множеством маленьких дырочек. Все эти странные предметы были завернуты в белье и старые тряпки — некоторые из них не особенно чистые. Все это он собирался открыть только в Кембридже. Как только Вуд приехал, лакей взял его багаж, а сам он присоединился к компании, сидевшей за чаем. Гостями были, кроме него, профессор Г. Кайзер из Бонна, один из крупнейших спектроскопистов Германии, и профессор Отто Луммер, другой известный физик из Бреславльского университета. Когда Вуд поднялся в свою комнату, чтобы одеться к обеду, он с ужасом обнаружил, что все его многочисленные резиновые трубки, стекло, железные и медные приспособления и приборы распакованы и уставлены аккуратными рядами на туалетном столике, рядом с гребенками и щеточками. Это было достойное зрелище! Старые тряпки и белье, в которые он заворачивал свои инструменты, он нашел в нижнем ящике шкафа для белья. Вуд рассказывает:
„Когда нас пригласили к обеду, ко мне подошла леди Рэлей и, дав понять, что я должен вести ее к столу, приняла предложенную мною руку.
Профессор Луммер с неудовольствием посмотрел на меня, рассматривая это как нарушение порядка старшинства и дерзость с моей стороны. Вероятно, в те годы, когда я учился, он уже был где-нибудь приват-доцентом. Затем он проявил еще большее негодование, когда мы увидели, как леди Рэлей рассадила гостей за столом. Карточка с моим именем лежала рядом с местом леди Рэлей. Луммер посмотрел на нее и, толкнув меня локтем, занял место, предназначенное мне, провозгласив довольно громко: „Мне кажется, здесь должен сидеть я“. Леди Рэлей пришла в ужас и посмотрела на меня извиняющимся и ироническим (по адресу Луммера) взглядом. „В таком случае — сказал я, направляясь к месту Луммера, — с разрешения леди Рэлей, я сяду здесь“. Я никогда не забуду выражения лица почтенного дворецкого, стоявшего за креслом леди Рэлей во время этой драмы.
Проснувшись на следующее утро очень рано, я задумал выйти в сад и сделать рисунок акварелью до завтрака. Окна были завешены тяжелыми занавесками, но сквозь них проходило вполне достаточно света, чтобы можно было одеться, и, так как для того, чтобы отодвинуть занавески, надо было сначала обнаружить какое-то скрытое приспособление, я начал одеваться в полумраке. Вдруг кто-то стукнул в дверь. На мне было нижнее белье и носки, но я быстро нырнул в кровать, натянул одеяло до подбородка и стал ожидать дальнейших событий. Еще раз стукнули в дверь, а потом она тихо отворилась, и в комнату на цыпочках вошел слуга. Я повернулся и попытался изобразить зевоту проснувшегося человека, хотя обычно просыпаюсь моментально, за долю секунды, даже если меня поднять среди ночи. Слуга бесшумно заскользил к окну и отодвинул занавески. Я опять зевнул и вытянул руки. „Доброе утро, сэр, и прекрасный день, сэр“, — сказал слуга, по обычаю всех слуг в Англии. „В какой воде вы хотите купаться, сэр?“ — „В холодной“, — сказал я. „Хорошо, сэр“, — сказал слуга и тихо исчез. Вдруг в комнату внесли огромный круглый таз, поставили посередине спальни и наполнили из бесчисленных кувшинов. „Может быть вы желаете еще чего-нибудь, сэр?“ — сказал слуга. — „Нет“, — ответил я выразительно, боясь, что он попробует вынуть меня из постели и искупать и при этом обнаружит, что я, очевидно, спал в нижнем белье. — „Хорошо, сэр. Благодарю вас, сэр“. Я выбрался из постели, разделся и занялся проблемой — как выкупаться в круглой жестяной лохани шести футов диаметром.
После завтрака лорд Рэлей повел нас в свою лабораторию, которая находилась во флигеле. Здесь я почувствовал себя „как дома“, так как все было похоже на мою собственную лабораторию: самодельные ртутные вакуум-насосы, стеклянные трубки, смонтированные на старых потрескавшихся деревянных досках. Большую роль играли щепки, веревочки и сургуч, что наполнило мою душу восхищением — я понял, что именно с этой простой аппаратурой первый из физиков Англии сделал свои важнейшие открытия. В конце он повернулся ко мне и сказал с теплой и умной улыбкой: „Профессор Вуд, не можете ли вы повторить здесь для нас некоторые из ваших интересных демонстраций с парами натрия?“. Я сказал: „С удовольствием, если можно будет зажечь горелку и у вас есть металлический натрий“. Пока я был занят выдуванием трубок, лорд Рэлей охотился за своим натрием. Лаборатория была уставлена застекленными ящиками, в которых стояли покрытые паутиной банки с химикалиями, как видно, очень давнего происхождения. Наконец, я присоединился к его поискам. „Где-то у меня есть целая банка, но мне кажется, что она исчезла, и нам придется отказаться от опытов“. Вдруг я заметил в углу верхней полки одного из шкафов стеклянную широкую банку, наполовину залитую желтой жидкостью, с какими-то кусками в ней. Я открыл шкаф и сказал лорду Рэлей: „Я чувствую, что, если бы это была моя лаборатория, я бы, наверное, держал натрий в этом шкафу“ — и, запустив руку в глубину полки, я вытащил запыленную банку. „Ха, ха, — сказал Рэлей, улыбнувшись, — кажется вы его поймали. Мне кажется, нет ничего, относящегося к натрию, что вы не могли бы открыть, — даже место, где он прячется“. Мы принялись за дело. Я зарядил трубки металлом, откачал воздух и запаял их на огне горелки, добился окрашенного слоя „осадка“ и продемонстрировал изменение цвета в результате местного охлаждения. Затем я достал свою длинную газовую горелку и через полчаса наладил демонстрацию с аномальной дисперсией в длинной трубке с парами натрия.
Когда мы возвращались завтракать, лорд Рэлей обратился к профессору Кайзеру и сказал: „Мы очень интересно провели сегодняшнее утро“. — „О, да, — ответил милый старый Кайзер, — очень, очень интересно!“ Луммер, который шел в стороне, заложил руку в. свой длинный сюртук, гордо откинул назад голову и произнес: „Was mich anbetrifft, ich habe nichts Neues gesehen“ (Что касается меня, я не видел ничего нового).
В конце нашего визита мы все отправились в Кембридж и поселились в общежитии колледжа. Артур Бальфур, брат леди Рэлей, был в тот год президентом Ассоциации и держал вступительное слово. Затем участники заседания разошлись по секциям, и все члены читали свои доклады или показывали новые опыты. Я поставил полдюжины демонстраций с парами натрия, которые показывались беспрерывно с помощью двух добровольцев-студентов; кроме этого, я выставил ряд цветных фотографий, сделанных дифракционным методом. Почти все время у столов толкалась толпа зрителей. Дальше по залу, в маленькой темной комнате разместился Луммер, показывавший сложную структуру зеленой линии ртути с помощью интерференционной пластинки, только что разработанной им и профессором Герке. Я очень интересовался их опытами и однажды утром зашел к ним. Кроме меня был всего один посетитель, и я имел полную возможность показать свой интерес, задавая разнообразные вопросы, ответы на которые, однако, давались мне довольно высокомерным тоном. Позже ко мне подошел один преподаватель из Кембриджа и сказал: „Удивительная личность этот Луммер! Он жалуется всем на то, что вокруг ваших работ стоит толпа, а к нему никто не идет, а он считает свои опыты значительно более важными!“
Во время вечернего заседания группы физики зал был переполнен. Председательствовал Рэлей, и около него на возвышении сидело восемь или десять известных физиков. Рядом с лордом Рэлеем было одно свободное кресло — он поймал мой взгляд, улыбнулся и показал на него. Так как я сидел в середине зала, и все уже уселись, ожидая начала собрания, я отрицательно покачал головой, но он опять показал на кресло и заставил меня идти. Слегка смущенный, я поднялся по ступенькам на платформу и сел. Вдруг, к своему изумлению, я увидел, что Луммер, тоже сидевший далеко в зале, вскочил и стал пробираться к платформе, на которую и уселся, свесив ноги на пол — решившись любой ценой „занять свое место под солнцем“. Когда пришло время читать мою статью, лорд Рэлей, огласив ее название, добавил с веселой улыбкой, что мне удалось даже открыть банку с натрием в его лаборатории, которую сам он тщетно искал целых полчаса“.
Вернувшись из Франции осенью 1904 года, Вуд переставил всю спектроскопическую аппаратуру из своей комнаты в первом этаже в маленькую комнатку в башне лаборатории, которая служила основанием купола астрономического телескопа в университете Джона Гопкинса. Здесь он располагал солнечным светом весь день, так как башня возвышалась над тенью МакКой-Холла, который стоял по другую сторону улицы. Свет вольтовой дуги, который он применял, изучая флуоресценцию в предыдущем году, не был достаточно интенсивен для разрешения его проблем, но с помощью солнечного света он надеялся выяснить сущность некоторых новых интересных явлений.
Американская Академия искусств и наук в Бостоне дала ему большую премию из фонда Румфорда, которая сделала возможной постройку большого и мощного спектрографа с тремя огромными призмами из плотного флинта со сторонами по пять дюймов и большими ахроматическими линзами. Все это было смонтировано на жесткой металлической раме из стальных стержней и алюминия, вместе с щелью и держателем фотопластинок, и вся конструкция заключена в дешевый, неокрашенный ящик из сосновых досок, размером с большой рояль. Такой стиль характерен для всех последующих его аппаратов. Он не заботился об их внешнем виде, при условии, что все скрытые внутри оптические части высоко совершенны. Следующий прибор он назвал „могильным“ спектрографом, так как его основанием была каменная плита с кладбища. Целью его теперь было обобщить и расширить результаты, достигнутые в предыдущем году совместно с Муром, а именно, что при изменении света, возбуждающего флуоресценцию паров натрия от голубого к желтовато-зеленому, область максимальной интенсивности спектра флуоресценции сдвигается в противоположную сторону, т. е. от желтого к зеленому цвету. Простая стальная трубка в предыдущих опытах должна была перезаряжаться натрием примерно через каждый час работы — ввиду малого количества металла, которое можно было употребить сразу» и его быстрой дистилляции на более холодной части трубки, где он накоплялся и свисал фестонами черного губчатого вещества со стенок. Чистка трубы была небезопасным делом, так как металл образовывал взрывчатые соединения с водородом и азотом. Стеклянные окошечки вынимались из концов трубы, и ее ставили вертикально на заднем дворе лаборатории. Затем из второго этажа в нее выливали ведро воды. Эта операция вызывала целую серию громких взрывов, с большими языками желтого пламени, которые иногда привлекали окрестных полисменов, стремившихся поймать нарушителя законов, занимающегося стрельбой в черте города.
Вуд рассказывает:
«Чтобы избежать частых недоразумений с полицией, я соорудил пустой трехдюймовый стальной барабан, который плотно входил в длинную стальную трубу и имел два небольших отверстия для входа и выхода пучка цветных лучей. Перед установкой в большую трубу барабан был на три четверти наполнен натрием, и теперь можно было работать около ста часов, прежде чем становилось необходимо чистить трубу и закладывать натрий.
Солнечный свет, отраженный гелиостатом на раме окна, фокусировался на щели монохроматора, и цветные лучи, выходившие из второй его щели, фокусировались на отверстии барабана, образуя окрашенное пятно флуоресценции в месте, где они входили в пары натрия, истекавшие из отверстия. Изображение этого пятна попадало на щель моего нового спектрографа с помощью зеркала и линзы конденсора. Спектр можно было наблюдать визуально или фотографировать, и изменения в распределении интенсивности при повороте призм монохроматора, изменяющем цвет пучка, посылаемого в трубу, были очень хорошо заметны. При „голубом“ возбуждении флуоресценции спектр состоял из двух или трех узких желтых полос, но при изменении цвета на сине-зеленый, а затем на зеленый в спектре флуоресценции появлялись новые полосы, которые быстро заполняли зеленую сторону, пока не встречались с узкой полоской возбуждающего света, после чего простирались за нее, в сторону коротких волн — очевидное нарушение закона флуоресценции Стокса. Грубые теории, существовавшие. до этого времени, были в этом случае бессильны; физические процессы в случае флуоресценции были гораздо более сложными, чем это предполагалось.
А затем произошло самое главное и важное открытие. Наблюдая распространение спектра флуоресценции от желтого через зеленый, к синему цвету, при медленном изменении возбуждающих лучей от синих к зеленым, я заметил, как мне показалось, некоторое расплывание в наиболее широких зеленых полосах. Сужая щель монохроматора, что делало возбуждающий cвет более однородным до предела, когда спектр флуоресценции был едва заметным, я покрыл свою голову и спектрограф черной тканью и, к изумлению своему, обнаружил, на месте более или менее непрерывного спектра из широких полос, серию узких резких линий на правильных интервалах, вроде делений на линейке. Медленно поворачивая винт монохроматора, вращавший призмы и этим менявший цвет возбуждающих лучей, я увидел как бы колебательное движение или вибрацию линий спектра флуоресценции вправо и влево. Это походило на отражение лунного света в ряби на поверхности воды.
Увидеть спектр с линиями, колеблющимися вправо и влево, было так же невероятно, как если бы вдруг деления на обычной линейке стали двигаться и прыгать. При более внимательном наблюдении обнаружилось, что линии на самом деле не движутся, а пропадают на одном месте и появляются в другом. Теперь у меня был способ вызывать отдельные группы широко разделенных линий в сложном „полосатом“ спектре, состоящие из тысяч сдвинутых линий, — метод, который сильно упрощал исследование этих весьма мало изученных и понятых нами спектров. Если привести аналогию из акустики, это было подобно тому, как если бы кто-нибудь пробовал изучить устройство рояля, слушая звук, производимый при ударе сразу по всем клавишам, и вдруг обнаружил, что на них можно нажимать по очереди или по группам».[27]
Вуд торжествовал, как Архимед. У него только не было ванны, чтобы выскочить из нее. Но он хотел отпраздновать свое открытие и сделал это удивительным способом, который поверг в ужас очевидцев и обратил в паническое бегство возчика.
«Никогда раньше, — говорит Вуд, — никто не видел, чтобы линии спектра „играли“ таким образом. Как раз в этот момент черная туча закрыла солнце, и раздался отдаленный раскат грома. Гроза быстро надвигалась, и через несколько минут стало так темно, что во многих окнах на другой стороне улицы зажглись огни. Затем пошел сильный дождь, и скоро потоки мутной воды потекли вниз под гору во всю ширину улицы. Целая толпа народа укрылась от дождя в широком подъезде МакКой-Холла на противоположной стороне улицы, и я вдруг придумал великолепный способ отпраздновать мое открытие.
Раскаты грома следовали за молнией всего через секунду или две. Из банки с металлическим натрием я вынул кусок величиной с куриное яйцо, и открыв окно, подождал следующей молнии. Негр ехал на телеге в гору против ветра и потока воды по улице, погоняя кнутом свою клячу. Вдруг сверкнула огромная молния. Я бросил металлический „мячик“ вниз, и он упал посреди улицы, взорвавшись с гигантским желтым языком пламени и грохотом, который в точности совпал с ударом грома. Толпа в подъезде в панике бросилась в здание, а негр торопливо повернул лошадь и телегу и умчался галопом вниз по холму, с ужасом оглядываясь через плечо на вулкан желтого огня, который плыл по воде, преследуя его».