Роберт Уильямс Вуд
Марина Молчанова
«Квантик» №8, 2019
Фамилию этого учёного слышали многие — даже те, кто ничего не знает о его научных достижениях.
В кабинетах врачей, изучающих заболевания кожи, можно увидеть лампу Вуда. Кажется, что она горит очень слабо, зато в её ультрафиолетовых лучах очаги разных кожных болезней «светятся» по-разному: белым, зелёным, красным, серебристым... Поэтому лампа Вуда полезна при постановке диагноза. Похожие лампы помогают искать отпечатки пальцев или проверять подлинность бумажных денег.
На невидимой с Земли обратной стороне Луны есть кратер Вуд. Сам Вуд не открыл этот кратер, но зато первым сделал снимки Луны в ультрафиолетовом свете и обнаружил необычные свойства лунного плато Аристарх (его называют пятном Вуда).
Лампа Вуда
Может быть, вы слышали об эффекте Вуда: при съёмке в инфракрасных лучах зелёные листья и трава сверкают, будто покрытые инеем, потому что хлорофилл хорошо отражает эти лучи. Эффект Вуда не только красив, но и может пригодиться — например, для контроля экологической обстановки.
Известен также сплав Вуда, плавящийся при температуре ниже 70°С, так что его можно (только аккуратно — он ядовит!) использовать для фокусов. Ложечка из сплава Вуда исчезает при погружении в горячий чай, и в руке удивлённого зрителя остается лишь черенок. Хотя... стоп! Этот сплав назван в честь другого Вуда — зубного врача. Но многие до сих пор считают, что сплав Вуда — также изобретение Роберта Уильямса Вуда, знаменитого физика. Ведь он был великим мастером фокусов и розыгрышей.
Эффект Вуда. Фото: wikimedia.org, Dschwen
Наверное, в глубине души Роберт Вуд хотел, чтобы люди больше помнили его научные достижения, а не шутки и изобретения. Но он понимал, что для людей важнее практика. Он говорил: «Архимед мало ценил свои механические изобретения, считая их недостойными чистой науки, но именно они поражали воображение простых людей и сохранили в их памяти его имя на целые две тысячи лет — скорее, чем его вклады в геометрию и математику».
Во многом образ Вуда-фокусника, Вуда-оригинала связан с его культовой биографией, написанной американским журналистом Уильямом Сибруком. А с другой стороны, почти все розыгрыши и шутки Вуда были тесно связаны с его научными занятиями.
Знаменитая биография Вуда авторства У. Сибрука
История жизни
Роберт Уильямс Вуд родился в небольшом американском городе Конкорд. Родители надеялись, что он пойдёт по гуманитарной стезе, но Роберта увлекали химия, физика и астрономия. Поэтому по окончании Гарварда он учился и работал ещё в нескольких местах, включая университеты в Чикаго и Берлине (где его интересы окончательно сместились от химии к физике), и, наконец, стал профессором в Висконсине, а потом в Университете Джона Хопкинса в Балтиморе, где и занимался наукой и преподаванием до конца жизни. Жена, дети, внуки, награды и премии, пост вице-президента и затем президента Американского физического общества...
Кратер Вуда
В отличие от большинства великих физиков XX века (и от другого знаменитого шутника — Ричарда Фейнмана), Вуд был не теоретиком, а экспериментатором. Его занимало то, что можно увидеть глазами и построить руками. И его основной сферой интересов стала физическая оптика — то есть наука о световых лучах. Как видимых, так и невидимых — инфракрасных и ультрафиолетовых.
Вуд начинал работать в те времена, когда в распоряжении физиков было мало готовых приборов, и ему приходилось всё придумывать самостоятельно, используя то, что попадётся под руку. От могильной плиты, которая послужила основанием одного из его приборов, до живой кошки, которую он запустил в узкую трубу 12-метрового спектроскопа, чтобы очистить внутренность трубы от паутины (не волнуйтесь, кошка пострадала только морально — она выбралась из дальнего конца трубы и тут же удрала).
Для рассказа обо всех достижениях Вуда не хватит и большой статьи. Ограничимся кратким описанием.
Вуд всю жизнь изучал спектры атомов — световые волны, испускаемые атомами различных веществ. Его исследования были настолько подробны и точны, что великий Нильс Бор отмечал их в первой статье о своей теории строения атома: именно опыты Вуда стали лучшим подтверждением этой теории.
Вуд был признанным специалистом по дифракционным решёткам. Эти необычные устройства с частой «гребёнкой» из щелей или выступов разлагают свет в спектр, подобно призме (вы могли видеть такой эффект на поверхности компакт-дисков или DVD). Вуд использовал эти решётки как для своих экспериментов с атомными спектрами и для астрономических исследований, так и для прикладных целей — например, для изобретения необычного метода цветной фотографии.
Вуд внёс огромный вклад в наши знания о «невидимых» лучах — инфракрасных и ультрафиолетовых — и возможностях их использования. Так, он первым занялся фотографированием в этих лучах. Кроме оптики, Вуд также интересовался ультразвуком и активно исследовал его влияние на жидкости и твёрдые тела. Но всё-таки более известными стали его приключения и изобретения.
Роберт Вуд и ртутное зеркало
Вуд дружил с Отто Лилиенталем, одним из пионеров воздухоплавания; именно Вуду принадлежат последние фотографии полётов Лилиенталя на планере. Вуд побывал в России (что тогда было экзотикой) и даже поучаствовал в своего рода контрабанде: помог провезти в страну книги Льва Толстого, запрещённые царским правительством. Он изобрёл фотографический объектив «рыбий глаз» и необычную модель телескопа, где звёздное небо отражалось на поверхности вращающегося ртутного зеркала. В городе Мэдисоне он придумал отогревать водопроводные трубы с замёрзшей водой при помощи электрического тока. Во время Первой мировой войны предложил несколько методов ведения боя, от вполне практичных до анекдотических: например, он предлагал охотиться за вражескими подводными лодками с помощью дрессированных тюленей (это не сработало, но зато привело к улучшению конструкции гидрофона, который определял местонахождение лодок по шуму их винтов). Несколько раз помогал полицейским расследовать убийства и несчастные случаи, связанные со взрывами, — хорошо известен случай, когда именно Вуд установил конструкцию бомбы и помог уличить убийцу. Разгадал тайну пурпурного золота из гробницы Тутанхамона, для чего пришлось стащить несколько блёсток из музея в Каире. Был соавтором фантастических романов и даже написал шуточную книгу «Как отличить птиц от цветов», снабдив её собственными рисунками...
«Как отличить птиц от цветов»
История самообмана и его раскрытия
Самая поучительная история в научной карьере Вуда связана не с его личными открытиями, а с разоблачением одного заблуждения. Вуда часто приглашали для вывода на чистую воду явных шарлатанов — людей, которые «разговаривали с духами» или «заряжали» воду лечебными свойствами (привет современным целителям!). Но здесь была другая история, более сложная и грустная.
Полёт Лилиенталя. Фото Роберта Вуда
Это произошло в 1903 году, когда в мире ещё не стихло волнение по поводу открытия рентгеновских лучей. Почтенный французский физик Рене Блондло заявил, что он тоже открыл новые лучи — слабые, но ещё более удивительные! Он назвал их N-лучами. Однако в других странах почему-то не удавалось воспроизвести открытие Блондло: учёные, ставя такие же опыты, ничего не наблюдали. И Вуду предложили проверить всё прямо в лаборатории у француза.
Блондло показал Вуду прибор для наблюдения N-лучей, но во время опытов Вуд не замечал никаких изменений освещённости. Как же понять — лучи есть, но просто у Вуда недостаточно чувствительное зрение (так утверждал Блондло)? Или никаких лучей нет?
И тогда Вуд, пользуясь темнотой в комнате, тайком убрал призму — тот узел прибора, без которого «лучи» никак не могли получиться. Однако Блондло продолжал их «видеть»! А когда Вуд, наоборот, вставил призму на место, ассистент Блондло заметил его движение, решил, что призму вынули, и заявил, что теперь не видит ни одного луча...
Слева: Рене Блондло. В центре: результаты действия N-лучей (предполагаемое фото Блондло)
С точки зрения рыбы. Фото Роберта Вуда
Таким образом, на самом деле никаких N-лучей не было. Как же такое могло произойти: ведь Блондло никак не был шарлатаном! По-видимому, он (как и его помощники) просто слишком хотел увидеть эти слабые лучи — а остальное дорисовало его воображение. Это стало уроком всем будущим учёным.
Говорили, что после этой истории Блондло сошёл с ума и умер. К счастью, эта история не более достоверна, чем сами N-лучи. На деле Блондло прожил после этого неприятного происшествия почти тридцать лет, много работал и, по свидетельству коллег, продолжал верить, что открытые им лучи всё-таки существуют.
Розыгрыши
Но были и более весёлые истории. Мы постарались отобрать те из них, которые показывают, как наука может служить источником шуток и разоблачений.
Вуд на маскараде изображает авиатора, перевернувшегося вверх ногами
Однажды Вуд жил в пансионе. Среди жильцов ходили слухи, что завтрак там готовят из объедков вчерашнего мяса, но выяснить это наверняка никак не получалось. Вуд составил коварный план: он оставил на своей обеденной тарелке куски бифштекса, тайком добавив к ним немножко хлористого лития. Это вещество в малых дозах безвредно, но, конечно, в норме не присутствует в еде. На следующее утро, когда на завтрак опять подали мясо, Вуд захватил несколько кусочков на анализ. Внеся их в пламя перед спектроскопом, он увидел красную линию, соответствующую литию. Тайна была раскрыта!
Реакция натрия с водой
Тогда же произошёл другой знаменитый «химический» розыгрыш Вуда. Он ходил с работы через квартал, где грелась на солнце толпа местных бездельников. Однажды Вуд спрятал в карман маленький кусочек натрия — металла, при контакте которого с водой получается вспышка пламени. Проходя мимо толпы, Вуд закашлялся, плюнул в огромную лужу на мостовой и одновременно тихонько кинул туда шарик натрия. Над водой появилось жёлтое пламя, и в толпе раздались вопли: «Этот человек плюнул огнём! Только Сатана умеет это делать!»
Свечение раствора флуоресцеина
Ещё одна химическая шутка состоялась во время свадебной поездки, когда Вуд с женой посетили Йеллоустоунский парк, знаменитый своими гейзерами и водопадами. Вуд взял с собой пузырёк флуоресцеина — это вещество даже при очень сильном разбавлении даёт изумрудно-зелёное свечение в лучах солнца. Опередив гида и других туристов, Вуд добежал до знаменитого Изумрудного источника и бросил открытый пузырёк в озеро, а потом дождался экскурсии. Гид, бубня заученные слова «Изумрудный источник назван так из-за зеленоватого цвета воды...», вдруг бросил взгляд на озеро, которое засверкало яркой зеленью, и смог произнести только: «Боже мой!»
А вот и физический розыгрыш. Однажды Вуд поместил в чемодан тяжёлый гироскоп — вращающееся устройство, похожее на юлу. Может быть, вы знаете, что такие устройства сейчас используются для балансировки в сегвеях и гироскутерах. Но во времена Вуда необычное поведение гироскопов было в диковинку. Прибор лежал в чемодане, а через дырку к нему был подсоединён шнурок для раскручивания. Заранее раскрутив гироскоп, Вуд подозвал носильщика. Пока тот нёс чемодан по прямой, всё было хорошо. Но когда они резко свернули за угол, чемодан прямо в руках напуганного носильщика встал дыбом!
Более подробно об этом и о многом другом читайте в книге Сибрука (она есть в интернете) или на научно-популярных сайтах. Мы же просто хотели показать, что наука — это весело и интересно. Будем рады, если у нас с Робертом Вудом это получилось.
Роберт Уильямс Вуд (1868–1955)