XII. Национальный исследовательский совет.
Математические проблемы в теории электрической трансмиссии и исследование свойств материала, используемого в конструкции катушек индуктивности, поглотили меня всего, и я забыл о том, что от меня ускользали замечательные возможности, представляемые новой физикой, которую я всегда символически представлял себе чертежом вакуумной лампы, так как она ведет свое начало от открытия Рентгена.
Не успел французский физик Перрин установить, что катодные лучи являются отрицательным электричеством, движущимся от отрицательного электрода вакуумной лампы к положительному, как профессор Кэмбриджского университета Д.Д.Томпсон нашел, что это отрицательное электричество концентрируется в маленьких частицах, которые называются сегодня электронами, и которые движутся с большой скоростью. Он также доказал, что отношение электрического заряда к массе каждого электрона может быть определено экспериментальным путем и, при определенных условиях, является определенной и неизменяемой величиной. Этот ученый, будучи еще двадцатипятилетним юношей, предсказал в 1881 г., за четырнадцать лет до открытия Рентгена, что катодные лучи являются маленькими отрицательно заряженными телами, движущимися с большой скоростью. Предположив, что они имеют сферическую форму, он, на основе электромагнитной теории Фарадея-Максвелла, вычислил отношение их заряда к массе. Д.Д.Томсон теоретически доказал, что их масса состоит из двух частей: одна часть обыкновенная, гравитационная или материальная масса, а другая – новая масса, пропорциональная электрической энергии в электроне и зависящая от скорости движения. Он изобрел и применил экспериментальный метод для определения пропорции. Самой значительной особенностью этого взаимоотношения между электромагнитной массой и скоростью движения было то, что, когда скорость приближалась к скорости света, масса приближалась к бесконечно большой величине. Но таких крайностей в скорости движения электронов в вакуумной лампе в то время обнаружено не было.
Французский физик Бекерель вскоре после открытия Рентгена обнаружил, что некоторые вещества, ассоциировавшиеся с элементом уранием, излучали электроны, отрицательные и положительные, не будучи в вакуумной лампе и не подвергаясь действию большой электрической силы. Г-жа Кюри изолировала самые активные из этих веществ и назвала их радием. Явление электронного излучения, открытое Бекерелем, было названо радиоактивностью. При этом было обнаружено, что радий способен излучать: отрицательные электроны, так называемые бета-лучи, часть из коих движется с огромной скоростью; положительные электроны, так называемые альфа-лучи, двигающиеся с малой скоростью, и наконец лучи, имеющие те же физические свойства, что и Рентгеновские. Бета-лучи, часть которых движется со скоростью, почти равной скорости света, позволили физикам определить экспериментальным путем, по методу Д.Д.Томсона, отношение между массой электрона и его скоростью. И, самое важное, было найдено, что, по всей вероятности, отрицательный электрон не содержит никакой другой массы, кроме массы присущей его электромагнитной энергии. Другими словами, отрицательный электрон является ничем иным как концентрированным электричеством. Эксперименты с положительным электричеством привели к подобным же заключениям. Другим замечательным результатом было открытие существенной разницы между массами и, следовательно, между формами электрической энергии, существующими в отрицательном и положительном электронах. Было обнаружено, что масса положительного электрона почти равна массе атома водорода, а масса отрицательного электрона составляла лишь примерно одну двухтысячную часть массы положительного электрона, и это означает, что если электроны имеют сферическую форму, то диаметр положительного электрона составляет лишь одну двухтысячную часть диаметра отрицательного электрона, поскольку энергия, а следовательно и масса обратно пропорциональны диаметру. Другими словами, в положительном электроне концентрация электричества на много больше, чем в отрицательном и поэтому на создание этой концентрации было затрачено значительно больше работы. Экспериментальные данные и вычисления показали, что диаметр отрицательного электрона составляет одну десятитысячную часть диаметра самого маленького по величине атома, то-есть атома водорода, а отсюда диаметр положительного электрона должен быть одной двадцатимиллионной частью диаметра атома водорода. Какое потрясающее открытие!
Замечательные результаты этих исторических экспериментов можно сказать навязали физикам электромагнитную теорию материи, именно ту теорию, которая утверждает, что основными элементами в структуре материи являются положительные и отрицательные электроны. На эту теорию мы находим слабый намек у Фарадея в его научных представлениях, подсказанных ему исследованиями электролиза. Нет необходимости говорить о том, что физики Соединенных Штатов с неослабевающим интересом следили за этими открытиями и заключавшимися в них новыми идеями. Этот интерес был пожалуй даже больше, чем интерес к открытиям Рентгеновских лучей и радиоактивности. Первым наглядным результатом такого внимания была организация в 1899 г. Американского Физического Общества, четверть века спустя после посещения Тиндалем Америки. Только подумайте, Соединенные Штаты, великая страна, не имели до этого физического общества!
Весьма знаменательно, что две важнейших американских организации в абстрактной науке зародились в Колумбийском колледже. Первой было Американское Математическое Общество. В 1888 году два молодых преподавателя Колумбийского колледжа Фиске и Джакоби основали математический клуб. Теперь первый стал уже профессором математики, а второй профессором астрономии в Колумбийском университете. Я присоединился к ним в 1889 году, как только вернулся в Колумбийский колледж. Мы превратили математический клуб в Нью-Йоркское Математическое Общество и президентом его избрали знаменитого преподавателя Колумбийского колледжа Ховарда ван Амринжа, бывшего долгое время старшим профессором математики. Доктор Фиске был секретарем Общества. Ни одна молодая и развивавшаяся научная организация не имела лучшего секретаря. Общество росло и в 1894 году было преобразовано в Американское Математическое Общество и имело в своих рядах большинство выдающихся математиков страны. Я очень горжусь тем, что являюсь одним из его членов.
В 1899 году несколько физиков Колумбийского колледжа, в том числе я, и наши коллеги из университетов Д.Гопкинса, Харварда, Йеля, Принстона, Корнеля, Кларка, а также из других мест, собрались в Колумбийском колледже и основали Американское Физическое Общество. Профессор А.Роулэнд, из университета Д.Гопкинса, был избран президентом. Одним из выдающихся членов Общества был профессор Эрнст Резерфорд из университета Мак-Джилла, в Монтреале. Теперь он – сэр Э.Резерфорд, профессор физики в Кэмбриджском университете и занимает кафедру, которою когда-то руководили Максвелл, Рэлей и Томсон. Последний является теперь сэром Д.Д.Томсоном в Тринити-колледже, в Кэмбридже. Весьма печальным фактом в прогрессе американской физики было то, что вследствие слабого здоровья Роуленда, его благотворное влияние в Обществе было коротким. Он умер в апреле 1901 года, будучи еще молодым человеком. Замечательные открытия Резерфорда в радиоактивности регулярно сообщались им лично на собраниях Общества, и я часто думал, что одни лишь эти собрания, не говоря о многих других, полностью оправдывали существование Общества. Сравнивая Американское Физическое Общество двадцать лет тому назад с Американским Физическим Обществом сегодня, мне кажется невероятным, что за такое короткое время было сделано так много.
В октябре 1899 года Роулэнд выступил с речью перед Обществом, во главе которого он стоял. Я помню, как счастлив он был в тот памятный день. Воодушевленный новейшими открытиями в электронной физике, он предсказывал новые откровения, ожидающие физиков в недалеком будущем. Охарактеризовав физику как «науку, стоящую выше всех других наук и занимающуюся основами вселенной, строением материи, из которой состоит вселенная, и эфиром в пространстве, благодаря которому составляющие вселенную различные части материи действуют друг на друга, он сказал, что физики Америки являются «аристократами научной мысли». Будем же культивировать идею наших стремлений так, чтобы они могли укрепить наше положение в обществе, которое дает пока свою высшую похвалу не исследователю чистой эфирной физики, для развития которой создана наша организация, но тому, кто использует эту науку для удовлетворения скорее физических, чем духовных потребностей человечества». Затем он сказал, что мы «ценим эпохи, в которые в науке появляются великие мысли и чтим великих людей, высказавших эти мысли и доказавших их истину». Потом, перечисляя важнейшие проблемы вселенной, он спрашивал: «Что такое материя, что такое
