Уильям Крукс

Уильям Крукс (англ. William Crookes; 17 июня 1832, Лондон — 4 апреля 1919, Лондон) — английский физик, химик и изобретатель, член (с 1863) и президент (1913—1915) Лондонского королевского общества. Известен исследованиями в области спектроскопии, радиометрии, вакуумных трубок, а также открытием химического элемента таллия. Крукс также занимался спиритуализмом и парапсихологией, что вызывало неоднозначную оценку его научного наследия.

Биография

Ранние годы и образование

Уильям Крукс родился 17 июня 1832 года в Лондоне в семье портного Джозефа Крукса и его второй жены Мэри Скотт. Был старшим из шестнадцати детей. Образование получил в частной школе в Чиппенхэме (графство Уилтшир). В 1848 году поступил в Королевский химический колледж (Royal College of Chemistry) в Лондоне, где учился под руководством известного химика Августа Вильгельма фон Гофмана. В 1854 году закончил колледж и начал работать ассистентом в лаборатории.

Научная и изобретательская деятельность

Химия и открытие таллия

В 1850-х и начале 1860-х годов Крукс занимался преимущественно химией. В 1861 году, исследуя спектры поглощения серы и селена, он обнаружил ранее неизвестную ярко-зелёную спектральную линию. Убедившись, что линия принадлежит новому элементу, он назвал его таллием (от греч. θαλλός — «зелёная ветвь»). Однако Крукс не смог выделить чистый металл в достаточном количестве для полного подтверждения открытия; приоритет в выделении таллия как металла оспаривал Клод Огюст Лами. Окончательно элемент был признан научным сообществом в 1863 году, а Крукс получил за его открытие медаль Королевского общества.

Спектроскопия и радиометрия

Крукс экспериментировал с вакуумными трубками, известными ранее в модифицированном виде как «трубки Гейсслера». Он разработал собственный вариант — трубку Крукса — запаянную стеклянную трубку с разрежённым газом (давлением около 0,01 мм рт. ст.) и металлическими электродами. При подаче высокого напряжения в ней возникал процесс, названный им «катодными лучами». В ходе работ была обнаружена флюоресценция стекла под действием лучей, прямое движение частиц (лучи) от катода к аноду и испускание тепла. Эти эксперименты оказали решающее влияние на развитие физики газового разряда и электроники (впоследствии на основе трубок Крукса были созданы рентгеновские трубки, электронно-лучевые трубки и, в конечном счёте, открыты электрон и радиоактивность).

В 1873—1875 годах Крукс изобрёл радиометр (также известен как «вертушка Крукса») — устройство, представляющее собой стеклянную колбу с частичным вакуумом, внутри которой на оси установлены четыре лёгкие лопасти с одной стороны белые, с другой — чёрные. При освещении лопасти начинали вращаться. Первоначально Крукс объяснял вращение давлением света, но позже было установлено, что эффект связан с тепловыми процессами — молекулярным течением (возникновением радиометрического эффекта). Радиометр стал популярным демонстрационным прибором, хотя практического применения в науке не нашёл.

Спинные и другие исследования

Крукс разработал спинтарископ — устройство для наблюдения сцинтилляций, вызванных альфа-частицами, ударяющими о флюоресцирующий экран (цинк-сульфид). Этот прибор стал одним из первых детекторов ядерных излучений и использовался в ранних исследованиях радиоактивности.

Также Крукс изучал электрический разряд в газах, предложил конструкцию электрических выпрямителей, исследовал влияние электричества на рост растений, разработал новые методы химического анализа (например, разделение редкоземельных элементов). Его работы заложили основы вакуумной техники.

Паранормальные исследования

С начала 1870-х годов Крукс увлёкся спиритуализмом. Он проводил многочисленные сеансы с медиумами, в том числе с Флоренс Кук и Даниэлем Дангласом Хоумом. Крукс заявлял, что наблюдал материализацию духов, левитацию и другие «паранормальные» явления, и пытался применять к ним научные методы регистрации. Эти заявления встретили резкую критику со стороны научного сообщества (особенно после его опыта с «научным методом» при исследовании медиума Кук). Тем не менее, Крукс настаивал на реальности наблюдений, хотя впоследствии признавал, что мог ошибаться или стать жертвой мистификаций. Вопрос о его подлинной роли в спиритуализме остаётся дискуссионным.

Личная жизнь

В 1856 году Крукс женился на Эллен Хамфри. У супругов было одиннадцать детей, из которых выжили девять. Крукс отличался трудолюбием и занимался научной работой до преклонного возраста. Он увлекался фотографией, спортом, путешествовал по Европе. Умер 4 апреля 1919 года в своём доме в Лондоне от осложнений после гриппа. Похоронен на кладбище Бромптон.

Научное и техническое наследие

Трубка Крукса и открытие катодных лучей

Трубка Крукса позволила провести фундаментальные эксперименты, которые в 1895—1897 годах привели к открытию рентгеновского излучения (Вильгельм Конрад Рентген), электрона (Джозеф Джон Томсон) и радиоактивности (Антуан Анри Беккерель — частично). Сам Крукс не интерпретировал катодные лучи как поток частиц, считая их «ультра-газообразным состоянием материи», но его приборы и методики стали незаменимыми в физике начала XX века.

Таллий

Открытие таллия имело практическое значение: элемент начал использоваться в оптике (высокоточные линзы с примесью таллия), электронике, химическом анализе (реактивы на таллий) и (длительное время) в медицине в качестве депилятора (что впоследствии привело к токсическим отравлениям и было запрещено). В СССР таллий применялся в производстве ядохимикатов.

Радиометр

Хотя радиометр долгое время считался курьёзным прибором, его работа помогла прояснить вопросы молекулярной физики, особенно механизмы теплопередачи в разрежённых газах (эффект Кнудсена). Также радиометр продемонстрировал возможность преобразования световой энергии в механическое движение, что впоследствии было использовано при создании некоторых типов датчиков и актюаторов.

Спинтарископ

Спинтарископ стал первым массовым и наглядным прибором для демонстрации явления радиоактивности. Благодаря ему многие исследователи (в том числе Эрнест Резерфорд) смогли визуально наблюдать альфа-распад. В образовательных целях спинтарископы выпускались до середины XX века.

Критика и противоречия

Наиболее спорной частью наследия Крукса является его увлечение спиритуализмом. Скептики указывают, что при его экспериментальных навыках он должен был распознать мистификации медиумов (например, использование механических трюков, нитей и т. д.). После смерти Крукса его архивы, касающиеся спиритуализма, были уничтожены (предположительно, по его завещанию). Многие историки науки полагают, что Крукс, будучи убеждённым спиритуалистом, допускал в своих «паранаучных» экспериментах исключительно низкий контроль и доверчивость, что не соответствует нормам строгого научного подхода, которые он сам пропагандировал в других областях. В то же время его вклад в физику и химию остаётся бесспорным.

Примечательные факты

• Крукс был рыцарем (Knight Bachelor, 1897) и кавалером ордена «За заслуги» (1910).
• В его честь названы минерал крокит (сульфид таллия, свинца и меди) и химическая форма — кроксит (например, в контексте некоторых спектроскопических работ).
• В 1876 году Крукс впервые описал феномен, позже названный эффектом Крукса — отклонение катодных лучей магнитным полем.
• В честь Уильяма Крукса назван кратер на Луне.
• Считается, что именно его работы вдохновили Дж. П. К. Дойла на создание образа профессора Челленджера (хотя прямых доказательств нет).

Источники

• Brock, William H. William Crookes (1832–1919) and the Commercialization of Science. Aldershot: Ashgate, 2008.
• Gillispie, Charles Coulston (ed.). Dictionary of Scientific Biography. Vol. 3. New York: Charles Scribner's Sons, 1971. P. 474–480.
• Кроуфорд, Элизабет. Уильям Крукс: человек и его наследие. Лондон: Macmillan, 1970.
• Статья «Крукс, Уильям» в Большой советской энциклопедии. 3-е изд. Т. 13. М.: Советская энциклопедия, 1971.
• Материалы сайта Лондонского королевского общества (Royal Society).
• «William Crookes and the discovery of thallium» — Journal of Chemical Education, 1970.
• Стенограммы и статьи, опубликованные в журнале «Science» (1860–1920 гг.).