Беседы о рентгеновских лучах - Павел Власов

И все же этого мало. Чтобы как можно полнее охарактеризовать нашу индивидуальность, надо "прощупать конструкцию до последнего винтика". Тут-то и помогут нам рентгеновские лучи.

Действительно, видимый свет, отражаясь от кожи и одежды, позволит электронному карандашу нарисовать лишь внешность. А незримая радиация? Радиоволновая сразу же отпадает: она либо огибает нас, либо в УКВдиапазоне неглубоко проникает в наши ткани, как во время сеансов прогревания токами УВЧ в поликлинике.

Инфракрасная? Она позволит рассмотреть нас в темноте, но опять-таки снаружи, не изнутри. Ультрафиолетовая? Тоже не проникает внутрь.

Остается рентгеновское и гамма-излучение. Но для Последнего мы чересчур прозрачны: оно беспрепятственно прошло бы даже через бронзовую нашу копию; чего уж говорить о живом оригинале статуи с массой мягких мест, даже если это стальные мускулы и золотое сердце. Ну а рентгеновское? Тоже должно быть "в меру всепроникающим".

Если длины его волн лежат в пределах от 10^-5 до 2-Ш^-8 сантиметра, оно называется мягким, если от 2-10^-8 до Ю-12 сантиметра, то жестким. Годится близкое к "золотой середине" - от 2-Ю"8 до 6-10^-10 сантиметра.

Теперь мы можем разглядеть свой внутренний мир во всем его богатстве. Только вот беда: сколь бы многогранными ни показались мы себе в полумраке рентгеновского кабинета, наше телеизображение представит любого из нас экстраплоским. Ибо телевидение пока еще не стало стереоскопическим. Впрочем, оно рано или поздно будет объемным. Надежды на это укрепляет прогресс голографии.

Название ее происходит, как известно, от "голос", что по-гречески означает "полный", то есть "весь целиком". Это особая разновидность съемки, предложенная Д. Табором (Англия) в 1948 году. Сходство-отличие здесь таково.

Вспомним, что вытворяет приятель, пытаясь увековечить нас с помощью фотокамеры. Допустим, он освещает нас лампой-вспышкой. Отбрасываемые нами лучи рассеиваются вокруг как попало и частично попадают на фотоэмульсию. При голографическом способе объект съемки получает урезанный сноп света от того же источника: часть потока перегораживается зеркалом и, минуя объект, отражается на ту же эмульсию. Что дает такое наложение прямых и рассеянных лучей?

Если взглянуть на проявленною и закрепленную пластинку невооруженным глазом, можно подумать, что она испорчена. Никакого изображения, сплошная черная вуаль. Но под микроскопом виден правильный узор из светлых и темных извилистых полосок. Это результат интерференции: волны, отброшенные объектом и зеркалом, складывались и вычитались, где-то усиливая, а где-то гася друг друга. Возник черно-белый орнамент. Если теперь пропустить через него свет от того же источника, перед нами появится долгожданное изображение, притом не плоскостное, а трехмерное.

Следует добавить, что источник этот лазер.

Именно он, по сути, сделал возможной голографию.

Сыграли роль важные его особенности, которые нам уже известны. В отличие от обычной лампы-вспышки или солнца он дает не пеструю смесь разных по частоте и другим характеристикам электромагнитных колебаний, а единую, как на подбор, череду равновеликих волн, или, если угодно, однокалиберных квантов, выдерживающих геометрическую правильность своих плотно сомкнутых колонн и шеренг. Именно это помогает формированию идеальной интерференционной картины.

Голограмму можно получить и в рентгеновских лучах. Если потом пропустить через нее видимый свет, то изображение окажется крупнее, притом во столько раз, во сколько одна волна длиннее другой (световая рентгеновской)- Первые же попытки принесли обнадеживающие результаты. В 1964 году изготовили таким способом фотографию мушиного крылышка; увеличение оказалось 150-кратным. Ее качество превзошло все ожидания: ведь это была стадия первых проб.

Новая "сверхлупа" совершенствуется. Она позволит разглядеть мельчайшие детали наших органов. Представьте: кровеносный сосудик сердца или мозга, увеличенный в сотни раз! Притом в объемном изображении на экране стереотелевизора перед глазами врачей, ставящих диагноз за тридевять земель от пациента. И друг от друга. Да, на такой заочный консилиум можно созвать лучших специалистов, находящихся в разных уголках страны, даже за рубежом.

Здесь, пожалуй, пора "открыть карты". В конце раздела "Организм в качестве сигнала" Н. Винер признается, что вопрос, как "телеграфировать человека", рассматривает сугубо теоретически. И главным образом для того, чтобы читатель лучше понял автора: в основе сообщения - передача сигналов, которую вовсе не обязательно связывать с передвижением человеческих тел.

Ибо в принципе возможна транспортировка идей, а не людей, даже в том случае, когда кажется совершенно необходимым заполучить ту или иную персону. Любой индивидуум может быть, вообще говоря, достойно представлен исчерпывающей информацией о нем, которая заменит его в назначенном месте в назначенное время.

Пусть и нам послужит подобный прием фантастического эскиза. Он наглядней проиллюстрирует мысль о том, как раздвинулись пределы познания, когда искусственные датчики информации добавились к естественным. А это имеет не только теоретическое, но и практическое значение; понятно, почему речь зашла о консилиуме диагностов.

Человек, да и вообще организм тут лишь один из примеров; можно было бы взять и другой объект.

Но раз уж мы взяли себя, вернемся к собственной развертке. Конечно, технически она нереальна, по крайней мере сегодня Как отмечал сам Н. Винер, одна только зародышевая клетка, с которой начинается наш организм, содержит такое количество наследственной информации, которое больше, чем объем сведений во всей многотомной Британской энциклопедии. Между тем в процессе деления, когда из этой единственной клетки получаются сперва две, потом из двух - четыре, восемь, шестнадцать, тысяча, миллион и так далее, они постепенно дифференцируются, специализируются.

Одни становятся нервными, другие - мышечными, третьи - костными...

Построчная развертка взрослого организма подразумевает считывание информации лучами, прощупывающими всю его микроструктуру. Но не разрушат ли они молекулы, клетки, ткани? Попробуем разобраться, памятуя, что наша цель - не расшифровка некоего мистера Икс для передачи телеграммой, а экскурсия в мир невидимого, освещенный незримыми икс-лучами.

Так вот, с их помощью мы можем детально рассмотреть не только ткани, но даже самую маленькую из 50 триллионов клеток нашего тела. Ее поперечник несколько микронов (теперь, правда, эти единицы называются иначе: микрометр, что значит 10^-6 метра, а в удобной для нас размерности- 10^-4 сантиметра).

Здесь можно использовать рентгеновский микроскоп.

Он увеличивает в 100 тысяч раз. И позволяет разглядеть довольно мелкие детали - габаритами до 10^-6сантиметра. Конечно, разрешающая сила электронного микроскопа, который к тому же дает большее увеличение (в полмиллиона раз) еще выше (в десятки раз).

Но электронный луч разрушает живое. А рентгеновский нет.

Шагнем еще на ступеньку ниже. Заглянем в красное кровяное тельце диаметром около 5-10^-4 сантиметра.

Красное оно потому, что содержит гемоглобин. Сколько молекул этого белка в одном таком крохотном шарике - эритроците? Оказывается, 280 миллионов. Каждая состоит из 10 тысяч атомов, как бы нанизанных на длиннейшую нить, словно бусинки ожерелья, причем вся цепочка спутана в клубок. Узнать ее строение помог рентгеноструктурный анализ. Именно он наряду с электронографией играет главную роль там, где нужно найти расположение атомов в молекуле и даже расстояния между ними. А можно ли "потрогать" каждый из них, "до последнего винтика конструкции"?

Мы помним, что всепроникающее излучение - одновременно ионизирующее. Этим оно отличается от радиоволнового и от инфракрасного, которые тоже, в общемто, внедряются в организм, но неглубоко. Главное же, оба они ограничиваются тем лишь, что раскачивают молекулы, вызывая ощущение тепла.

Иначе ведет себя видимая радиация, которая не проходит сквозь кожные покровы. Когда она падает на нас - от солнца ли, от лазера или лампы, - мы ее рассеиваем в разные стороны. А что это значит в микромасштабах? Вот что: отдельные ее порции поглощаются какими-то из наших электронов, которые тем самым немедленно возбуждаются и тут же выбрасывают ее, переходя в прежнее состояние. Освободившись, этот квант изменяет направление движения по сравнению с первоначальным. Но и только. Частоту свою он сохраняет той же, что и до "пленения".

Точно так же поступает и ультрафиолет. Правда, он несколько агрессивнее, что любители солнечных ванн неоднократно испытали, как говорится, на собственный шкуре. Он способен нарушать химические связи в молекулах. И вышибать электроны из атомов, расположенных на поверхности материала.

А рентгеновский квант, который куда мощнее? Угодив в электрон, он тоже может передать ему свою энергию целиком и выбить его "из седла". Происходит ионизация, причем не только в тонких наружных слоях., но и глубоко внутри любых веществ и существ. Этот механизм взаимодействия доминирует, если излучение мягкое. А если более жесткое? Оно способно рассеиваться на свободных электронах: его кванты, теряя часть своей энергии, изменяют направление полета.