伦琴单位 伦琴:诺贝尔奖的第一位获得者

在19世纪和20世纪之交,X射线的发现,是一个轰动世界的伟大科学事件。

在19 世纪,科学家们在研究真空放电时发现了阴极射线,然而什么是阴极射线的本质?有人认为它是由带电的物质微粒组成的,有人认为它是一种以太的振动,这一有争论的阴极射线问题吸引了许多科学家的关注和兴趣,成为了那时物理学研究的一个热点课题。

德国物理学家伦琴(1845―1923)也热心地投身于这一研究之中。他在进行关于阴极射线的实验过程中出现了一种意外的现象,即每次放电管放电时都出现同样的荧光,将屏幕移至一米乃至二米远处仍可见到这种荧光,这与他所熟悉的阴极射线在空气中只能穿行几个厘米的事实相矛盾。

这种荧光是什么性质的光?它来自哪里?伦琴感到十分惊奇和困惑。他立即盯住这个奇异现象,在1895年底,一连几个星期几乎昼夜不停地对它进行观察和研究,设计了种种实验来探索它的来源和特点,通过多种实验反复比较这种射线与阴极射线的行为。

他发现这种新射线是来自放电管上被阴极射线击中的那块管壁;空气对新射线的吸收能力比空气对阴极射线的吸收能力要小得多;新射线不能被磁场偏转;各种各样的材料都能不同程度地被新射线穿透。伦琴断定这种新射线与阴极射线不是一回事,他把新射线称为“X射线”。

为了使这一发现更具有说服力,伦琴拍摄了许多X射线照片,例如,有绕在木轴上包有绝缘外皮的金属线的照片;有装在一个盖严的木盒内的一套天平砝码的照片;一个四周用金属包边的罗盘照片等等。最吸引人的是伦琴妻子的手骨照片,这是世界上第一张只见人的骨骰不见皮肉的X射线照片。这张照片曾使一些人感到恐惧,把X射线视为一种可怕的“死光”。而一些科学家则立即意识到这种X射线在医学上,特别对于外科手术将会产生巨大的效用。

1895年12月28日,伦琴向维尔茨堡物理学医学学会秘书处寄交了他的第一篇报告:《一种新的射线——初步报告》,记述了他所完成的一系列实验工作的方法和结果,分析了从实验中所得知的X射线的各种性质。

伦琴希望他的研究工作尽快得到审查和评价,他于1896年1月1日把他那第一篇报告的复本和一些X射线照片分别寄给几位著名科学家。很快,他的研究成果就获得了科学家们的承认和赞赏。著名物理学家玻耳兹曼、开尔文勋爵、斯托克斯、庞卡莱等人陆续对他的重大发现表示祝贺。

X射线的发现,冲破了当时人们流行的以为物理学已经尽善尽美、再没有什么新东西可发现的思想束缚,激励起物理学家们的新的探索热情,从而拉开了19、20世纪之交的一场新的物理学革命的序幕。

X射线在医学上显示出威力,为人类带来了巨大裨益。仅在它被发现三个月之后,维也纳医院在外科治疗中便首次运用X射线为病人拍片。接着,世界各地的许多医院都把X射线作为诊断和治疗疾病的重要手段。

为表彰伦琴对科学做出的伟大贡献,1901年他被授予诺贝尔物理学奖。伦琴成为诺贝尔奖设立后的第一位获奖者。

X射线的发现,在科学史上曾被看作是一个偶然发现的典型事例。其实,在19世纪下半叶,在研究阴极射线的热潮中,X射线已不可能再隐藏下去了,它的发现已属历史的必然。事实上,在伦琴发现X射线之前,它已多次出现在许多物理学家眼前,但是没有引起他们的重视。

早在1887年,在克鲁克斯的实验室里曾发生过照相底片发黑的现象,然而他没有想到,底片变黑是因为这些底片就放在他进行实验时的放最管附近所造成的。他主观地以为是底片的质量不佳,并因此而把底片退给了厂家。1895年以后,人们都知道不能把照相底片放在阴极射线近旁,否则照片会变黑。然而却没有人去深究底片变黑的原因。

1890年,美国物理学家古德斯比德在作实验时,无意中得到了一张物体的照片。而他却毫不介意地把这张照片扔进了废照片堆里。6年后,当伦琴宣布他发现X射线的时候,他才想起这张被扔弃的照片,把它挑出来重新加以研究。

德国物理学家勒纳德,在研究不同物质对阴极射线的吸收时,曾发现阴极射线能使几种荧光物质产生发光效应,能使照相底片变黑。然而他却习惯地把这种现象归结为阴极射线的结果。

以上这些情况说明,如果没有敏锐的观察力和思考力,对于出现在眼前的新事物就会视而不见,察而不觉。

伦琴之所以能发现X射线,还与他在多年科学研究工作中积累起来的丰富知识和实验经验有关。伦琴在物理学、尤其在实验物理学方面造诣很深,享有很高的威望。作为一位实验高手,他常常亲自制作实验仪器,巧妙地安排实验,并能凭借简单的仪器获得较高精度的实验结果。

他曾被誉为“具有伟大实验技巧的卓越教师”,还被认为是物理学测量技术方面的权威。正因为伦琴有这样深厚的科学实验功底,才能敏锐地及时地抓住新奇事物不放,才能迅速地有效地设计和进行一系列实验,用确凿的令人信服的一系列实验结果向人们证明:X射线是不同于阴极射线的一种新射线,并用照相的办法展示出X射线的巨大功能。

伦琴发现X射线,是偶然的,也是必然的。这一重大发现为我们提供了富有启示性的科学研究经验:不要忽视偶然的意外现象,它常常是导致新发现的重要契机!