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X射线的发现

来源:网络资源 2009-09-02 20:16:12

  X射线的发现

  关于电的知识,在公元前3世纪,人们便已开始掌握。后来又过富兰克林、伽伐尼、伏特、安培、欧姆、法拉长等许多科学家的研究,更加完善系统。到1643年意大利的托里拆利发现了气压和真空,人们便又把真空和电联系在一起研究。将放电管抽空,再充入各种不同的气体,就会显示各种美丽的颜色。科学家还发现,这时放电管的阴极会发现射线,这种“阴极射线”能使几种荧光盐发光,还能使照相底片变黑。这种实验是极有趣的,许多著名的科学家如英国的克鲁克斯、德国的赫兹、列纳德等都在一次又一次地重复观察这种暗室里的神秘闪光。可是发现的幸运往往只能落在一个人头上,这个人就是德国维尔茨堡大学的教授伦琴(1845~1923)。

  1895年11月8日,星期五,这天下午,伦琴像平时一样,正在实验室里专心做实验。他先将一支克鲁克斯放电管用黑纸严严实实地裹起来,把房间弄黑,接通感应圈,使高压放电通过放电客,黑纸并没有漏光,一切正常。他截断电流,准备做每天做的实验,可是一转眼,眼前似乎闪过一丝绿色荧光,再一眨眼,却又是一团漆黑了。刚才放电管是用黑纸包着的,荧光屏也没有竖起,怎么会现荧光呢?他想一定是自己整天在暗室里观察这种神秘的荧火,形成习惯,产生了错觉,于是又重复做放电实验。但神秘的荧光又出现了,随着感应圈的起伏放电,忽如夜空深处飘来一小团淡绿色的云朵,在躲躲闪闪的运动。伦琴大为震惊,他一把抓过桌上的火柴,“嚓”的一声划亮。原来离工作台近一米远的地方立着一个亚铂氰化钡小屏,荧光是从这里发出的。但是阴极射线绝不能穿过数厘米以上的空气,怎么能使这面在将近一米外的荧光屏闪光呢?莫非是一种未发现的新射线吗?这样一想,他浑身一阵激动,今年自己整整50岁了,在这间黑屋子里无冬无夏、无明无夜地工作,苦苦探寻自然的奥秘,可是总窥不见一丝亮光,难道这一点荧光正是命运之神降临的标志吗?他兴奋地托起荧光屏,一前一后地挪动位置,可是那一丝绿光总不会逝去。看来这种新射线的穿透能力极强,与距离没有多大关系。那么除了空气外它能不能穿透其他物质呢?伦琴抽出一张扑克牌,挡住射线,荧光屏上照样出现亮光。他又换了一本书,荧光屏虽不像刚才那样亮,但照样发光。他又换了一张薄铝片,效果和一本厚书一样。他再换一张薄铅片,却没有了亮光,——铅竟能截断射线。伦琴兴奋极了,这样不停地更换着遮挡物,他几乎试完了手边能摸到的所有东西,这时工友进来催他吃饭,他随口答应着,却并未动身,手中的实验虽然停了,可是他还在痴痴呆呆地望着那个荧光屏。现在可以肯定这是一种新射线了,可是它到底有什么用呢?我们暂时又该叫它什么名字呢?真是个未知数,好吧,暂就先叫它“X射线”。

  一连几个星期,伦琴突然失踪,课堂上、校园里都打不见他。他一起床就钻进实验室,每次吃饭都是夫人贝尔塔派工友去催了又催,才能将他请到饭桌上来。他的好朋友几天不见他,便来关心地问道:“伦琴先生,你最近在忙什么呢?”他总是讳莫如深地说:“在干一件事,还有没结果。”原来伦琴搞实验有两个习惯,一是喜欢单枪匹马地干,经常连助手不要;二是没有到最后得出结论,决不轻易透露一点消息。他最讨厌无根据的假设,也从不作什么预言。

  再说伦琴这样终日将自己关在实验室里,别人可以不管,夫人贝尔塔可不能不问。她见伦琴每次吃饭都心不在焉,甚至有一次叉了一块面包竟向鼻尖上送去。问他在想什么,他只是神秘地一笑。贝尔塔一是担心他的身体,二是出于好奇。这天估计伦琴已开始工作,她便偷偷地溜进实验室里。只见一片黑暗中一个荧光屏发出一片亮光,伦琴举起一本厚书,屏上就有一个模糊的书影,举起一枚硬币,就有一个圆圆的印记,贝尔塔看得入迷,便失声说道:“没有光,哪来的影子呢。”正好这时伦琴高兴,他并没有责备贝尔塔私闯实验室,只是摸黑拉住贝尔塔的手说:“亲爱的,来得正好,请帮个忙。你双手捧着这个小荧光屏向后慢慢退去,我来观察,看随着距离的远近荧光的亮度有什么变化。”

  贝尔塔能进实验室本就机会不多,难得丈夫高兴,今天还破例邀她协助实验,而且这又是一个多么有趣的游戏。她小心翼翼地捧起荧光屏,伦琴说“退”,她就向后退一步;说“停”,她就停下来等待他观察。这样越退越远,贝尔已完全被黑暗所吞没,伦琴眼里只留下一方荧光的闪亮。

  却说伦琴正看得入神,忽听暗处贝尔塔“呀”地一声尖叫,接着便是“哐当”一声,荧光屏跌落在地。伦琴忙喊:“贝尔塔!”却无声。他忙将电灯打开,只见贝尔塔,双手前伸,两目痴睁睁的,却不说话。伦琴一时也六神无主,不知出了什么祸事,三步两步冲上前去搂住她的肩膀喊道:“贝尔塔,你怎么啦,刚才出了什么事?”

  “妖魔,妖魔,你这实验室里出了妖魔。”贝尔塔说,肩膀还在瑟瑟发抖。

  “贝尔塔,你冷静点儿,我在你身旁,不要怕,你刚才到底看见了什么?”

  “手,刚才我看见了我的手。”

  “你这手不是好好的吗?”

  “不,它又变回来了,刚才太可怕了,我这两只手只剩下几根骨头。”

  伦琴一听,突然一拍额头,说道:“亲爱的,我们是发现了一种‘妖魔’,这家伙能穿过人的血肉,也许这正是它的用途呢。你不要慌,我扶你坐下,我们再来看一遍,但愿这‘妖魔’能够再现。”

  伦琴熄灭灯,又重新立起一块荧光屏,这次他将自己的手伸在屏上,果然显出五根手指骨的影子。然后他又取出一个装有照相底板的暗盒,请贝尔塔将一只手平放在上面,再用放电管对准,这样照射了15分钟。底片在显影液里捞出来了,手部的骨骼清晰可见,边无名指上那颗结婚戒指都清清楚楚,这是因为戒指完全挡住了射线。贝尔塔一见这张照片不由全身一阵战栗,她连忙用双手捂住自己的眼睛,泪水顺着指缝渗了出来,她想到了死亡,想到了自己的骷髅,抽抽泣泣地说:“亲爱了,这是多么可怕的事!我这双红润润的手掌一下就变成白森森的骨头,教我们亲眼来看自己死后的情景,这实在太残酷了,太可怕了!”

  伦琴现在却非常高兴,他像一个下围棋的胜者落下了最后一子,轻松、兴奋、自豪。他将房间里的灯打开,一边收后着仪器,一边说道:“亲爱的,不必伤心,你看眼前不是又大放光明了吗?你的手掌不是还这样红润柔软吗?我们还幸福地生活在世界上,虽说我们已年近半百,可是死亡还很遥远,人能透过表面看到内在,立于现在预知未来,这正是科学追求的目标啊。科学就是要实在,就是要彻底。维萨留斯第一次画出人体解剖图,哈维第一次揭示出人体的血液循环路线。人,在科学面前,一点儿一点儿地露出了他的实实在在的血肉,现在这种新射线又要清清楚楚地显示人们一根根骨头了。科学帮助我们认识世界,也认识自己。亲爱了,我们应该高兴啊,这不是悲剧,这是人类的福音,可以预料,医学将因此会有一场革命,会大大地前进一步。”

  在1895年的最后几天,伦琴将这项研究成果整理成一篇论文《一种新的射线,初步报告》,送给了维尔茨堡物理学医学学会。同时又把报告的副本和几张X射线照片邮寄给他的几位物理学家朋友。可是他远没有想到,当他把信件投入校园里那个大邮筒后,等待他的是一场多大的麻烦。

  本来,伦琴是一个十分小心谨慎的人,治学态度极严,遇有新成果不经自己再三验证和专家评定决不发表。可是他投送的那些邮件有一份是给维也纳的物理学家艾克斯奈尔的。这艾克斯奈尔与伦琴相交笃深,他一眼就看出这是一项伟大的发现,其欢悦之情不能自禁。一天他正举行家庭宴会,便将伦琴夫人那只左手的X射线照片拿出来向朋友们夸耀,这自然使满赞叹,家宴生辉。而席间又有一位好事者叫雷谢尔,立即提出要将照片借回去好让家人也一饱眼福。碍着面子艾克斯奈尔便借给了他。不想雷谢尔的父亲是维也纳《新闻报》的出版人,这老雷谢尔真不愧为新闻老手,一眼就看出这是一条将震动世界的消息,接到照片的第二天——1896年1月5日,就在头版以《耸人听闻的发现》为题,在全世界第一次发表了这条独家新闻。这个德国科学家的伟大成果竟首先在奥地利发表,然后伦敦《每日记事》驻维也纳记者又立即将《新闻报》的消息发回总社,1896年1月6日伦敦便向全世界发出这样一条新闻:

  战争警报的喧嚷不应当把人们的注意力分散而没有看到维也纳传来的令人惊异的科学胜利。据宣布,维尔茨堡大学教授伦琴发现了一种射线,用有摄影方面,它可以穿透木头、肌肉、布以及大部分有机物质。这位教授拍成一张装在密闭木匣中的砝码的照片,还拍了一张只有骨骼,不见肌肉的人手的照手。

  真是没有想到,这位教授虽然十二分的小心,他慎重从事,严加保密,X射线的消息却从外国报纸上钻出来,并立即漫及全球。他只好公开出面做一次报告了。

  1896年1月23日,伦琴在自己的研究所里举行关于新射线的报告会。

  会议还没有开始,小礼堂已经座无虚席,窗台上、走廊里,凡能下脚的地方都剂满了听众。这是些什么样的听众呀,有贵族、大学教授、高级官员、军官还有学生和一些设法挤进来的市民。一个高等院校的研究所,一个高深的物理课题,还从来没有这样众多的听众来光顾呢。伦琴还没有出场,人们就急得如等待皇帝的召见,又像盼着一个大明星的出现,个个都引颈踮脚,直视台口,一面窃窃议论着这个能穿透人的血肉的可怕怪物。这种紧张的准备气氛大约持续了半个小时,伦琴才出现在台前。他高高的个了,留着一把漂亮的卷曲的大胡子,还是穿着平常的实验服,目光平静和蔼,仿佛不是来宣布一项震惊世界的发现,倒像是踏着铃声走进课堂,礼堂里立即响起如潮的掌声。年轻人把子抛向空中,人们高喊着“伦琴”,“X射线”,屋子里立即如一锅开水沸沸扬扬。伦琴示意大家静下来,向大家表示真诚的谢意。但是他每致谢一次,这欢呼就掀起一个新的浪潮,这样一连三次,人们激动的情绪才稍稍平息。这时伦琴才开始演讲:

  “尊敬的先生们,谢谢大家今天的光临。关于新射线的实验,现在还只有一个初级阶段,但是社会各界对此事都抱极大的兴趣,而且外面又有各种各样的传闻,所以我今天有责任向大家说明一下我的工作情况。

  关于放电研究,赫兹、雷纳特、克鲁克斯等科学家都做了许多有益的工作。1879年克鲁克斯先生在做真空放电实验时就发现放电管附近的照相底片变黑,1880年美国两名同行也遇到这种情况,1892年我国的物理学家也注意到了放电管附近的荧光,但是大家的注意力都在阴极射线上面,觉得这些怪异是偶然的失误所致。我自己不过是重复了前人的工作,我的成功只不是比他们稍微细心一点罢了。我抓住了X这个未知数去努力求解,当然,现在我们对它也还知道甚少,不过已经确切地知道它能穿过大部分物体,可以用来照特殊的相片,至少这一点对外科医生会帮大忙。它可以使我们在未开刀前就能观察到人体的内部结构,特别是骨骼结构。为了能使各位更明了这种射线的性质,现在请允许我为今天到会的,著名的解剖学家克利克尔先生当场拍一张他的右手X光照片。”

  按照预先的布置,小礼堂立即一片漆黑。20分钟之后,拍好的底片已展示在众人面前。年近80高龄,德高望重的克利克尔举起这张片子激动地说:“我一生不知解剖了多少只手。今天伦琴先生的射线却在我的手不痛不痒的,未受一点损伤的情况下,这样清楚地解剖出我的手骨,而且还用照片固定下来,这真是伟大的创造。在我作为维尔茨堡物理学医学学会会员的48年中,这是我参加的最有纪念意义的一次学术活动。为了庆祝这个造福人类的伟大发现,我提议将这个未知的射线定名为伦琴射线。”

  这时会场上又是一阵雷鸣般的欢呼。接着是一群记者蜂拥而上。他们提出各种各样的问题。

  “伦琴先生,11月8日晚,当您观察到荧光闪光时想到了什么?”

  “我是在研究,不是在想。”

  “伦琴先生,请问您打算怎样出卖你的这项伟大的技术专利?”

  “根据德国大学教授的优良传统,我认为他们的发明和发现都属于整个人类,这些发明和发现绝不应受专利、特许权,合同等等的阻碍,也不应受到任何集团的控制。我的实验室向着专利局的那一面窗户,永远是紧闭着的。”

  “伦琴先生,关于神秘射线的研究您将还有什么重大突破?”

  “我不是预言家,也不喜欢预言。我只知道我将继续我的研究,而且对暂时还没有把握的结果我现在绝不发表。我讨厌那种投机性的和广告式的狂热,也憎恨一切仓促的出版物,我想永远只应提供成熟的东西。”

  “那么请问您准备在什么时候发表您的第二篇研究报告呢?”

  “对不起,我有一个不好的毛病,总不愿单独解决某一个问题,所以一碰到问题就想做得更彻底些,就会前后左右引申得过远,所以我的论文也经常要修改和重编,很难说出准确的发表时间。”

  这时记者越来越多,已是里三层外三层,有的问他发现的细节,有的问他的家庭,有的向他索要照片,有的邀他为刊物作广告,问题越提越怪,要求越来越多,伦琴早已被围得大汗淋漓,连挤进来保驾的会议主持人也一起被困在核心,许多青年学生又拥了来要求签名的。这时《英国摄影杂志》的一名记者挤上来说:“尊敬的伦琴先生,我们杂志很荣幸地注意到您是一名摄影爱好者,平时您只要一出门,照相机总是挂在肩上。可是近来我们发现您却总把它忘在家里,关于这件事您能向我们的读者解释一下吗?”

  伦琴擦一把汗,抬头环视一下人头顶上许多高高举着的照相机,用手一指说:“是,我过去出门总爱背一个照相机,可是近来我一看见这个东西就害怕!”他这句半是抱怨,半是玩笑的机智的回答引起人们一阵欢乐的笑声,记者也突然觉得将他逼得太苦了,忙收起相机,主持人乘机拉着伦琴挤出圈外,奔向客厅,那里还有一个小型酒会在等他呢。

  深夜,伦琴回到家时,贝尔塔还在灯下整理近来收到的邮件。他脱下大衣,捧起咖啡喝了一口,好像这时才感到自我的存在。下午报告会上的喧闹,酒会上人们争相握手、祝贺,使他应接不暇,疲惫不堪。贝尔塔扶他坐下,一件件地抽出邮件,大都是各地有关X射线的报道,有1月8日出版的《纽约电气工程师》、1月10日出版的《伦敦电工杂志》、1月14日出版的《慕尼黑医学周报》1月16日出版的《维也纳临床周报》……。这些报纸、杂志有对X射线的严肃报道,也有不少诙谐的评述,还有许多可笑的猜测有消息,有故事,还有漫画。贝尔塔捡起一份1896年3月12日出版的《生活》杂志说:“亲爱的,听我给你读一段。你看,你的射线都成了诗人创作的题材了:

  你是这样美丽,这样苗条,

  但你丰满的肌肉哪里去了。

  原来你已被无名射线精心改造,

  却只用骨骼来向我拥抱。你用二十四根肋骨来显示自己的线条,

  你可爱的鼻子、眼睛哪里去了。

  我低声向你耳语:“亲爱的,我爱你。”

  你用洁白的牙齿向我微笑。

  啊,可爱、残忍、温柔的射线,

  伦琴教授这个伟大的创造!

  伦琴听完这首小待笑得差点将口里的咖啡喷出来,他说:“报纸上还有什么热闹呢?”贝尔塔说:“热闹事多着呢,你看这是伦敦一家公司的广告,说他们出售防X射线的外衣,小姐太太们们要是不赶快购买,就再也不能遮羞。还有,美国新泽西州有一个州议员提出一个提案,要求州议会立法禁止在戏院里使用X射线望远镜看戏。还有,一家电气公司表示要向您购买有关X射线发明的专利……”

  伦琴听着这些新闻,先是觉着好笑,接着越听越生气,他摆摆手说:“亲爱的,别念了,还是不要让他们来亵渎神圣的科学吧。多么纯洁的东西一到商人手里就立即裹上一层铜臭气。我真不知道,当年是否也有人上门去向牛顿购买万有引力。——噢,我的那些朋友们,慕尼黑的、维也纳的、布拉格的,我给他们寄去了资料、照片,有回信没有?”

  贝尔塔这才想起一件大事,忙从身后书架上取来一捆信札说:“朋友们正抱怨你办事不细心呢,你寄的照片大都没有收到,你签名的明信片全都没收到。你还不知道呢,现在射线照片是无价之宝,你的签字是最时髦的纪念品,还有,我们家门口这几天已经车水马龙了,你今晚要是早回一会儿准被记者堵住,不回答一百个问题,今晚别想睡觉。我们家已彻底没有安宁了。”

  伦琴将杯子放在桌子上,颓然躺进圈椅里,他沉思了一会儿说:“贝尔塔,看来这个发现倒给我们带来了灾难。你知道我是最怕见人的,现在只有一条路——逃跑,出国去旅行一趟。走前只给老朋友岑德回一封信,其他信件一律不回。好,我来口述,你来代笔吧:

  “我没有向任何人谈过我的工作,我只向我的妻子提过我正进行一件事,这件事人们要是知道了会说“伦琴似乎发疯了。1月1日,我把加印的照片寄出去,于是出了岔子!维也纳《新闻报》首先敲起宣传的锣鼓,然后别的报纸也跟着叫嚷起来。有好几天我都对这件事感到厌恶;在这些报道里再也认不出我的工作了。对于我来说,摄影术是达到目的的手段,可是他们却把它看成最重要的东西。我也渐渐习惯于这种喧嚷了,但是这种风暴糟蹋了许多时间,差不多有四个星期的工夫我没有做一次实验。别人能工作,惟独我不能工作。你想不到这里把工作搅乱到什么程度。

  现在附上你所要的照片;如果你想在讲演中使用,我没意见。但是我建议你把它们放在镜框里面,否则是会被偷走的……。”

  却说伦琴连夜收拾东西,第二天,天刚蒙蒙亮便带贝尔塔出门去旅行了。谁知他刚登上马车,就听车后一阵议论:那个穿棕色礼服的就是伦琴!”原来一群抢新闻的记者和抢着来签专利协定的公司、厂方代表早就守候在他的门口。伦琴忙将礼服脱下塞进衣箱,一边喝令车夫:“快走!”“啪”的一声鞭响,马车冲出门外。

  伦琴发现的X射线成为19世纪90年代的物理学上的三大发现之一,为此他于1901年获全世界首次颁发的诺贝尔物理学奖。

 

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