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“舒贝兄,请速快递你的胸腔”

时间:2020-05-15 来源:国家核安全局

地球不过是茫茫宇宙间恒河沙数的一粒沙子,在这个地球上,人类繁衍生息,形成了人类历史。相对于漫长的人类历史,个人的轨迹就如一刹那,即便如此,有些人的光芒足以光照后世,这些人常被称为名人。当我们谈论这些名人时,我们更关注的往往是他们的事迹、取得的成就,却忽视了他们身上的品格。事实上,正是他们的品格造就了他们的成就。

如今,我们渴求创新、技术的进步、安全水平的提升,往大了说是实现国富民强,对个人来说,则是实现自我。然创新难、突破难,或许从一些历史人物的轨迹中能找到值的借鉴的东西。

今天就来分享一个这样的历史人物轨迹,他揭开了原子时代的序幕。

 

我们知道,X射线的发现是19世纪末20世纪初物理学的三大发现(分别是:1895年发现X射线、1896年发现放射性、1897年发现电子)之一,这一发现标志着现代物理学的产生。其发现为诸多科学领域提供了一种行之有效的研究手段,对20世纪以来的物理学以至整个科学技术的发展产生了巨大而深远的影响。  

让我们从他的一个故事开始,其实,名人们也有着普通人的幽默。

1895 年,德国物理学家威廉·康拉德·伦琴偶然发现了X射线与治疗人体疾病的关系,并取得了很大的成功,结果引发了很多科学家的嫉妒,包括当时比伦琴更年长也更知名的科学家舒贝在内,很多人评判伦琴是个“不务实的家伙”,因为X射线是不可见的。

有一天,舒贝满怀醋意地故意给伦琴写信刁难他说:“伦琴先生,我的胸中残留着一颗子弹,需要用你的X射线来治疗,请你邮寄你的X射线给我吧,另外写一份使用说明书一起寄给我,我相信你不会拿不出来的,我们都知道,你是一个务实的科学家。”

伦琴收到这封信后一看就知道了,这是舒贝在为自己设局呢,对方的意思很明显:如果你不把X射线邮寄过来,那就代表着你确实是个不务实的家伙,因为只有虚幻的东西才没办法邮寄。

伦琴顿时陷入了两难之中,要寄吧,这X射线还真不是一个可以邮寄的东西,但如果自己对这封信置之不理,那么舒贝就会笑自己缺乏应对的底气和能力;如果写信对舒贝细细解说X射线的理论,恐怕也不会得到舒贝的尊重与理解,写得再详细也是白搭,到底怎么办才好呢?伦琴再三思虑后终于有了办法,他根据舒贝的信件内容写了一封“针锋相对”的回信,他在信中说:“实在对不起舒贝先生,现在我手头的X射线刚好用光了,而且射线太长,真的没办法邮寄,这样吧,你把你的胸腔寄过来吧,我帮你检查检查,我知道你是一个比我更务实的科学家,你一定不会拿不出你的胸腔吧?”

舒贝收到伦琴的回信后,脸顿时红了,他本想将伦琴一军,没想到却反过来被伦琴将了一军,使自己落进了一个难堪的局面里。不过也正因如此,舒贝反而被伦琴的智慧所折服了,多年后,舒贝不仅称赞伦琴是一个改变人类命运的科学家,还是一个优秀的语言学家。

【伦琴生平简介】

威廉·康拉德·伦琴 

伦琴,1845年生于普鲁士的来尼斯,年青时就读于荷兰机械工程学院和苏黎世物理学院,1869年获得哲学博士学位。学业结束后,先在维尔茨堡大学物理实验室任助教,随后在施特拉斯堡物理学院任讲师。教学六年,便成为霍恩海堡农业专科学校的教授。1876 年,伦琴主持吉森大学物理学讲座达9年之长。 随后, 耶拿大学和乌得勒兹大学都留下了他的足迹,从1894 年开始,伦琴担任维尔茨堡大学校长和慕尼黑物理研究所所长。1895 年, 伦琴经过继续反复实验,发现了一种射线,称之为X射线,他因此而誉满全球。伦琴在50年的研究工作中,共发表了50多篇论文,由于他的多方面成就,除获得了第一届诺贝尔物理学奖外,他还获得普鲁士二级王冠勋章、英国皇家学院伦福德奖章、哥伦比亚大学巴纳德奖章等。

【发现X射线的意义】 

15世纪末16 世纪初,建立在实验基础上的经典物理学在欧洲迅速发展,到19世纪末已经取得了辉煌的成果。当时, 许多物理学家都认为,这一领域基本的、原则性的问题已经解决,后面的工作只是进一步修正和补充细节。但随着X射线这一发现,现代物理学之门在人们面前訇然开启,偶然的瞬间将物理学研究引向了一个新境界。

同时,也诞生了放射学这一新兴学科。

【发现X射线的当天】

那天(1895年11月8日),直到傍晚,伦琴还在德国维尔茨堡大学物理研究所进行实验。为了准确观察阴极射线的荧光作用,伦琴用黑纸将实验用的放电管严密地包裹起来,以免放电管受到外界环境干扰。准备就绪后,他接通了放电管的高压电源。在黑暗中,他看到一米以外的实验屏上闪烁着绿色的微光。

伦琴想,也许是黑纸没有包严,于是仔细查看了包裹情况。但当他再一次接通电源时,绿色的闪光又出现了。这使得伦琴大为震惊,他再三重复这一实验,每次都将实验屏挪远一点儿,直至2米远的距离仍然能清晰地看到闪光。伦琴确信这不是阴极射线造成的,因为阴极射线在空气中的穿透力只有几厘米,这是一种新的射线。他用一本书挡在荧光屏前,这神奇的光线竟能透过这本书。这一发现紧紧抓住了伦琴的心,他迫不及待地用各种办法对新射线进行了测试。

结果证明,这种射线是从阴极射线轰击的玻璃管内壁上发出的,它能够透过玻璃、硬橡胶、木板以及除去铅和铂以外的金属,而且在通过棱镜时不会被折射和反射,也不会因磁铁干扰而偏转,还能够使照相底片感光,更使他惊叹不已的是自己的手出现在底片上时竟是一副骨骼像! 伦琴再也无法抑制自己的激动心情。在给好友的信中,他写道:“我高兴极了!我要当面试给你看……我终于发现了一种光,我也不知道那是一种什么光……无以名之,就把它叫做X光吧。”

【严谨的公布】

伦琴充分地认识到这项发现的重要性, 也急于将它公布出来。但他知道这项发现的意义,不敢在没有得到充分资料的情况下贸然公布(数年后,有人问他在发现X射线时想些什么,他回答说:“我不想什么,我只做实验”)。

他狂热地实验了七个星期后,终于在1895年12月28日写出了他的第一篇论文。在这篇论文里,他不仅宣布了这项发现,而且还报告了X射线的所有基本特性,如其电离气体的能力及其不受电场或磁场的影响等。

伦琴于1896年1月23日作了首次关于新现象的演讲。在他讲完后,便征求自愿应试的人,当时近八十高龄的克利克(瑞士解剖学家和生理学家)走上前来,伦琴给他的手照了一张X光相片,这张照片显示出一位八十老人的形状优美的手骨。

于是狂热的欢呼和对X射线的兴趣席卷了欧洲和美洲。

【世界上第一张X光片】

发现X射线后,伦琴用这种射线拍摄了他夫人的左手的照片,显示出手的骨骼结构,从而才有了这张世界上第一张X光片。据说那枚戒指是他们的订婚戒指。

 图为当年伦琴妻子左手的X光照射图

【达克斯的胃里有一枚纽扣】 

这估计是世界上第一张狗的全身X光片。

1895年底,伦琴和他的好友、私人医生维林盖尔进行了一次更大胆的尝试。他们用18块感光板为一只名叫达克斯的小狗拍摄了全身X光片。底片显影后,达克斯的骨骼图像犹如拼图玩具般展现在他们面前。这时医生忽然指着图像上一块带有四个小白孔的黑色圆斑,“快看!里达克斯的胃里有一枚纽扣”,伦琴也惊喜地喊了起来,“对呀,如果一根缝衣针或是大头针进到人体内,医生用这个方法就可以知道针所在的部位,这样手术时就能准确地找到它们!”

维林盖尔医生再也抑制不住自己的兴奋, 激动地说道:“对您这个发现的意义,实在难以作出恰如其分的估量,想想看,有那么多人患有肺病,但迄今为止还没有一个医生能准确诊断出肺部损坏的程度,而现在,由于您的这一发现,诊断这种病才能成为现实! ”

伦琴发现X射线的消息传到美国才四天, 美国人就用X射线找出了一个病员腿上的子弹。从此,射线为医学诊断提供了新的工具。

伦琴工作过的实验室 

伦琴所用的仪器装置图

【我的发明属于全人类】

1895年12月28日,伦琴向维尔茨堡物理医学协会提交了题为《一种新的射线·初步报告》的论文,阐述了产生X射线的方法和射线穿透各种物质的功能。接着又分别于1896年3 月、1897年3月完成了题为《一种新的射线·续篇》和《关于X射线的第三次报告》两篇论文, 并制成世界上第一个X射线管。

一些商人发现制造X光机是个发大财的好机会, 纷纷出高价请伦琴转让专利。一位企业家说:“为什么您不想以此来赚钱呢? 我出50万!”伦琴淡然一笑,答道:“我的发现属于所有的人,但愿我的这一发现能被全世界科学家所利用。这样,它就会更好地服务于全人类界...”伦琴毫无保留地把X 射线技术公诸于世。

【开启原子时代序幕】

不久, X光机在世界各地陆续问世,并被广泛应用于人体疾病的透视与治疗、光电效应研究、晶体结构分析、金属组织检验、材料无损探伤等方面。接着, 法国物理学家贝克勒尔,在对X射线的研究中发现,铀矿石也可产生使照相底片感光的奇怪射线;经过系统研究,1898年居里夫妇将此性质定名为放射性,并发现了镭。1901年,伦琴荣获首届诺贝尔物理学奖。随后,贝克勒尔与居里夫妇共同获得了1903年度的诺贝尔物理学奖。就这样,20世纪的物理学革命以空前的速度到来了。

【为什么是伦琴?】

其实,X射线早已出现过,只是被忽略了。

1836年,英国科学家迈克尔·法拉第发现,在稀薄气体中放电时会产生一种绚丽的辉光。后来,物理学家把这种辉光称为“阴极射线”,因为它是由阴极发出的。

1861年,英国科学家威廉·克鲁克斯发现通电的阴极射线管,在放电时会产生亮光,于是就把它拍下来,可是显影后发现整张干版上什么也没照上,一片模糊。他以为干版旧了,又用新干版连续照了三次,依然如此。克鲁克斯的实验室非常简陋,他认为是干版有毛病,退给了厂家。他也曾发现抽屉里保存在暗盒里的胶卷莫名其妙地感光报废了,他找到胶片厂商,说其产品低劣。

1890年,美国科学家古德斯柏德在实验室里偶然洗出了一张X射线的透视底片。然而实验室的人都不知道如何解释这种现象,更没细想,而是归因于照片的冲洗药水或冲洗技术。

1892年德国物理学家赫兹已证明阴极射线能穿过薄铝片。同年德国物理学家雷纳德制造了有薄铝片窗的阴极射线管,并观察到管外数寸远的荧光板有荧光,照相底片也能感光。阴极射线虽能穿过铝片但不能经空气运行,这一现象使他困惑不解。

机遇就这样擦肩而过,一个伟大的发现与他们失之交臂,直到伦琴发现了X光,才恍然大悟。

【创新所需的精神】

虽然伦琴的发现也具有一定偶然性,但是若没有他几十年实验工作中培养的敏锐观察力,X光也许还要沉睡若干年。

德国著名物理学家冯·劳厄(1914 年诺贝尔物理学奖获得者) 评价道:“伦琴的伟大之处在于,为数众多的,甚至是杰出的物理学家,在伦琴之前利用同样的辅助手段进行了实验,然而他们未能发现这些现象。伦琴向完全未被研究的领域进军,这除了敏锐的目光,还要有巨大的勇气和自制力。”

1894年伦琴当选维尔茨堡大学校长。在一次演说中,伦琴说了这样一段发人深省的话: “实验是最有力最可靠的手段, 它能使人们揭开自然界的秘密...对每一个现象应该首先从一切细节上尽可能最准确地进行观察和描述,只有在此之后才可以大胆加以解释。”

伦琴的伟大发明至今还在造福人类!除了这些,伦琴留给我们的还有:

有勇气、有坚持、不盲从、不想当然、严谨的求证、谨慎的公布、大公无私……

如今,国家对科研、创新 “求贤若渴”,从这些历史名人身上,我们是否能有所借鉴呢?

 

参考文献:

1.中国科学院高能物理研究所 《X射线的发展历程》2009-07-23

2.司徒光. 伟大的发明——记德国物理学家伦琴[J]. 医疗保健器具, 1995(6).

3.唐效英. 把你的胸腔寄过来吧[J]. 文史博览, 2017年(7).

4.雷素范. 伦琴[J]. 光谱实验室, 1990年(Z1).

5.赵钢. “我的发现属于所有的人”——记X射线发现者伦琴[J]. 世界知识, 1995年(19).

6.潘屏南. 伟大发现 不朽业绩──纪念伦琴诞生150周年,发现X线100周[J]. 中国医疗器械信息, 1995年(02).

7. 搜狐网 《他借助妻子的手,拍下了世界上第一张X光照片》2018-03-05.

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