開啟了現代物理學的大門—倫琴發現X射線

2020-11-25 蒼蠅吃蚊子

蒼蠅吃蚊子/文

1995年是偉大的德國物理學家威廉·康拉德·倫琴(1845年3月27日一1923年2月10日)誕辰150周年,也是他發現X射線100周年。為了宣揚和紀念倫琴為人類醫學及物理學做出的巨大貢獻,德國政府專門發行了面值為10馬克的紀念幣。幣的正面印著倫琴像,背面是倫琴用X射線拍攝的他夫人手掌的照片,再現了100年前的歷史奇蹟。

無以名之的「X光」

1895年11月8日,星期五,這天下午,倫琴像往日一樣,照例鑽進物理研究所的實驗室進行他的科學實驗。雖說他當選德國維爾茨堡大學校長才一年多,校務工作很忙,但他總是設法堅持搞科研。當他在暗室坐定,先把一支克魯克斯放電管用黑紙嚴嚴實實包裹起來,以免放電管受外界環境的幹擾。關掉電燈,室內一片漆黑。門窗原本都是嚴密防護的,絲毫不會漏光,他放心地接通感應圈(這是產生直流高壓的電源設備),讓高壓放電通過放電管。他仔細觀察,黑紙並沒有漏光,一切正常。

這項實驗的目的是要準確觀察陰極射線引起的「冷光現象」,出乎意料的就在這時,眼前似乎閃過一絲微弱的綠色螢光,再一眨眼,眼前卻又一團漆黑。他想:這是怎麼回事呢?剛才螢光屏並未啟用,放電管又是用黑紙包裹著的,哪來的螢光呢?他尋思會不會是自己眼睛的錯覺,於是再定神試驗觀察。神秘的螢光又出現了,隨著感應圈的起伏工作,放電管前方忽如夜空深處飄來一小團淡綠的雲朵,在躲躲閃閃地飄動,忽隱忽現,神秘莫測。倫琴大為震驚,隨手撤下檯燈開關,電燈光下看到,原來在離實驗臺1米遠的地方立著一個鉑氰化鋇小屏,螢光是從這裡發出的。

「陰極射線絕不可能穿過幾釐米以上的空氣,現在怎麼能使這面1米之遙的螢光屏上閃光呢?」倫琴敏感地分析著,「莫非是一種未發現的新射線!」他大膽地揣摩著。

他這樣想著,不覺一陣激動。今年自己已50周歲,多年如一日,寒來暑往,沒日沒夜地在這黑屋子裡工作,苦心探尋自然奧秘,總不見一絲曙光,莫非這點螢光正是命運之神降臨的好兆頭?想到這裡,他不失時機地關燈,再三重複實驗。倫琴興奮地託起螢光屏,前前後後地挪動位置,每次都將小屏挪遠一點兒,直至2米遠的距離,仍然能清晰地看到閃光。在事實面前,倫琴確信這不是陰極射線造成的現象,這一定是一種新的射線!看來這種新射線的穿透能力極強,與距離沒有多大關係。

「那麼,除了空氣之外它能不能穿透其他物質?」倫琴又自言自語地進一步思索。他從資料卡片盒裡抽出一張硬紙卡片,擋住射線,螢光屏上照樣出現微光。他又換了一本書,屏上雖不像剛才那樣亮,但照樣發光。他換了一張薄銅片,又換了一張薄鋁片,效果都和一冊厚書一樣。當倫琴換用一塊薄鉛片時,卻沒有了亮光,這意味著「鉛」這種金屬竟能截斷這種射線。倫琴就這樣不停地更換遮擋物,幾乎試完了他手邊能取到的所有東西。他迫不及待地用各種辦法對新射線進行測試。

結果證明,這種射線是從陰極射線轟擊的玻璃管內壁上發出的,它能夠透過玻璃、硬橡膠、木板以及除去鉛、鉑以外的金屬,而且在通過稜鏡時不會被折射和反射,也不會因磁鐵幹擾而偏轉。這許多新發現的現象,使倫琴興奮極了。

室外早已夕陽西下,又是滿街燈火的時分了,倫琴還待在暗室裡,想想又試試,試試又想想,完全忘記了下班回家的事。實驗室工友幾次進來催他休息,他只是隨口答應著,實驗是停了,就是不見動身。他還在痴痴呆呆地望著放電管和螢光屏,想著下午實驗中看到的情景。現在完全可以肯定這是一種未發現過的新射線,它還有什麼秘密?它到底有什麼用?我們又該叫它什麼名字?真是個未知數。

倫琴再也無法抑制自己的激動心情,興衝衝地趕回家,一見夫人貝爾塔就說:「我高興極了!我要當面試給你看……我終於發現了一種光,我也不知道那是一種什麼光……無以名之。好吧,暫時就管它叫X光吧,或者叫它X射線也行。」

「簡直是魔影」

自從發現這個不知根底的X射線之後,倫琴突然失蹤似的見不到人影了。一連7個星期,吃住都在實驗室,幾乎是沒日沒夜地繼續探索他的新發現。他的好友幾天看不見他,便找上門來問道:「倫琴先生,你現在究竟在忙些什麼呀?神秘兮兮的。」他總是避諱而謙恭地說:「在做一件事,還沒有結果,到時候會詳細地向你報告。」倫琴搞科研有兩個習慣原則,首先是慣於單幹,常常連助手也不要;再就是不到最後得出結論,決不隨意吐露什麼消息。

倫琴就這樣把自己關在暗室裡,外人無可奈何,夫人貝爾塔不可能不管。她知道丈夫一定在搞一項非同尋常的實驗,所以每日三餐除安排工友送進實驗室外,她自己也往往親自出馬。一天,她估計倫琴正在緊張工作,出於好奇,便偷偷溜進暗室。只見黑暗中有一個小屏在發出亮光,隨著倫琴手臂的隱約舉動,屏上陸續出現一個個模糊的形影;有的像書,有的像紐扣,有的像硬幣…貝爾塔看得出神,便失聲地說:「沒有光線,哪來的影子呢?」正好這時倫琴高興,並沒有責怪妻子私闖實驗室,反而摸黑拉著她的手說:「親愛的,來得正好,請你幫個忙。」

貝爾塔按照倫琴的要求,捧著螢光屏前後移動。屏上的光影變化異常,她覺得幫助丈夫做實驗是難得的機會,今天的實驗等於在做遊戲,她格外高興。倫琴正在聚精會神地觀察研究,不料聽得貝爾塔「哎呀」一聲,螢光屏「眶哪」落地,他嚇了一跳,忙將電燈打開。只見貝爾塔兩手前伸,雙目痴呆地站著。倫琴不知出了什麼大禍,連忙上前抱住妻子撫慰著說:「親愛的,你怎麼啦?」

「你這實驗室裡有妖怪!有妖怪!」貝爾塔發抖著說。

「親愛的,你冷靜點,不用害怕,你剛才看見了什麼?」

「我剛才看見我的手變成了光骨頭,我的手啊……

「你這手不是好好的嗎?」

「不,它又變回來了。剛才我的手掌只剩了幾根光骨頭,太可怕了,簡直是魔影!」

倫琴聽罷,猛拍一下腦袋,親切地說:「親愛的,我們是已經發現了一種『妖怪』,它能穿過人的血肉,興許它因此大有用場。你別慌,我們再來看一遍,但願這『妖怪』能夠再現。」

倫琴隨即關燈,他扶著妻子的手重複做剛才做過的實驗。這次他將自己的手伸到屏上,果然現出五根指骨的影子,他心中完全明白了。於是,倫琴取出裝有照相底片的暗盒,讓貝爾塔的一隻手掌平放在盒子上,再將放電管垂直對準,大約照射了15分鐘。底片在顯影液中撈出來時,手部骨骼清晰可見。這時,倫琴欣喜若狂,他感到像一個競技者得勝後的那種瞬間輕鬆自豪。

然而,貝爾塔面對這張照相底片,淚水直往下淌。她想到死亡,想到骷髏,她向丈夫敘說了這一心情,悽楚地說:「我這紅潤的手一下子就變成了陰森森的骨頭,實在太可怕了。」

「親愛的,不必傷心,眼前不是又大放光明了嗎?這全是科學的神奇人能透過外表看到內在,立於現在預知未來,這正是科學追求的目標。」倫琴激動不已地說,「維薩留斯第一次畫出人體解剖圖,哈維第一次揭示人體的血液循環路線,而現在這種新射線又能清晰地顯示人體的一根根骨頭了。科學幫助我們認識著世界,也認識著我們自己。親愛的,這不是悲哀,是人類的幸福。可以預料,這種X射線將會引發醫學的一場革命。」

1895年底,倫琴和他的好友、私人醫生維林蓋爾又進行了一次更大膽的嘗試。他們用18塊感光板為一隻名叫達克斯的小狗拍攝了全身X光片。底片顯影后,達克斯的骨骼圖像猶如拼圖玩具一樣展現在他們面前。這時,醫生維林蓋爾根據自己的職業敏感,新奇地鑽研著圖像,忽然指著一塊帶有四個小白孔的黑色圓斑說:「達克斯的胃裡有一枚紐扣哩,快來看呀!」

「達克斯確實吃了一顆紐扣!」倫琴加以肯定。

維林蓋爾醫生再也抑制不住自己的興奮,激動地說道:「你發現的這個X光,對它的意義現在還難以作出恰如其分的估量,但我已經看到,迄今有那麼多人患上肺結核病,但一直沒有一個醫生能準確診斷出肺部損壞的程度,而今由於你的這一發現,診斷這類病情已經成為現實!」

「我的發現屬於全人類」

1895年的最後幾天,倫琴將發現X光的這項研究成果整理成了一篇論文《一種新的射線·初步報告》,詳細闡述了產生X射線的方法和射線穿透各種物質的功能。12月28日將這篇論文送給了維爾茨堡物理學醫學會。同時又把報告的副本和幾張X射線照片郵寄給他的幾位物理學家朋友。接著,倫琴又分別於1896年3月、1897年3月完成了題為《一種新的射線·續篇》和《關於X射線和第三次報告》兩篇論文,並製成世界上第一個X射線管。

真沒有想到,這位教授雖然十二分地小心,嚴加保密,但X射線的消息卻從外國報紙上蹦出來了,並很快傳及全球。他只好公開出面作了一次報告。

1896年1月23日,倫琴在維爾茨堡大學小禮堂裡舉行了關於X射線這一新發現的學術報告。會議還未開始已座無虛席,聽眾來自各行各業,門裡門外,凡是能下腳的地方都擠滿了人。當場,79歲高齡的德高望重的解剖學和生理學家克利克爾自願上臺應試,倫琴拍下這位老學者的手骨,頓時引起人群狂熱歡呼。克利克爾舉起這張片子激動地說:「我這一生不知解剖了多少只手。今天,倫琴先生的射線卻在我的手不痛不癢未受絲毫損傷的情況下,清楚地解剖了我的手骨,還用底片固定下來,真是偉大的創造。為了慶賀這個造福人類的偉大發現,我提議將這個未知的『X射線』正式命名為『倫琴射線』。」

這時會場上掌聲雷動,一群記者蜂擁而上,對倫琴進行採訪。記者提出了各種各樣的問題。

「倫琴先生,請問您打算何時申請您的這項偉大發現的專利?」「請問倫琴先生,您計劃如何出售自己的專利?」

聽眾中的一些商人敏感地發現,製造x光機是個發大財的好機會,他們中有的人迫不及待地擠近倫琴身邊,出高價要求倫琴轉讓專利。一位企業家說:「您應該以此賺錢,我願意出50萬!」倫琴淡然一笑,答道:「我的發現屬於全人類。我聲明我的成果不應受到任何集團控制。我的實驗室向著專利局的那一面窗戶,永遠是緊閉著的。但願我的這一發現能被全世界科學家所利用。這樣,它就會更好地服務於所有的人們。」

倫琴正是按照自己的誓言毫無保留地把X射線技術公之於世。不久,X光機在世界各地陸續問世,並被廣泛應用於人類疾病的透視與治療、光電效應研究、晶體結構分析、金屬組織檢驗、材料無損探傷等等方面。接著,法國物理學家貝克勒爾在對X射線的研究中發現,軸礦石也可產生使照相底片感光的奇怪射線。經過系統研究,1898年居裡夫婦將此性質定名為「放射性」,並發現了放射性極強的鋪。這一系列的新成果、新理論的發掘,迎來了19世紀至20世紀之交物理學革命的曙光,開啟了現代物理學的大門,以致有人把X射線的發現看成是第二次科學革命的號角,倫琴因此獲得極高的世界聲譽。

1896年,倫琴獲得普魯士皇室勳章、英國皇家學會倫福德獎章;1901年,倫琴成為諾貝爾物理學獎第一位獲獎人。1904年起,先後在科倫、維爾茨堡等許多城市命名了「倫琴大街」,可謂「譽滿全球」。

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    倫琴(Wilhelm Conrad Rontgen, 1845 ~ 1923)因發現倫琴射線(即通常所說的X射線)以及對倫琴射線性質的研究,獲得了第一屆(1901年度)諾貝爾物理學獎。他分別用紙和書本遮住紙屏,紙屏仍然發光,使倫琴更為驚訝的是,當他把手放在紙屏前時,紙屏上留下了手骨的陰影。經過反覆的實驗,倫琴認為從克魯克斯管中放出的是一種穿透力極強的射線,並把它命名為&34;射線(因為當時倫琴並不明白這種射線的本質,故用數學上經常使用的未知數符號x來命名。現在我們知道,x射線就是波長大約在0.01~50埃之間的電磁波)。
  • 第一個獲得諾貝爾物理學獎金的人,也是X射線的發現者
    第一個獲得諾貝爾物理學獎金的人,就是名噪一時的X射線的發現者德國物理學家威廉·康拉德·倫琴。1895年,倫琴正在德國沃慈堡大學的實驗裡研究一種名為克魯克斯管的放電過程。一天,他關閉門窗,用黑紙把這個梨狀的放電管包起來,當接通高壓時,奇蹟就出現了,只見一絲綠光映入眼帘,倫寫定這種綠光是某種射線射在一塊氰亞酸上發出的螢光。這個發現使他欣喜若狂,他連好幾天不回家,呆在實驗室裡反覆研究他企圖用各種物質來阻擋這種射線,結果大多物質都被它穿透。因為對這種射線一無所知,倫琴就給它取名為X射線。
  • 1月5日:倫琴發現 X 射線
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  • 物理學家倫琴發現了X射線,引發了一場醫學革命
    而這張照片就是倫琴的妻子安娜(Anna Bertha Rontgen)的手部X射線照片,這張照片開啟了用X射線觀察人體的歷史新篇章,也引發了一場浩蕩的醫學革命。全世界的狂歡其實早在1895年的11月8日,倫琴就已經發現了X-射線,只是當時他也不能確定這是一種新射線。所以,他獨自一人花了6個周的時間進行了大量的研究,甚至還吃住在實驗室[1]。(別問為什麼,誰還不想當個第一名呢!)
  • 倫琴是怎樣發現x射線的
    可是當他切斷電源後,卻意外地發現一米以外的一個小工作檯上有閃光,閃光是從一塊螢光屏上發出的。然而陰極射線只能在空氣中進行幾個釐米,這是別人和他自己的實驗早已證實的結論。於是他重複剛才的實驗,把屏一步步地移遠,直到2米以外仍可見到屏上有螢光。倫琴認為這不是陰極射線了。倫琴經過反覆實驗,確信這是種尚未為人所知的新射線,便取名為X射線。
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    在當年年底提交的論文《一種新射線(初步通信)》裡,倫琴描述道。這種從放電管發出的穿透力很強的射線,倫琴自己也搞不清楚,他稱其為「X射線」。1896年1月4日,這種未知的射線,讓參加柏林物理學會會議的人們大開眼界。倫琴在會上展示了他的X射線照片。第二天,維也納的一家報紙報導了倫琴的發現。這一消息迅速傳遍了世界,也驚動了普魯士國王。9天之後,倫琴受邀前往王宮演示X射線。
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  • 倫琴是怎麼發現X光線的?
    一八九五年十一月八日發現了X射線,為開創醫療影像技術鋪平了道路 ,這一發現對醫學診斷有重大影響,對於倫琴教授來說,這一天是他終生難忘的日子。就是在科學史上,這一天也是永遠值得紀念的。這是因為,倫琴在這天發現了X射線。
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    他因發現X射線而獲得1901年第一屆諾貝爾物理學獎。 X射線又名「倫琴射線」,是一種波長很短的電磁波。波長大約0.01~10納米,和原子大小相比擬。由於它的波長短、能量大,可以輕易穿過紙板、肌肉等組織,但可以被密度較大物體如金屬、骨骼所阻擋。因此在醫學上X光可以用來做透視成像,是檢查疾病的常規手段。
  • 1895年1月5日:德國著名物理學家倫琴發現X射線
    1895年1月5日:德國著名物理學家倫琴發現X射線   1895年1月5日,德國著名物理學家倫琴發現 X 射線。
  • 新編世界上下五千年,門捷列夫,x射線的發現者
    x射線的發現者—倫琴18仍年,倫琴發現了X射線。X射線的發現,撼動了經典物理學的理論基礎,使人們看到了揭示微觀物理世界的奧秘的曙光。1845年,倫琴生於德國魯爾的一個小鎮上。他在瑞士蘇黎世學的是機械工程。在那裡,他遇到了德國物理學家孔特。
  • 1月5日:德物理學家倫琴發現X射線 翻譯家葉君健實施
    新華網北京1月4日電歷史上的今天 1月5日1895年1月5日,德國著名物理學家倫琴發現 X 射線。他因此於1901年獲第一次諾貝爾物理學獎金。這一發現宣布了現代物理學時代的到來,使醫學發生了革命。1990年1月5日,國家體委、國家教委宣布,《國家體育鍛鍊標準施行辦法》開始實施。國家體委1982年公布的《國家體育鍛鍊標準》同時廢止。
  • 1901年首位獲得諾貝爾物理學獎——倫琴
    諾貝爾獎1901年第一年頒布,其中獲得物理學獎的是德國著名物理學家倫琴 1865年年初,在舅舅的幫助下,倫琴以旁聽生的身份進入烏得勒支大學,選修了哲學和幾門自然科學課程;其中有巴洛特(Balech)講授的數學分析,裡斯(Rise)講授的物理學,為了能進入大學深造,他去了瑞士的蘇黎世,於1865年11月進入蘇黎世工業大學學習機械工程。
  • 「X射線」真是耶穌之光嗎?
    [摘要]2015年5月24日,袁立在微博上說:「【X光線的由來】諾貝爾物理學獎獲得者倫琴,並沒有以自己的名字去命名,而是根據《聖經》取希臘文『基督』的第一個字母X為名,稱為X射線,即基督耶穌之光。」未知的X事實上,X射線叫X射線,和耶穌基督的關係微乎其微。德國物理學家倫琴於1895年發現了X射線。他是第一個系統研究X射線的人,也正是倫琴將這項劃時代的新發現命名為X射線的。而他用X表示這種新發現,則是因為X被普遍用來表示未知的事物。
  • 勇於探索的人——X射線的發現
    X射線的發現源於對陰極射線的研究。19世紀末,關於陰極射線本質問題的研究吸引了眾多科學家。德國維爾茨堡大學的校長倫琴就是眾多研究者之一。1895年,倫琴在實驗室內研究陰極射線時,發現了一件奇怪的事:一包用黑紙包裹的很好的相機底片全部感光了。
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    X射線的發現是19世紀末20世紀初物理學的三大發現(X射線1896年、放射線1896年、電子1897年)之一,這一發現標誌著現代物理學的產生,為諸多科學領域提供了一種行之有效的研究手段。X射線的發現和研究,對20世紀以來的物理學以至整個科學技術的發展產生了巨大而深遠的影響。諾貝爾獎1901年第一次頒發,德國物理學家倫琴因發現X射線獲物理學獎。
  • 科學(普)有道:X射線
    x輻射波長為0.01至10納米,或頻率為3×1016 Hz至3×1019 Hz。這使得x射線的波長介於紫外線和伽馬射線之間。x射線和伽瑪射線的區別可以根據波長或輻射源來區分。有時x射線被認為是由電子發出的輻射,而伽馬輻射是由原子核發出的。德國科學家威廉·倫琴是第一個研究x射線的人(1895年),儘管他不是第一個觀察x射線的人。