倫琴發現X射線123周年之你不知道的故事

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　　本文來源：XI區

　　我喜歡離開人們通行的道路，而走荊棘叢生的崎嶇山路。所以，如果我迷了路，不要在大路上找我。

　　——倫琴

　　正是在這種精神的指引下，倫琴在1895年發現了X射線，揭開了20世紀物理學革命的序幕。今天是國際放射日，是倫琴發現X射線123周年的日子，在這個特殊的日子裡，我們來聊一聊倫琴和他發現X射線的故事。

　　倫琴雕塑

　　01

　　—

　　德國物理學家

　　威廉·康拉德·倫琴（Wilhelm Conrad R ntgen）

　　1845年3月27日

　　出生在德國北萊茵-威斯伐倫州

　　雷姆沙伊德（Remscheid）

　　當年那裡還叫倫內普（Lennep）

　　現在是一個人口超過10萬的大城市

　　沒錯，在德國人口超過10萬就是大城市了

　　倫琴和父母的合影（圖片源自網絡）

　　倫琴的父親是一個毛紡廠小企業主

　　母親是一個荷蘭人

　　他是家裡的獨生子

　　位於倫內普的倫琴博物館（圖片源自網絡）

　　倫琴三歲那年全家遷往荷蘭的阿佩爾多恩（Apeldoorn）

　　在那裡完成了小學和中學學業

　　17歲的時候

　　倫琴進入烏德勒支一所技術實科學校

　　在這裡因被誣告被開除學籍

　　最終失去參加中學畢業證書考試的機會

　　這會導致他不能順利進入大學學習

　　一個偉大的科學家的前途幾乎要斷送了

　　荷蘭心臟烏德勒支夜景（圖片源自網絡）

　　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

　　雖然倫琴並未在烏德勒支大學畢業

　　但烏德勒支大學依然將倫琴認為自己的畢業生

　　並且在城市中心還保存著倫琴故居

　　為了能進入大學深造

　　他去了瑞士蘇黎世

　　那裡不需要中學畢業證書

　　倫琴通過面試後

　　在1865年11月進入蘇黎世工業大學學習機械工程

　　在這裡倫琴有機會跟隨熱力學專家克勞修斯學習熱力學課程

　　魯道夫·克勞修斯Rudolf Clausius（1822-1888）

　　在學校裡

　　倫琴經常和同學們議論那個時代偉大發現和發明

　　「瑞典的諾貝爾發明了威力很大的炸藥，

　　被人們稱 為 『炸藥大王』呢。」

　　「德國的西門子公司研製出了強有力的發電機，

　　電氣時代就要到來了。

　　想想吧，

　　我們出生的時候，

　　突突突冒著煙來回跑的蒸氣機火車剛剛誕生，

　　而現在不過短短的20年，

　　電動機車就又要問世了，

　　這是多麼偉大而神奇的工業時代啊！」

　　年輕的倫琴不會想到

　　那個發明了炸藥的諾貝爾和發明發動機的西門子

　　在若干年後還會和他有交集

　　學生時代的倫琴（圖片源自網絡）

　　三年後克勞修斯離開蘇黎世工業大學

　　孔脫繼任

　　孔脫是柏林大學著名教授海因裡希·馬格努斯（Heinrich Magnus）的學生

　　當時才29歲

　　你可能沒有聽說過孔脫

　　但並不耽誤人家成為世界一流的物理學家

　　其主要的貢獻之一是發明了聲速的測量方法-「孔脫管」

　　而他的老師馬格努斯也很了不起

　　我們今天看到的足球比賽的世界波，香蕉球

　　原理就是被他證實的

　　海因裡希·馬格努斯（Heinrich Magnus，1802-1870）

　　孔脫僅比倫琴年長六歲

　　他每次講課和做實驗

　　都受到學生們的熱烈歡迎

　　他對自己學生的要求是非常嚴格的

　　不允許他們有一絲一毫的不精確

　　奧古斯特·孔脫 August Kundt（1839-1894）

　　1868年8月6日23歲的倫琴本科畢業

　　孔脫覺得倫琴有一種不屈不撓的精神

　　並且做每件事情都很小心謹慎

　　尤其是他的手很巧

　　很適合做實驗工作

　　於是倫琴成為孔脫主持的實驗物理研究所的助手

　　克勞修斯在他的著名論文《論熱運動形式》中

　　初步討論了比熱理論

　　但是還沒有人精確地測出定容比熱和定壓比熱的比值

　　倫琴準備完善克勞修斯的熱力學理論

　　在孔脫老師的支持下

　　1869年6月22日

　　24歲的倫琴以《各種氣體的研究》的傑出論文獲得哲學博士學位

　　成為了蘇黎世大學的助教

　　蘇黎世大學主樓（圖片源自網絡）

　　1870年孔脫教授到維爾茨堡大學任教

　　倫琴一同前往

　　從此開始了兩人的「綁定」生涯

　　1872年孔脫教授到斯特拉斯堡大學工作

　　倫琴一同前往

　　同年，倫琴與大學同學安娜·柏莎·路德維希在荷蘭完婚

　　婚後兩人一直沒有孩子

　　安娜·柏莎·路德維希（圖片源自網絡）

　　1874年，倫琴成為斯特拉斯堡大學的講師

　　1875年，他成為符騰堡州霍恩海姆農業科學院的教授

　　1876年回到斯特拉斯堡大學擔任物理學教授

　　吉森大學（圖片源自網絡）

　　1879年被任命為吉森大學物理系主任

　　在吉森，倫琴發現了「倫琴電流」

　　用實驗證明了磁效應的存在

　　此時倫琴的聲譽已經開始享譽世界

　　耶魯大學和烏德勒支大學均聘請他為物理學講座教授

　　阿爾伯特·愛因斯坦Albert.Einstein（1879-1955）

　　就在倫琴35歲那年

　　在德國烏爾姆市一個猶太人家庭

　　後來享譽世界的愛因斯坦出生了

　　再後來26歲的愛因斯坦同樣獲得了蘇黎世大學博士學位

　　成為了倫琴的學弟

　　1888年孔脫擔任柏林物理研究所所長

　　倫琴回到維爾茨堡大學

　　繼孔脫教授之後任物理研究所所長

　　1894年任維爾茨堡大學校長

　　維爾茨堡大學主樓，建於1896年（圖片源自網絡）

　　02

　　—

　　2013年我在德國做心臟CT的培訓課程

　　周末沒事準備前往維爾茨堡開展一次朝聖之旅

　　從小城福希海姆乘火車到維爾茨堡

　　維爾茨堡中央火車站

　　之前我做好了功課

　　在地圖上查好了維爾茨堡大學的地址

　　從火車站出來之後

　　沿著既定路線徒步大約7公裡

　　終於來到市郊的維爾茨堡大學

　　只看到圖書館裡席地而坐認真看書的大學生們

　　在校園內並沒有看到倫琴博物館

　　最終只能失望而歸

　　維爾茨堡大學圖書館

　　之後的一個周末

　　我又去了位於慕尼黑的德意志博物館

　　在這裡看到了一些和倫琴有關的展品

　　倫琴使用過的陰極射線管

　　三年之後

　　在譚校長的帶領下

　　我們又一次前往維爾茨堡

　　突然發現

　　在火車站對面

　　那條被命名為倫琴大街的轉角

　　不由感嘆

　　眾裡尋他

　　驀然回首

　　倫琴大街8號

　　就是我一直在尋找的倫琴博物館

　　倫琴大街8號

　　倫琴博物館外的雕塑

　　走過這個雕塑

　　就看到一幢綠色的小樓

　　上面用德文記載著

　　在這座房子裡

　　倫琴1895年發現X射線

　　1895年，倫琴就是在這裡發現X射線

　　沿著樓梯拾級而上

　　在這座綠色小樓三層的走廊盡頭

　　就是倫琴當年發現X射線的實驗室

　　走廊牆壁上記載著倫琴在這裡發現X射線的歷史以及倫琴的生平

　　當年在這個房子裡發現了X射線 ，

　　倫琴的工作環境非常簡陋

　　在這個只有十幾平米的小屋門前

　　屏住呼吸

　　仿佛時間又回到了一百多年前的

　　1895年11月8日

　　倫琴即將迎來人生最高光的時刻

　　03

　　—

　　1895年11月8日

　　那天晚上倫琴發現了一個意外的現象:

　　他在實驗時為了防止紫外線和可見光的影響

　　不讓管內的可見光漏出管外

　　用黑色硬紙板把放電管嚴密封好

　　在接上高壓電流進行實驗時

　　他發現1米以外的一個螢光屏

　　發出微弱的淺綠色閃光

　　一切斷電源閃光就立即消失

　　這一發現使他十分驚奇

　　他全神貫注地重複實驗

　　把螢光屏一步步移遠

　　即使在2米左右

　　屏上仍有較強的螢光出現

　　當他帶著這張塗料紙走進隔壁房間

　　螢光屏在管子工作時仍繼續閃光

　　當時倫琴確信，這一新奇的現象是迄今為止尚未觀察過的

　　工作中的倫琴（圖片源自網絡）

　　在之後的幾個幾個星期內

　　他沒有對任何人講述過自己的觀察

　　畢竟當時倫琴已經是世界一流的物理學家

　　如果說錯了

　　丟人就丟大了

　　倫琴獨自工作

　　以便證實這個偶然的觀察是確定的事實

　　倫琴當時感受到的是新的、尚未經歷過的東西

　　他希望在提出完美無暇的結果

　　之後才去享受這突如其來的幸福

　　經過七個星期的不斷試驗

　　倫琴基本搞清了這個神秘現象

　　保存在德意志博物館的X光片，這應該是最著名的X光片了

　　連續幾個星期在實驗室廢寢忘食

　　引起了倫琴夫人的注意

　　1895年12月22日晚上

　　倫琴夫人來到倫琴的實驗室

　　倫琴說服安娜充當實驗對象

　　當他夫人的手放在螢光屏後時

　　她簡直不敢相信

　　螢光屏上這隻有戒指和骨骼畢露的造影就是她自己的手

　　倫琴夫人驚呼

　　我仿佛看到了自己的死亡！

　　

　　左圖為倫琴妻子的手，右圖為解剖學家克利克爾的手（圖片源自網絡）

　　倫琴確信自己已發現了一種新的神秘射線

　　1895年12月28日

　　他給維爾茨堡物理學醫學學會遞交了一份通訊

　　題目為《一種新的射線-初步報告》

　　倫琴將這種射線成為X射線

　　並用16個章節詳細做了詳細介紹

　　在德意志博物館裡，保存著倫琴使用過的陰極射線管，中間的文檔是當年倫琴發表的第一篇X光論文

　　1896年1月5日論文副本在《維也納日報》星期版的頭版頭條作了詳細的報導

　　這一偉大的發現立即傳遍了全世界

　　立即引起了巨大的轟動

　　1月13日下午5時

　　倫琴應邀在德皇威廉二世和皇后御前作講演和表演

　　沒錯

　　就是那個後來發起了第一次世界大戰的

　　德國暴君

　　德皇與他共進晚餐並授予二級寶冠勳章和勳位

　　威廉二世（1859-1941）

　　1896年1月23日

　　倫琴在他的研究所舉行了第一次也是唯一的一次公開報告會

　　當時倫琴請求用X射線拍攝著名解剖學家克利克爾的一隻手

　　埃爾伯特·馮·克利克爾 Albert von K lliker（1817-1905）

　　片刻之後

　　拍好的幹板經過顯影以後顯示出一位老人的手骨

　　這時全場響起了暴風雨般的掌聲

　　克利克爾立即建議把這種射線命名為「倫琴射線」

　　但倫琴說：

　　「假如沒有前人的卓越研究，我X線發現是很難實現的。」

　　倫琴曾經用過的物品，右下角為倫琴雙手的石膏模型，由於長期受到X光輻射，倫琴的手乾枯地像木柴

　　當時柏林通用電氣協會想以高價換取倫琴的新發現的專利權

　　被倫琴言辭拒絕

　　「不是我發明了X射線，

　　它千古以來就存在著，

　　我僅僅是"發現"了它而已。

　　因此X射線屬於全人類，

　　而非我個人的私產。」

　　這也讓X射線最終得到了廣泛應用

　　倫琴發現X射線以後

　　在世界範圍內掀起了一股X線熱潮

　　在西門子醫療博物館內

　　還保存在上世紀初的一段無聲電影的片段

　　講述了兩個人拍X線照片的故事

　　西門子醫療博物館

　　在倫琴發現X射線3個月後

　　西門子的工程師們就製造了最早期的X線球管

　　供科學家們研究使用

　　在埃爾朗根的西門子醫療博物館內

　　還保存著當年倫琴寫給西門子工程師的信

　　倫琴寫給西門子工程師的信（1896年11月）

　　1896年5月

　　愛迪生在美國紐約舉辦了倫琴射線展覽會

　　親自做X線表演

　　觀眾爭先恐後前來拍照（圖片源自網絡）

　　1896年6月

　　訪問德國的晚清重臣李鴻章拍攝了一張X光片

　　李鴻章被認為是第一個拍攝X光片的中國人

　　李鴻章稱這種技術為「照骨術」

　　李鴻章1896年6月訪問德國（圖片源自網絡）

　　1897年

　　清朝《點石齋畫報》以《寶鏡新奇》為題報導了X射線

　　稱其「照人肺腑，心腹腎腸昭然若揭」

　　《寶

　　鏡新奇》報導的X射線，所繪露天場景、X 光成為可見光、機器與患者距離等均與實際不符。（圖片源自網絡）

　　1900年

　　應拜仁州政府的要求

　　倫琴任慕尼黑大學物理學教授和物理研究所主任

　　這對倫琴是很大的獎勵

　　因為慕尼黑大學的實驗條件更好

　　慕尼黑大學（圖片源自網絡）

　　就在倫琴進入慕尼黑大學任教的那一年

　　馬克斯·普朗克在在德國物理學會的例會上

　　報告了後來被稱為

　　普朗克常數的量子

　　宣告了量子力學的誕生

　　馬克斯··普朗克Max Planck（1858-1947）

　　1901年獲得剛剛設立的諾貝爾獎

　　主辦方邀請倫琴參加在瑞典斯德哥爾摩皇家音樂學院舉行的頒獎典禮

　　倫琴覺得路遠浪費時間

　　因此回信問

　　「能不能把獎牌寄過來？」

　　當得知獎金有15萬克朗（約合當時普通工人100年的工資）時

　　倫琴答應了主辦方的邀請

　　但是拿完錢要發表演講時

　　主辦方才發現倫琴已經在回慕尼黑的路上了

　　倫琴隨即將諾貝爾獎的獎金轉贈給他摯愛的維爾茨堡大學物理研究所

　　諾貝爾獎官方網站截屏

　　現在我們都知道

　　倫琴是第一位諾貝爾物理學獎的獲得者

　　當然現在諾貝爾獎至高無上

　　但是在100多年前

　　諾貝爾獎剛剛設立

　　急需找一些著名的科學家獲獎

　　從而提高諾貝爾獎的知名度

　　倫琴的諾貝爾物理學獎證書

　　所以，事實情況和我們現在的想像是相反的

　　當時倫琴已經是世界著名的物理學家

　　已經不需要一個不知名的諾貝爾獎提高知名度了

　　所以你看

　　只要你足夠優秀

　　就會有美好的時情在你周圍發生

　　倫琴回到德國後

　　巴伐利亞政府決定授予他皇冠勳章

　　倫琴接受了勳章

　　但拒絕勳章所附帶的貴族稱號

　　也拒絕了皇家物理技術局主席的職位

　　好朋友鮑維利曾經評價倫琴

　　「他的突出性格是絕對的正直。

　　無論從那種意義上講，

　　他都是19世紀理想的化身：

　　堅強、誠實而有魄力；

　　獻身科學，從不懷疑科學的價值；

　　他對人民，對記憶中的事物以 及對理想具有一種少有的忠誠和犧性精神，

　　但在接受新思想上，他卻胸襟寬大。」

　　倫琴曾經計劃移民美國

　　在第一次世界大戰爆發之前

　　他接受了紐約哥倫比亞大學的邀請併購買了跨大西洋的船票

　　但是最終由於戰爭的爆發沒有成行

　　晚年的倫琴（圖片源自網絡）

　　父親去世時

　　倫琴繼承了兩百萬德國馬克的遺產

　　但是由於第一次世界大戰爆發引起通貨膨脹

　　晚年的倫琴生活陷入貧困

　　倫琴晚年時光在慕尼黑附近的Weilheim度過

　　1919年安娜去世

　　倫琴辭掉了行政職務，專做科學和教學工作

　　直到去世前三天還在工作

　　1923年2月10日

　　倫琴由於腸癌在慕尼黑病逝

　　享年77歲

　　 位於德國吉森

　　的倫琴墓，倫琴安葬在他的妻子和父母旁邊（圖片源自網絡）

　　04

　　—

　　倫琴一生謙虛謹慎

　　從不居功自傲

　　他以一個普通成員的身份進行教學和科研工作

　　一生一共發表了59篇論文

　　而與X光有關的僅有三篇

　　他謝絕了貴族的稱號

　　不申請專利

　　不謀求贊助

　　使X線的應用得到迅速發展和普及

　　受倫琴的影響

　　1896年亨利·貝克勒在發光材料的試驗中偶然發現了一種新射線的穿透性

　　倫琴的發現還間接地影響了放射性的發現

　　因為該發現1903年貝克勒和居裡夫人被共同授予諾貝爾獎

　　倫琴發現X射線100周年紀念 郵票與紀念幣

　　倫琴射線直到今天最重要的應用領域仍然是醫學診斷

　　迄今為止

　　醫學影像學仍然是醫學界發展最快的領域

　　放射科也成為醫院最重要的臨床科室

　　化學元素111

　　是德國重離子研究中心

　　1994年首先發現和證實的

　　化學元素 錀（圖片來自網絡）

　　2003年

　　國際化學聯合會正式承認了該研究中心首先發現了化學元素111

　　並在2004年接受了將其命名為Rg的建議

　　在倫琴發現倫琴射線111年之際

　　位於德國達姆斯施塔特的重離子研究中心舉行儀式

　　正式將化學元素111命名為「錀」

　　2012年

　　由北美放射學會，美國放射學會，歐洲放射學會

　　共同決定

　　每年11月8日定為「國際放射日」

　　祝大家節日快樂！

　　讓我們一同慶祝吧！

　　2018年11月8日於上海