​伦琴的故事及她的品质精神（伦琴发现x射线的意义）

伦琴的故事及她的品质精神（伦琴发现x射线的意义）

现代物理学的序幕，是由X射线的发现揭开的。为什么这么说呢？因为当经典物理学从牛顿在17世纪奠基开始，经过了200多年的发展，到19世纪末已经从力学拓展到光学、天体力学、流体力学、热力学、电学、磁学、统计物理等等一系列领域，可以说已经蔚为大观。以至于物理学的若干大咖们都开始认为这个领域的奥秘差不多都已经揭开，没有多少新东西了。就在此时，一种前所未知的新射线、即X射线被发现了。这个新发现令物理学界普遍大吃一惊，原来还有不为人所知的东西存在，物理学并没有完结！从这个新发现为起点，科学家们很快就又发现了一系列其他诸如α、β、和γ射线等新的天然辐射，由此导致物理学进入到了原子内部和物质结构的研究，为新物理学革命的到来积累了大量新鲜题材。所以现代物理学的历史，一般都是从X射线的发现开始书写。

学生时代的伦琴

发现X射线的是德国维尔茨堡大学的一名物理学教授伦琴（Wilhelm Conrad Röntgen, 1845-1923），时间是在1895年底，当时伦琴50岁，一般这个年纪的科学家已经很难再有什么大的科学成就，所以伦琴可谓是大器晚成。他1869年24岁时从苏黎世大学获得博士学位，然后辗转在几所德国大学里任教，短短几年，就从讲师混成了教授，于1888年来到维尔茨堡大学担任物理学教授。

维尔茨堡是德国中南部一个小城市，维尔茨堡大学座落于此，是德国最古老的大学之一。

伦琴50岁之前有什么科学工作一般历史记载都语焉不详，估计即便是有啥科学贡献，大概在今天看来也没多大的价值了。但他三十岁就混上了教授，这在以严格著称的德国大学里也属难得。当然他最后在X射线的发现上取得了举世瞩目的成就，也算一俊遮百丑，掩盖了前面成绩平平却当上教授的疑问。

伦琴在维尔茨堡大学的实验室

据历史记载，伦琴这个人不善言辞不喜交际，搞科研也爱采取某种神秘主义的路线，经常不告诉实验助手他具体在鼓捣什么，只要求助手们按他说的做就完了。他的这种研究方式使他获得了一个绰号“不可接近的人”。那么伦琴是怎么发现X射线的呢？这事得从20多年前、即19世纪七十年代初一个英国科学家克鲁克斯发明的放电管说起。

克鲁克斯管原理图

如上图所示，克鲁克斯管是一个密封的、内部抽成真空的玻璃管，里面分别放置阴极和阳极以及一个带旋转合叶的遮挡物，另外在右边的玻璃管内壁上涂上荧光物。将两极接通电源之后，调整电压，就会发生放电现象，并在另一则的荧光物涂层上形成遮挡物的影像。合上合叶，则遮挡物的影像消失。这个仪器发明之后，很多物理学家都很感兴趣，用它来研究阴极射线的各种性质，比如发光情况，施加电场或磁场后射线的偏转情况等。然后也有很多人对这个装置进行了多种改造和变形，使其可以用于多种场合的研究。

伦琴在实验室里手持一种克鲁克斯管的改型希托夫管

伦琴到维尔茨堡大学任教后，也对克鲁克斯管及其各种改型深感兴趣，不断进行研究。到了1895年11月的某一天，伦琴突然有个发现：当房间处于黑暗中的时候，点亮管子，他身后放置的远离管子的荧光物也开始放光。他觉得很奇怪，就把管子用黑纸包上，人眼已经看不到管子的光亮，但只要给它通上电压较高的电流，则那些荧光物仍然会发光！经过反复实验，伦琴最后确定这种真空管里除了阴极射线外，还存在着一种肉眼看不见、但穿透力很强、也能让照相底板感光的光线。因为可能是一种未知的光线，所以他将此命名为“X”射线。

伦琴的夫人安娜（Anna Bertha Röntgen, 1839-1919）

在这段时间里，伦琴因为兴奋，夜以继日的在实验室工作，达到了废寝忘食的程度。老不回家吃饭，伦琴夫人不得不给丈夫送饭到实验室。有一次，伦琴请夫人帮个忙，让她把手伸到实验装置里面，然后照了一张照片，这就是后来闻名于世的第一张显示人手骨骼的X光片。

左边是世界第一张X光片伦琴夫人的手骨，右边是伦琴发表论文时所采用的朋友冯库里克的手骨照片

经过两个月的反复实验验证，伦琴在确认自己的发现准确无误后，他于1896年1月1日将描述该发现的论文提交给维尔茨堡物理医学协会和其他德国同行。在论文中，他描述了这种新射线的产生和若干性质，比如用高电压阴极射线轰击玻璃管壁可以产生X射线、射线不能被磁场所偏转、对照相底板很敏感、射线难以产生折射、未观测到衍射现象等。但他对X射线的本质及产生机制并不清楚。可能已经预感到这项发现的神奇之处，他在提交论文后告诉妻子说：“闹剧恐怕就要开始了”。

伦琴X射线管照射手骨图

1月5日，奥地利一家报纸率先公布了伦琴的发现，特别是刊登了X射线穿透人体后所显示的内部骨骼照片，立即引起轰动。一时间，世界各大报纸争相刊登消息，各种耸人听闻的传说也不胫而走，四处流传。比如有一家报纸告诫说：小姐太太们今后要特别警惕那些手提小箱子的男人，他们的箱子里可能正装着新发明的一种神秘透光仪器，它可以让你们等于没穿衣服！美国纽约时报的报道题目是：隐藏的部分显露出来了！据统计，在X射线发现之后的一年内，报纸的报道和各种评论介绍文章超过1000篇，出版的有关X射线的书籍超过50本。

X射线的漫画式报道

全世界的科学界也被这个发现所激动，几乎所有的实验室都在重复实验，当时的物理学大咖纷纷向伦琴表示祝贺。医学界更是紧跟形势，仅仅一个多月后就开始在诊断中采用了这项技术。

最早的医学X光机诊断

伦琴本人对媒体的各种歪曲报道深恶痛绝，但又无可奈何，只能深居简出，不接受任何媒体采访。除了最初在维尔茨堡物理医学协会做过一次报告外，他再没有对X射线的发现发表过任何公开演讲，甚至在后来获得第一届诺贝尔物理学奖的仪式中，他也没有发表获奖感言。大器晚成的伦琴在X射线方面的研究论文只有三篇，1897年以后也再没有对X射线进行过研究。可能就是因为社会上关于X射线的各种传闻深深刺激了他吧，伦琴从维尔茨堡大学离职转到了慕尼黑大学，后来甚至一度想要移居美国，但因第一次世界大战的缘故而未能成行。

维尔茨堡大学保留下来的当年伦琴使用过实验室外景

他的晚年生活相当凄凉，妻子先于他去世，德国在第一次世界大战中战败所导致的通货膨胀，使伦琴的大笔存款变为废纸，最终使他破产。离世前他留下的遗言是将自己所有的个人遗物，包括研究手稿和通讯等全部销毁，遗体归葬靠近瑞士边界的老家魏尔海姆家族墓地。

伦琴家族墓地

如前所述，在现代物理学史上伦琴是个重要人物，X射线的发现不但揭开了现代物理学的序幕，而且提供了一个强大的技术手段，对物理学、医学、化学乃至很多其他相关学科的发展起到了重大推动作用。中国现代物理学的引进，也是从X射线开始的，最早一批投身现代物理学研究的中国科学家，例如胡刚复、叶企孙、吴有训等，都在X射线领域做出过杰出工作。