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為何是倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線？ X射線(X光)于1895年11月8日被德國(guó)物理學(xué)家倫琴(Wilhelm C. Röntgen，1845—1923)意外發(fā)現(xiàn)，他因此在1901年獲得了史上第一個(gè)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)——瑞典化學(xué)家諾貝爾正巧于X射線被發(fā)現(xiàn)的半個(gè)多月前立下遺囑，捐贈(zèng)遺產(chǎn)設(shè)立諾貝爾獎(jiǎng)。但是，倫琴拒絕為X射線申請(qǐng)專利，謝絕同事和朋友的建議用自己的名字命名(雖然后人有時(shí)仍將X射線稱為倫琴射線)，并且婉拒了在諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)典禮上致詞。倫琴又在遺囑中，將他獲得的諾貝爾獎(jiǎng)金捐贈(zèng)給了維爾茨堡大學(xué)(University of Würzburg)做為研究資助，但可惜由于第一次世界大戰(zhàn)之后嚴(yán)重的通貨膨脹，他捐贈(zèng)的獎(jiǎng)金后來幾乎形同廢紙。X光一被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)的醫(yī)學(xué)界立即認(rèn)識(shí)到它的無限醫(yī)療價(jià)值，馬上應(yīng)用到醫(yī)院中。1900年德軍便已配備了移動(dòng)式X光機(jī)，在戰(zhàn)場(chǎng)上醫(yī)療傷兵。 1發(fā)現(xiàn)X射線 19世紀(jì)下半葉，由于工業(yè)革命后的電氣工程以及科學(xué)研究的雙重發(fā)展與迫切社會(huì)需求，(真空管中的)“陰極射線”和“氣體放電”研究成為了一支顯學(xué)，無數(shù)科學(xué)家參與其間，包括了歐洲的赫茲(Heinrich Hertz)、萊納德(Philipp Lenard)和湯姆孫(J. J. Thomson)等青史留名的物理學(xué)家，以及遠(yuǎn)在美國(guó)的發(fā)明家特斯拉(Nikola Tesla)。在發(fā)現(xiàn)X光之前，倫琴未曾做過任何和陰極射線相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，換句話說，他是一位陰極射線和氣體放電領(lǐng)域的新手。而且，在進(jìn)行X射線實(shí)驗(yàn)之前一年，他因?yàn)閷W(xué)術(shù)聲譽(yù)卓著，被學(xué)校長(zhǎng)聘教授推選為維爾茨堡大學(xué)校長(zhǎng)，擔(dān)任繁重的行政職務(wù)一年。1895年10月，他卸下校長(zhǎng)職務(wù)之后，才開始進(jìn)行陰極射線實(shí)驗(yàn)。所以，值得探問為何是倫琴而不是他同時(shí)代的其他經(jīng)驗(yàn)老到、功力深厚的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，率先發(fā)現(xiàn)X射線？尤其，可以相當(dāng)肯定的一件事是，在倫琴進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之時(shí)甚至之前一些年，在各地的幾個(gè)陰極射線實(shí)驗(yàn)室中，必定已經(jīng)反復(fù)出現(xiàn)了X光，而且有人看到了。只是，他們因心有成見，又不知其所以然，故“視而不見”，大意失荊州，與珍貴的科學(xué)發(fā)現(xiàn)及千古榮譽(yù)失之交臂。 為何是倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線？有一個(gè)合理的解釋如下：倫琴是一位優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，他對(duì)儀器的掌握與運(yùn)用得心應(yīng)手，在測(cè)量過程中觀察入微，又能夠?qū)y(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)尿?yàn)證及論證。倫琴在大學(xué)時(shí)主修機(jī)械工程，專精于氣體的導(dǎo)熱性質(zhì)和蒸汽機(jī)的原理及構(gòu)造(他的熱力學(xué)課程受教于“熱力學(xué)之父”克勞修斯(Rudolf Clausius))，他因此喜歡自己設(shè)計(jì)和組裝(簡(jiǎn)易)實(shí)驗(yàn)儀器，并且自己進(jìn)行測(cè)量(圖1)。這種研究取向與習(xí)慣，一方面是當(dāng)時(shí)的歐洲學(xué)術(shù)氛圍使然，讓倫琴有里仁為美之利，得以取法乎上；另一方面則是因?yàn)閭惽俚娜烁裉刭|(zhì)的確與同儕有別，他有很強(qiáng)烈的精確實(shí)驗(yàn)意識(shí)及偏好，并且很少請(qǐng)助手幫助測(cè)量。再者，倫琴非常重視歐洲近代科學(xué)興起與發(fā)展過程中的實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)，他高度肯定自16世紀(jì)以來實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)以及客觀邏輯推理(科學(xué)方法)所扮演的關(guān)鍵性和批判性角色。 1894年1月倫琴就任維爾茨堡大學(xué)校長(zhǎng)時(shí)，他一反當(dāng)時(shí)的學(xué)界慣例，不在就職典禮上宣讀自己的主要研究成果，而是演講他心目中的(歐洲)近代科學(xué)的發(fā)展歷程。其中，他強(qiáng)調(diào)從16世紀(jì)以來，自然科學(xué)家群體就“逐漸形成了這么一個(gè)信念，認(rèn)知實(shí)驗(yàn)是探究(拷問)自然奧秘的最強(qiáng)有力又最可靠的手段，實(shí)驗(yàn)更代表了判定一個(gè)假說(hypothesis)是否應(yīng)該被保留或是被揚(yáng)棄的最高權(quán)威”。倫琴肯定的科學(xué)實(shí)驗(yàn)是指那些經(jīng)過精心設(shè)計(jì)、嚴(yán)謹(jǐn)執(zhí)行，而且對(duì)其現(xiàn)象解釋都根基于測(cè)量數(shù)據(jù)(客觀證據(jù))的實(shí)驗(yàn)。后世科學(xué)史學(xué)家認(rèn)為，倫琴是一位非常嚴(yán)謹(jǐn)，做事一絲不茍，又觀察敏銳、思路清晰的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家。 1895年11月8日星期五晚上(倫琴喜歡在周末晚上做實(shí)驗(yàn)，因?yàn)榭梢约行纳瘢皇芡禄驅(qū)W生的干擾)，倫琴首先在陰極射線管外約1 m處(一個(gè)陰極射線到達(dá)不了的距離)的熒光屏上發(fā)現(xiàn)了亮光。他很快地意識(shí)到，這個(gè)亮光不是任何已知的物理現(xiàn)象或射線(或粒子流)所造成的光點(diǎn)。他隨即幾度開關(guān)陰極射線管的電源，從而明確判定這個(gè)熒光的出現(xiàn)或消失是瞬間的，來自于陰極射線管的開或關(guān)。這時(shí)，他排除了亮光是磷光(phosphorescence)的疑慮，因?yàn)榱坠獾拿靼底兓侵饾u的，需要一點(diǎn)緩沖的反應(yīng)時(shí)間。 |
