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伦琴:用X射线开启现代物理学的大门

2024-04-01

学苑创造·C版 2024年2期
关键词:伦琴盖尔X光

我们去医院检查身体时,有时医生会叫我们去拍片。一张小小的胶片就能显示出我们身体内部的状况,这都是X射线的功劳。现如今,X射线不仅广泛应用于医学领域和工业领域,也为我们的生活带来了诸多便利。那么,X射线的发现者威廉·康拉德·伦琴,究竟是怎么发现X射线的呢?

未知的“X光”

1895年11月8日这天下午,伦琴像往常一样,照例进入物理研究所的实验室进行他的科学实验。他在暗室里坐定后,先把一支克鲁克斯放电管用黑纸严严实实地包裹起来,以免放电管受外界环境的干扰。然后他关掉电灯,室内一片漆黑。门窗也被严密防护起来,丝毫不会漏光。他放心地接通感应圈(一种产生直流高压电的电源设备),让高压放电通过放电管。黑纸并没有漏光,一切正常。

伦琴做这项实验,目的是要准确观察阴极射线引起的“冷光现象”,但出乎意料的事发生了,伦琴眼前似乎闪过一丝微弱的绿色荧光。他再一眨眼,眼前又是一团漆黑。他想:这是怎么回事?刚才荧光屏并未启用,放电管又是用黑纸包裹着的,哪来的荧光?他寻思可能是自己眼睛的错觉,于是再定神实验观察。

这一次,神秘的荧光又出现了:随着感应圈的起伏工作,放电管前方忽如夜空深处飘来一小团淡绿的云朵,躲躲闪闪地飘动,忽隐忽现,神秘莫测。伦琴大为震惊,随手按下台灯开关,在电灯光下他看到,原来在离实验台1米远的地方立着一个铂氰化钡小屏,荧光是从这里发出的。

“阴极射线绝不可能穿过几厘米以上的空气,怎么能使这面距离1米之遥的荧光屏上闪光呢?”伦琴敏感地分析着,“莫非是一种未发现的新射线?”他大胆地揣摩。

伦琴再也无法抑制自己的激动心情,兴冲冲地赶回家,一见夫人贝尔塔就说:“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……暂时就叫它X光吧,或者叫X射线。”

神奇的魔影

自从发现这种未知的X射线之后,伦琴突然失踪似的见不到人影了。一连7个星期,他吃住都在实验室,几乎是没日没夜地继续探索他的实验室新发现。

一天,伦琴夫人特地带了些好吃的来实验室看看伦琴。见到夫人来了,伦琴非常高兴。他说:“快过来,我给你的手拍一张照片。”照片很快就冲洗出来了,上面显现出伦琴夫人完整的手骨影像,连戴在无名指上的结婚戒指也看得清清楚楚。

1895年年底,伦琴和他的好友、私人医生维林盖尔又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,小狗达克斯的骨骼图像犹如拼图玩具一样展现在他们面前。医生维林盖尔根据自己的职业敏感,新奇地钻研着图像,忽然指着一块带有四个小白孔的黑色圆斑说:“快来看呀!达克斯的胃里有一枚纽扣!”

“达克斯确实吃了一颗纽扣!”伦琴加以肯定。

维林盖尔医生再也抑制不住自己的兴奋,激动地说道:“你发现的这种X光,它的意义现在还难以作出恰如其分的估量,但我已經看到,迄今有那么多人患上肺结核病,但一直没有一个医生能准确诊断出肺部损坏的程度,而由于你的这一发现,准确诊断这类病情已经成为现实!”

X光属于全人类

1895年的最后几天,伦琴将发现X光的这项研究成果整理成了一篇论文《一种新的射线·初步报告》,详细阐述了产生X射线的方法和射线穿透各种物质的功能。虽然严加保密,但关于X射线的消息很快从外国报纸上蹦出来了,并迅速传遍全球。伦琴只好公开出面做了一次报告。

听众中的一些商人敏感地发现,制造X光机是个发大财的好机会,有的商人迫不及待地挤近伦琴身边,出高价要求伦琴转让专利。伦琴淡然一笑,说:“我的发现属于全人类。我声明我的成果不应受到任何集团控制。但愿我的这一发现能被全世界科学家所利用,让它更好地服务于所有人。”

伦琴毫无保留地把X射线技术公之于世。不久,X光机在世界各地陆续问世,并被广泛应用于人类疾病的透视和治疗、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。经过系统研究,1898年居里夫妇将此性质定名为“放射性”,并发现了放射性极强的钋。这一系列新成果、新理论的发掘,迎来了19世纪至20世纪之交物理学革命的曙光,开启了现代物理学的大门,有人把X射线的发现看成第二次科学革命的号角,伦琴因此获得极高的世界声誉。1901年,伦琴成为诺贝尔物理学奖的第一位获奖者。

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