第一位物理学诺奖获得者,不要专利谢绝贵族称号,发明造福无数患者

小德 德先生 2019-09-17


1896年1月2日深夜,一份急件送到维也纳《新自由报》主编手里,面前是一张奇妙而令人震惊的照片:一个完整的手骨影像,戴在无名指上的戒指也清清楚楚。主编决定在次日报纸的头版大幅刊登这张奇特的照片。照片轰动了整个欧洲!物理学家教授伦琴的这个重大发现从此为世人传诵。


威廉·康拉德·伦琴,1845年3月27日-1923年2月10日

 

一生随遇而安


1845年3月27日,伦琴出生于德国一个小镇——列纳普。他的父亲是位布皮商,母亲是荷兰人。由于母亲的缘故,在他3岁的时候全家迁居荷兰阿皮尔多恩,在那里度过了他的青少年时代。


伦琴是独生子,生长在一个小康家庭,多受父母搦爱,因此学习不太勤奋,但特别喜爱户外活动,以至于户外运动成了他的终身嗜好。


1862年年底,伦琴进入乌德勒支一所技术实科学校,在这里因被诬告画了一位教师的漫画而被不公正地开除学籍,事实上漫画是别人画的,这一事实使他最终失去参加中学毕业证书考试的机会,对他顺利进入大学设立了一道障碍。


那时,西欧国家的教育制度非常严格,凡拿不到高中文凭的学生一般不能报考大学,伦琴深造的门路看来已被堵塞,他的父亲为此大为烦恼。这时有人建议伦琴暂且到乌特列支大学旁听,以待时机。


伦琴用了一年时间温习功课,于1865年以优异成绩成了该大学的旁听生。在那里伦琴听说苏黎世工业大学可吸收没有高中文凭的学生,于是他又积极应考,最终以优异成绩考入苏黎世工业大学的机械工程专业。


根据伦琴回忆,当时他不太喜欢大学里过于技术化的课程,他受克劳修斯的影响转向物理学,抽了大量时间学习物理和数学。因此,当他在1868年获得机械工程学位后,留在大学继续攻读物理,10个月后就获得了博士学位。


克劳修斯1868年离开苏黎世工业大学,受聘为维尔兹堡大学教授,接着是孔特继任。孔特,这位柏林大学著名教授马格努斯的学生,当时才29岁,1866年因发明用粉尘图形测量声速的方法而名声大振,他那敏锐的洞察力和非凡超群的实验才能,使他很快进入了19世纪德国第一流的实验物理学家的行列,为伦琴打开了物理学大门并为他成长起了关键作用。


伦琴开始听孔特主讲的光的理论课程,并在孔特的实验室里做关于气体的种种不同属性的实验,伦琴对孔特老师特别尊重,把孔特老师奉为自己的人生楷模。


伦琴跟随孔特在苏黎世一起工作了6年,此后,随孔特应邀到斯特拉斯堡市一个学院去任教。伦琴在斯特拉斯堡市住了数年,主要研究气体的性质、晶体的电性质及其他一些物理学现象,表现优异。


1879年,伦琴在黑森受聘担任实验教授,在这里,他从事了10年创造性的科学研究工作,发表了近20篇专题性论文。1888年,伦琴受聘到巴伐利亚州维尔茨堡大学新设的物理学研究所担任所长。此后,又担任了维尔茨堡大学物理系主任。


在这里,他用了整整7年的时间,于1895年11月8日发现了X射线。1900年,伦琴应邀担任慕尼黑大学教授。第一次世界大战开始后,由于缺少足够的食物,他要忍饥挨饿。家庭、工作耗尽了这个年逾7旬的老人最后一点精力,1923年2月10日,极度虚弱的伦琴离开了人世。

 

偶然的伟大发现


使抽成真空的玻璃管里产生放电现象,就会出现一种奇异的光线,这种光线好像是从负电极(阴极)发出的,所以人们认为这种现象是由“阴极射线”引起的。


这种光线碰击玻璃管壁时,玻璃就会发出淡绿色的光,如果把某种化学物品放在玻璃管附近,这种化学物品就会发出比玻璃更亮的光,这种现象被称为“冷光现象”。


“冷光现象”深深吸引了伦琴的目光。1895年11月8日,伦琴将房间布置成暗室,用一块厚绒完全覆盖住阴极射线,那么即使有强电流通过,玻璃管也是不可能发光的。但是当伦琴接通阴极射线管的电路后,他惊奇地发现在离玻璃管相当远的地方有一张涂着氰亚铂酸钡的纸在闪光。


氰亚铂酸钡是一种荧光物质,它受到阴极射线作用时会发光。然而,此时阴极射线被厚绒包住了,并不能射到它,这张氰亚铂酸钡纸现在为什么发光呢?


他切断真空放电管的电源,这张纸就立即停止发光,重新接上电源,纸又发光了。他把这张涂有氰亚铂酸钡的纸拿到隔壁房间,并关上门,放下窗帘,在真空放电管通电期间,这张纸仍然会发光。


伦琴实验室


这一奇异现象让伦琴很惊讶,此时已是午夜,带着疑问,伦琴离开实验室。“阴极射线是不可能透过厚黑绒和墙壁,使荧光纸发光的。那么,这种穿透力极强的射线是什么呢?”


回到家,伦琴随手拿起一块面包正要吃,突然大喊一声:“好极了,原来是这样!”放下面包大步流星地跑回了实验室。像往常一样,伦琴夫人贝塔只好包上一些食物,给丈夫送到实验室。看见妻子来了,50岁的伦琴激动得像个孩子一样:“我发现了一种新的射线,新的!”


伦琴拉过夫人的手按在黑纸包好的底片上,然后用新发现的射线照射,经过冲洗,上面显出贝塔一个完整的手骨影像,连戴在无名指上的结婚戒指也可以看得清清楚楚。

伦琴用过的阴极射线管


“这是一种神奇的射线,是个未知数X,就叫它X射线吧。”1895年12月,经过反复实验与整理,伦琴写出了他的第一篇关于X射线的论文,宣布了这项伟大的新发现。


1896年1月23日下午,在维尔茨堡大学,伦琴做了一场关于X射线的报告。医生、学者、工程师、企业家、记者、摄影师慕名而来,过道上、窗台上都挤满了大学生。


伦琴说:“现在我请凯利凯尔教授到工作台前来,请把您的右手放在感光板上。”凯利凯尔教授把右手放在了感光板上,伦琴的助手瓦格涅尔工程师将四周的光遮住,于是伦琴开始重复在实验室给夫人贝塔做的实验。


当瓦格涅尔将显影后的感光板拿来之后,所有人都看到了凯利凯尔教授清晰的骨骼影像。几分钟的沉寂后,人们报以雷鸣般的掌声。此后,X射线又被称为伦琴射线。


有人曾经问伦琴,发现这种奇异的现象时想了些什么。他回答说:“我不想什么,我只做实验”,“实验是最有力最可靠的手段,能使我们揭开自然界的奥秘”。


开辟物理学新时代


当时,许多科学家认为物理学的大厦已经建成了。基尔霍夫曾断言:“物理学将无所作为了。”开尔文也曾说:“在已经基本建成的科学大厦中,后辈物理学家只能做一些零碎的修补工作了。


但是,伦琴发现X射线,使科学家猛然惊醒:大自然还有无穷无尽的奥秘。1896年,亨利·贝克勒尔在做X射线时,又偶然地发现了更为重要的放射现象。1897年,汤姆生发现了电子。


新的发现预示着现代自然科学新的时代的开始,还有极其广阔的未知领域等待人们去探索。因此,可以说,伦琴射线的发现,开辟了自然科学尤其是物理学的新时代。


同时,伦琴射线在医学领域应用更加广泛。X射线很容易穿过人体的软组织,但不易穿透骨骼,对金属则完全不能穿透。当X射线穿透人体时就会在黑底片上投下骨骼的白影。像子弹、吞下的金属物体,显示得非常清楚。因而,医生无须手术就可以对人体内部进行一定程度的检查。


此外,X射线在工业上的应用也颇为广泛。它可以用来检测某物质的厚度或勘察其潜在的裂纹、砂眼等缺陷。在其他许多科研领域,X射线也同样发挥着重要的作用。总之,不管在哪个领域,X射线为人们打开了一扇新的窗户,使人们看到了以前被隐蔽的事物。


X射线的发现使他一举成名,但他不图名不图利,谢绝无数次邀请和访问,他清楚地知道自己的发现在科学上、医学上和工艺上的巨大价值,然而,他不曾有过任何关于金钱上的利益的想法。


柏林通用电气协会建议以高价换取伦琴未来的一切物理发现用于技术目的的专利权,但是他坚决地拒绝了这项建议,认为研究成果应全人类共享,美国一家照相器材公司愿出几百万美元买他的X射线发明专利,他却以“发现和发明属于全人类,它们不应当以任何方式受到专利,证书和合同的伤害或受到任何集团的控制而谢绝”。


1901年瑞典科学院颁发第一次诺贝尔奖金时,评委们都认为,没有比伦琴更合适的人选了。因此,伦琴成为诺贝尔物理学奖的首位得主。


同平时不参加授奖大会的作风相反,他在这一年的12月亲自来到了瑞典的斯德哥尔摩接受了由瑞典皇储授予的奖状、金质奖章和奖金。


由于他的谦虚的个性,伦琴谢绝了在授奖典礼上的演讲,成为诺贝尔奖基金史上唯一不作授奖报告的获奖者,并把奖金的全部献给了导致这项发现时所在的维尔茨堡大学,作为发展科学之用。


伦琴是那个时代最具典型的学者,在那风云变幻、物欲横流的德国,初期经济上极为贫困,社会地位卑微,但却始终坚守着丰富的学术世界和内涵深邃的精神追求,常常能够在嘈杂的尘世中活得自在、耐得住寂寞。


尽管他可以借助于自己的发现而获得巨大的利益,但他却不为之所动,并把自己的发现奉献给全人类,这种甘于寂寞,视名利为畏途的生活作风,为现代学人树立了光辉的典范。


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