倫琴：透視全世界的物理學(xué)家

王殘陽

曾經(jīng)有兩位科學(xué)家與X射線擦肩而過，最終是倫琴憑借敏銳的觀察力、科學(xué)的預(yù)見力、準(zhǔn)確的斷力和高超的實(shí)驗(yàn)力抓住了這一契機(jī)，倫琴因這個(gè)偉大的發(fā)現(xiàn)而獲得第一屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

透視世界萬物包括人體的內(nèi)部構(gòu)造，是人類千百年來的愿望和幻想。德國(guó)物理學(xué)家倫琴在開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，偶然間發(fā)現(xiàn)了一種具有極強(qiáng)穿透力的射線，他以數(shù)學(xué)中的未知數(shù)“x”來命名這種一時(shí)間還未能準(zhǔn)確掌握其物理性質(zhì)的射線。自x射線被發(fā)現(xiàn)以來，在很多領(lǐng)域尤其是醫(yī)學(xué)界得到了廣泛運(yùn)用，極大地改變了這個(gè)世界，也挽救了無數(shù)人的生命。倫琴因這個(gè)偉大的發(fā)現(xiàn)而獲得第一屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

坎坷求學(xué)路

威廉·康拉德·倫琴，1845年3月27日出生于德國(guó)萊茵州的小城倫內(nèi)普（Lennep）。他的父親在當(dāng)?shù)亟?jīng)營(yíng)著一家紡織品商店，母親則是一位心地善良、勤儉持家的荷蘭人，一家人生活得還算是比較愜意。3歲時(shí)，他隨父母來到了荷蘭。少年時(shí)期的倫琴并沒有展現(xiàn)出太多的天賦，但他對(duì)大自然十分感興趣，并熱衷于機(jī)械設(shè)計(jì)。

倫琴的中學(xué)時(shí)代無疑是比較糟糕的。1862年，他進(jìn)入荷蘭的烏得勒支技術(shù)學(xué)校就讀。學(xué)校重點(diǎn)教授希臘語、拉丁語等古典語言，這讓鐘愛理科的倫琴很難調(diào)動(dòng)興趣。一天，希臘語課程結(jié)束后，班上最調(diào)皮的學(xué)生毛因斯就沖到了黑板前，給老師畫了一幅漫畫，尤其是那鷹鉤鼻子勾勒得特別夸張，逗得全班同學(xué)哈哈大笑。恰好希臘語老師返回教室拿東西，全班同學(xué)一下子安靜下來，只有背對(duì)著門口的倫琴依然樂不可支。于是老師就指責(zé)是倫琴畫了這幅“侮辱”老師的漫畫，他感到滿肚子委屈，卻死活不愿意供出真正畫畫的同學(xué)名字，最終落得被學(xué)校開除的遭遇。

作為一個(gè)驕傲的德國(guó)人，倫琴的父親幾乎是被氣瘋了，在家大發(fā)雷霆。好在母親對(duì)他十分寬容，溫情鼓勵(lì)他。倫琴轉(zhuǎn)學(xué)到其他高中繼續(xù)就讀，期待著拿到高中畢業(yè)證書、考取心儀的大學(xué)。然而，在希臘語老師等人的反對(duì)下，他還是沒能拿到畢業(yè)證書，通往象牙塔的大門仿佛對(duì)他永遠(yuǎn)地關(guān)閉了，這讓倫琴非?？鄲馈：髞?，在親戚的幫助下，他以旁聽生的身份進(jìn)入烏得勒支大學(xué)學(xué)習(xí)物理學(xué)。

這時(shí)，一位來自瑞士的同學(xué)告訴倫琴一個(gè)好消息，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院對(duì)學(xué)生的高中文憑并沒有硬性要求，即使沒有畢業(yè)證，只要通過入學(xué)考試也能開明地予以錄取。1865年秋，倫琴通過了入學(xué)考試，成為機(jī)械工程系的一名新生。

倫琴的大學(xué)時(shí)期，正是西方工業(yè)文明迅猛發(fā)展、新發(fā)明新技術(shù)如雨后春筍般涌現(xiàn)的時(shí)代。他如饑似渴地學(xué)習(xí)著最新的科技，也渴望著自己能有一天可以取得改變世界的發(fā)明創(chuàng)造。他先跟隨著名力學(xué)家克勞修斯學(xué)習(xí)，后又當(dāng)了年輕有為的物理學(xué)教授孔特（亦有翻譯為孔脫）的門生。1868年，他因成績(jī)優(yōu)異，破格提前畢業(yè)，獲得了機(jī)械工程師的資格證書。

父母希望倫琴畢業(yè)后回家經(jīng)商或者做工程師，但倫琴卻為自己的前途而感到迷茫。有一天，他去找孔特訴說了自己的煩惱。孔特很欣賞他身上的那股嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、百折不撓的精神，覺得他適合做實(shí)驗(yàn)工作，于是極力挽留他做自己的助手。在孔特的悉心指導(dǎo)下，倫琴認(rèn)真研究氣體，于1869年6月以論文《論氣體的特性》獲得蘇黎世大學(xué)的博士學(xué)位。

潛心學(xué)術(shù)

倫琴是十分幸運(yùn)的，因?yàn)樗睦蠋熆滋厥且粋€(gè)天才的科學(xué)家，雖然只比他年長(zhǎng)6歲，但早就因?yàn)榘l(fā)明了測(cè)量聲速的方法而名聲大振。那段時(shí)間，孔特主要研究“聲”“光”“熱”等現(xiàn)象，經(jīng)常在知名的刊物上發(fā)表科研成果。同時(shí)，孔特治學(xué)十分嚴(yán)謹(jǐn)，經(jīng)常在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)到半夜，問題不琢磨清楚絕不停手。

身為孔特的助手，倫琴既為老師的年輕有為而折服，又感覺到自己和老師的差距還很大，特別是他從工學(xué)轉(zhuǎn)到物理學(xué)，面臨的挑戰(zhàn)也可想而知。為此，他把所有的時(shí)間都用在了學(xué)術(shù)研究上。1869年底，倫琴隨孔特回到德國(guó)，在維爾茨堡大學(xué)擔(dān)任助教，很快就在知名學(xué)術(shù)期刊《布坎都羅夫的物理和化學(xué)年鑒》上發(fā)表了第一篇論文，這也是他進(jìn)入“學(xué)術(shù)圈”的敲門磚。

然而，作為一所辦學(xué)歷史悠久的大學(xué)，維爾茨堡大學(xué)難免有一些陳規(guī)舊俗。倫琴因沒有取得高中畢業(yè)文憑，無法得到大學(xué)教授會(huì)的認(rèn)可，始終評(píng)不上講師?？滋亟淌诓幌奚约旱穆殑?wù)來為倫琴辯護(hù)，依然未能成功。

1872年，孔特帶著倫琴轉(zhuǎn)往斯特拉斯堡大學(xué)，其中一個(gè)重要的考量因素就是，這所大學(xué)在普法戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后剛剛重辦，迫切需要各個(gè)領(lǐng)域的人才，不會(huì)有那么多的規(guī)矩束縛。在這所洋溢著朝氣的大學(xué)里，倫琴把昔日的不快拋于腦后，認(rèn)真地研究起電磁學(xué)。經(jīng)過反復(fù)修改，他的研究論文得到了學(xué)校的認(rèn)可，于1874年3月13日順利當(dāng)選了講師。慢慢地，他也有了些名氣。

一年之后，倫琴收到了德國(guó)霍恩海姆農(nóng)學(xué)院的邀請(qǐng)函，請(qǐng)他擔(dān)任物理學(xué)和數(shù)學(xué)方面的正教授，這也是他獲得認(rèn)可的一個(gè)重要體現(xiàn)。在孔特教授的鼓勵(lì)下，他來到了這所遍布發(fā)酵池、有的地方還養(yǎng)著蠶的學(xué)校。有一年多的時(shí)間，他沒有做任何實(shí)驗(yàn)，只是因?yàn)榻虒W(xué)需要而認(rèn)真鉆研了數(shù)學(xué)。閑暇時(shí)，他常常懷疑自己來到這里的決定是否正確。

孔特對(duì)自己得意門生的遭遇十分清楚，恰好1876年上半年，斯特拉斯堡大學(xué)空出了一個(gè)物理學(xué)副教授的崗位?？滋嘏聜惽俨辉敢鈴恼淌诘膷徫换貋頁?dān)任副教授，于是給他寫了一封情真意切的長(zhǎng)信，告訴他這次出去闖蕩遭遇挫折，反而更有利于他掌握研究方法、認(rèn)清研究方向?，F(xiàn)在，考驗(yàn)可以結(jié)束了，該回來開始新一輪的征程了。倫琴收到信之后沒有片刻猶豫，立即重返斯特拉斯堡大學(xué)，繼續(xù)協(xié)助孔特從事物理學(xué)研究。

重回斯特拉斯堡大學(xué)的倫琴仿佛判若兩人，反復(fù)教導(dǎo)學(xué)生們要把學(xué)好數(shù)學(xué)作為鉆研物理的前提。在霍恩海姆農(nóng)學(xué)院一年多持續(xù)深入的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)，也為他打開了科研的新境界。他和孔特一起制作儀器，以此來觀察“光”和“磁”的關(guān)系。倫琴的一只眼睛由于受到強(qiáng)光的刺激而視力損害，他只能通過另一只眼睛來費(fèi)勁地觀察著，艱難地完成了自己的研究課題。

1879年，35歲的倫琴當(dāng)上了德國(guó)吉森大學(xué)的物理學(xué)教授、物理研究所所長(zhǎng)。這個(gè)大學(xué)以化學(xué)研究見長(zhǎng)，物理學(xué)方面卻很一般，甚至沒有一個(gè)像樣的實(shí)驗(yàn)室。他親自設(shè)計(jì)圖紙，親手制作器材，組建了一個(gè)比較先進(jìn)的研究室，招收了助手和學(xué)生一同研究。在此期間，他首次驗(yàn)證了英國(guó)物理學(xué)家法拉第的設(shè)想：由于磁力線的作用，可以產(chǎn)生電流。

隨著倫琴的名氣越來越大，很多大學(xué)都向他發(fā)出了邀請(qǐng)。1888年，曾經(jīng)拒絕授予他講師職稱的維爾茨堡大學(xué)，終于承認(rèn)了他的地位和價(jià)值，教授會(huì)一致同意邀請(qǐng)他回來擔(dān)任物理學(xué)教授。他和曾經(jīng)在此主持物理研究的孔特一樣，以極端認(rèn)真的態(tài)度來對(duì)待每一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，哪怕是100克的砝碼存在十萬分之一的誤差，都讓他大發(fā)雷霆。

發(fā)現(xiàn)X射線

1894年，倫琴升任維爾茨堡大學(xué)總長(zhǎng)，即舊時(shí)綜合大學(xué)的校長(zhǎng)。按道理說，他已經(jīng)年近半百，先后發(fā)表了多篇學(xué)術(shù)論文，在數(shù)所大學(xué)任過教，也算是功成名就了。但他總覺得，與孔特等物理學(xué)大家相比，自己還缺少具有開創(chuàng)性和影響力的研究成果。這讓他有一種深深的危機(jī)感，所以把更多的時(shí)間都花在了實(shí)驗(yàn)室。

1895年11月8日傍晚，維爾茨堡大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)一片安靜，老師和學(xué)生們都走了，只有倫琴依舊在進(jìn)行著科學(xué)實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容是當(dāng)時(shí)學(xué)術(shù)圈討論最熱烈的陰極射線。為了避免外界光線的干擾，能夠更仔細(xì)地觀察克魯克斯管的放電現(xiàn)象，他關(guān)閉了屋內(nèi)的光源，用黑紙板把管子套了起來，然后用視力受損的眼睛費(fèi)勁地看著。忽然，他發(fā)現(xiàn)附近一塊涂了氰亞鉑酸鋇（一種化學(xué)物質(zhì)）的紙板出現(xiàn)了一些微弱的熒光。他確信這個(gè)現(xiàn)象絕不是陰極射線造成的，因?yàn)樗荒艽┩笌桌迕缀竦目諝?。由此倫琴斷定存在著一種新的肉眼看不到的射線，他十分興奮，并進(jìn)行了反復(fù)的研究。

倫琴努力地捕捉著這種射線，并且對(duì)它有了更多的了解。他發(fā)現(xiàn)這種未知的射線容易透過紙、木頭等密度小的物質(zhì)，但無法穿透密度大的物體，而且鉛可以阻擋這種射線。他把自己的手掌放了進(jìn)去，發(fā)現(xiàn)紙板上出現(xiàn)了自己手掌骨骼的模糊圖像，就像是幾根黑糊糊的干樹枝，這也是人類第一次能夠透過血肉觀察自己的身體構(gòu)造。

倫琴?gòu)氐走M(jìn)入了亢奮的工作狀態(tài)，連續(xù)幾周吃住都在實(shí)驗(yàn)室里，偶然間他還發(fā)現(xiàn)這種射線能夠讓照相底板顯影。當(dāng)妻子很久沒有見到丈夫、放心不下追到了實(shí)驗(yàn)室時(shí)，倫琴抓起妻子的手，拍下了那幅此后經(jīng)常在教科書和博物館展出的照片一一世界上第一張人類活體骨骼的照片，上面還套著一枚象征愛情的戒指。

妻子驚訝地問道：“這是怎么回事？”倫琴說：“這是一種穿透力很強(qiáng)的新射線作用的結(jié)果?！逼拮佑纸又鴨枺骸斑@種新射線叫什么名字？”倫琴搖了搖頭回答說：“不知道，它是一個(gè)未知數(shù)，就叫它x射線吧?！彪S后，倫琴在照相底片上用鋼筆寫上了拍攝日期——1895年12月22日。這一天，也被人們視為放射科的誕生日。

機(jī)遇總是垂青有準(zhǔn)備的人，這用來概括倫琴發(fā)現(xiàn)x射線的過程，那是再貼切不過了。在此之前，至少有兩位科學(xué)家與這一發(fā)現(xiàn)擦肩而過。一位是英國(guó)科學(xué)家克魯克斯，他在拍攝真空管放電現(xiàn)象時(shí)，發(fā)現(xiàn)感光玻璃板總會(huì)提前曝光而失效，隨后他就放棄了拍攝。另一位是美國(guó)的古德斯皮都教授，他拍攝時(shí)發(fā)現(xiàn)照片很模糊，嘟囔了幾句“哪兒跑光了”也就算了。其實(shí)，倫琴的實(shí)驗(yàn)證明，正是x射線令感光玻璃板提前曝光，使得拍攝無法順利完成。如果兩位科學(xué)家抓住這一反?，F(xiàn)象深入研究，或許早就能發(fā)現(xiàn)這種射線。但最終還是擁有著敏銳的觀察力、科學(xué)的預(yù)見力、準(zhǔn)確的判斷力、高超的實(shí)驗(yàn)力的倫琴，抓住了這一契機(jī)。

1895年12月28日，倫琴用《一種新的射線一一初步報(bào)告》這個(gè)題目，向維爾茨堡物理學(xué)醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì)作了報(bào)告，宣布他發(fā)現(xiàn)了x射線，闡述這種射線具有直線傳播、穿透力強(qiáng)、不隨磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)等性質(zhì)。1896年1月4日，柏林物理學(xué)會(huì)成立50周年紀(jì)念展覽會(huì)上展出x射線照片；翌日，維也納一家報(bào)紙率先刊登了這一重要科技新聞，爾后世界各大媒體紛紛報(bào)道，立即引起了強(qiáng)烈的反響。他的論文《初步報(bào)告》被翻譯成多個(gè)語種，3個(gè)月內(nèi)印刷了5次，一時(shí)間洛陽紙貴。

1896年1月中旬，倫琴應(yīng)邀走進(jìn)德國(guó)皇宮，當(dāng)著威廉二世和王公大臣們的面，做了x射線的演示。德皇對(duì)這一發(fā)現(xiàn)高度贊許，邀請(qǐng)他共進(jìn)晚餐，并授予他二級(jí)寶冠勛章和勛位，并給予了準(zhǔn)許在波茨坦橋旁為他建立塑像的榮譽(yù)。1月23日，他在公開場(chǎng)合進(jìn)行了唯一的一次關(guān)于x射線的公開演示，現(xiàn)場(chǎng)為年近八旬的解剖學(xué)教授克利克拍攝了右手骨骼的x射線照片。興奮的克利克教授提議以“倫琴射線”來命名，但倫琴謙虛地拒絕了。他說：“假如沒有前人的卓越研究，我發(fā)現(xiàn)x射線是很難實(shí)現(xiàn)的”。此后，他再也未在公開場(chǎng)合做過這方面的演講。

嗅覺靈敏的商人們，很快找到了倫琴，提議為他的發(fā)現(xiàn)申請(qǐng)專利，并投入商業(yè)化運(yùn)作，這能夠?yàn)樗麕硪淮蠊P財(cái)富。誘惑面前，倫琴最終拒絕了，他早已決定要把自己的發(fā)現(xiàn)無償提供給全世界的科學(xué)家，讓他們?cè)诖嘶A(chǔ)上展開更深入的研究。從1895年至1897年，他共發(fā)表了3篇關(guān)于X射線的論文。

x射線這種實(shí)用性很強(qiáng)的成果，馬上被世界各地的醫(yī)生們以超乎想象的速度運(yùn)用到臨床實(shí)踐之中。很快，醫(yī)生們就用它來診斷骨骼的病理異常、發(fā)現(xiàn)遺留在體內(nèi)的針或彈頭，很多病人的生命得到了挽救。據(jù)記載，美國(guó)教會(huì)在中國(guó)蘇州創(chuàng)辦的博習(xí)醫(yī)院，早在1897年就引進(jìn)了x光機(jī)，這也可以說明這一發(fā)現(xiàn)的影響力之大。當(dāng)然，早期的x射線治療中也存在著輻射劑量過大的問題。直到今天，x射線依然廣泛運(yùn)用于我們的生活之中，如拍攝透視圖、攻擊惡性腫瘤，乃至地鐵站的安檢儀，但變得更加安全和高效。

1901年，以“炸藥大王”諾貝爾命名的諾貝爾獎(jiǎng)?wù)归_了首次評(píng)選。評(píng)獎(jiǎng)委員會(huì)認(rèn)為，x射線具有重大的影響力和廣泛應(yīng)用性，最終把第一個(gè)物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了倫琴，這樣的頒獎(jiǎng)也利于擴(kuò)大諾貝爾獎(jiǎng)的影響力。倫琴雖然前往瑞典斯德哥爾摩領(lǐng)獎(jiǎng)，但他拒絕在頒獎(jiǎng)大會(huì)上致辭，回德國(guó)后他很快宣布把所得獎(jiǎng)金全部捐獻(xiàn)給維爾茨堡大學(xué)。

在慕尼黑大學(xué)舉辦的慶功會(huì)上，他只作了一個(gè)簡(jiǎn)短的發(fā)言：“對(duì)科學(xué)家來說，最大的快樂是，無論對(duì)什么問題，都不拘泥于偏見，自由自在地繼續(xù)進(jìn)行研究。對(duì)研究者來說，沒有比問題得到解答時(shí)的心滿意足更令他喜悅了。無論外界怎樣承認(rèn)或夸獎(jiǎng)都比不上它?！?h3>凄涼的晚年

1900年，倫琴在德國(guó)巴伐利亞州政府的強(qiáng)烈要求下，前往慕尼黑大學(xué)任物理學(xué)教授。這個(gè)大學(xué)的物理研究室和教學(xué)設(shè)施都很缺乏，雖然學(xué)校答應(yīng)他予以完善，但始終沒能得到落實(shí)，這讓倫琴倍感焦慮。在這里，他學(xué)術(shù)研究的步伐被迫放緩。

隨著第一次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，倫琴要服從食品定量分配法令，連基本生活都難以保障。雪上加霜的是，和他相濡以沫40多年的妻子身患重病，而他卻沒有足夠的錢和藥品來緩解她的痛苦。1919年10月，妻子去世，這讓倫琴備受打擊。第二年，他辭去了物理學(xué)教授的職務(wù)，只保留了研究室的研究工作，以期對(duì)畢生所學(xué)進(jìn)行整理。其后，這位著名的科學(xué)家不得不在銀行等地方打一些零工，從而能夠在那個(gè)通貨膨脹的年代換取一點(diǎn)食物，生活窘迫到了極點(diǎn)。

1923年2月10日，倫琴因腸癌在慕尼黑去世，享年78歲。就在去世前3天，他還拖著贏弱的身體前往研究室開展研究。倫琴與妻子沒有生育孩子，而是抱養(yǎng)了妻弟的1個(gè)女兒。

倫琴去世后，他的發(fā)現(xiàn)依然造福著這個(gè)世界。

本文參考資料：《倫琴》（中國(guó)國(guó)際廣播出版社）、韓鋼《X射線發(fā)現(xiàn)者倫琴》（北方婦女兒童出版社）、邵鵬《“我看到了自己的死亡！”》（《科學(xué)家》雜志2014年12期）等。