倫琴：透視全世界的物理學(xué)家

文/王殘陽

一

威廉·康拉德·倫琴，1845年3月27日出生于德國萊茵州的小城倫內(nèi)普。他的父親在當(dāng)?shù)亟?jīng)營著一家紡織品商店，母親則是一個心地善良、勤儉持家的荷蘭人，一家人生活得還算是比較愜意。3歲時，他隨父母來到了荷蘭。少年時期的倫琴并沒有展現(xiàn)出太多的天賦，但他對大自然十分感興趣，并熱衷于機械設(shè)計。

倫琴的中學(xué)時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)動興趣。因被誤解侮辱老師，他最終被學(xué)校開除。轉(zhuǎn)學(xué)到其他高中就讀后，倫琴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下，他還是沒能拿到畢業(yè)證書，這讓倫琴非?？鄲?。后來，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，一位來自瑞士的同學(xué)告訴倫琴一個好消息，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院對學(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，成為機械工程系的一名新生。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)教授孔特的門生。1868年，他因成績優(yōu)異，破格提前畢業(yè)，獲得了機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。孔特覺得他適合做實驗工作，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。

二

孔特是一個天才的科學(xué)家，雖然只比倫琴年長6歲，但早就因為發(fā)明了測量聲速的方法而名聲大振。那段時間，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。

1869年底，倫琴隨孔特回到德國，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。倫琴因為沒有取得高中文憑，無法得到大學(xué)教授會的認(rèn)可，始終評不上講師?？滋夭幌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)，其中一個重要的因素就是，這所大學(xué)在普法戰(zhàn)爭結(jié)束后創(chuàng)辦，迫切需要各個領(lǐng)域的人才。倫琴把昔日的不快拋于腦后，認(rèn)真研究起電磁學(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。

一年之后，倫琴收到了德國霍恩海姆農(nóng)學(xué)院的邀請函，請他擔(dān)任物理學(xué)和數(shù)學(xué)方面的正教授。有一年多的時間，他沒有做任何實驗，只是因為教學(xué)需要而認(rèn)真鉆研了數(shù)學(xué)。

孔特十分清楚倫琴的遭遇，1876年上半年，斯特拉斯堡大學(xué)恰好空出了一個物理學(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信，倫琴收到信后沒有片刻猶豫，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。

1879年，35歲的倫琴當(dāng)上了德國吉森大學(xué)的物理學(xué)教授、物理研究所所長。在此期間，他首次驗證了英國物理學(xué)家法拉第的設(shè)想：由于磁力線的作用，可以產(chǎn)生電流。1888年，曾經(jīng)拒絕授予他講師的維爾茨堡大學(xué)終于承認(rèn)了他的地位和價值，教授會一致同意邀請他回來擔(dān)任物理學(xué)教授。

三

1894年，倫琴升任維爾茨堡大學(xué)總長。

1895年11月8日傍晚，實驗室內(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)實驗，內(nèi)容是當(dāng)時學(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。他確信這個現(xiàn)象絕不是陰極射線造成的，因為它只能穿透幾厘米厚的空氣。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。倫琴徹底進(jìn)入了亢奮的工作狀態(tài)，連續(xù)幾周吃住都在實驗室里，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、放心不下追到了實驗室時，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——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。

四

1895年12月28日，倫琴用《一種新的射線——初步報告》這個題目，向維爾茨堡物理學(xué)醫(yī)學(xué)協(xié)會作了報告，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、不隨磁場偏轉(zhuǎn)等性質(zhì)。1896年1月4日，柏林物理學(xué)會成立50周年紀(jì)念展覽會上展出X射線照片；翌日，維也納一家報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道，立即引起了強烈的反響。他的論文《初步報告》被翻譯成多個語種，3個月內(nèi)印刷了5次，一時間洛陽紙貴。

1896年1月中旬，倫琴應(yīng)邀走進(jìn)德國皇宮，當(dāng)著威廉二世和王公大臣們的面，做了X射線的演示。德皇對這一發(fā)現(xiàn)高度贊許，邀請他共進(jìn)晚餐，并授予他二級寶冠勛章和勛位，并給予了準(zhǔn)許在波茨坦橋旁為他建立塑像的榮譽。

1月23日，倫琴在公開場合進(jìn)行了唯一的一次關(guān)于X射線的公開演示，現(xiàn)場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。

X射線這種實用性很強的成果，馬上被世界各地的醫(yī)生們以超乎想象的速度運用到臨床實踐之中。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。

1901年，以“炸藥大王”諾貝爾命名的諾貝爾獎?wù)归_了首次評選。評獎委員會認(rèn)為，X射線具有重大的影響力和廣泛應(yīng)用性，最終把第一個物理學(xué)獎頒給了倫琴。倫琴雖然前往瑞典斯德哥爾摩領(lǐng)獎，但他拒絕在頒獎大會上致辭，回德國后他很快宣布把所得獎金全部捐獻(xiàn)給維爾茨堡大學(xué)。

1900年，倫琴在德國巴伐利亞州政府的強烈要求下，前往慕尼黑大學(xué)任物理學(xué)教授。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。更不幸的是，陪伴他40多年的妻子身患重病，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。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，以期對畢生所學(xué)進(jìn)行整理。這之后，他的生活日漸窘迫。

1923年2月10日，78歲的倫琴因腸癌在慕尼黑去世。就在去世的前3天，他還拖著羸弱的身體前往研究室開展研究。