发生时间
1895年
入选理由
对不可见光研究的重大突破,并且广泛应用于医疗、军事领域。
事件简介
1895年,德国科学家伦琴在自己的实验室里发现了一种新的射线,当晚,他利用这种穿透力极强的射线拍下了世界上第一幅X光照片。由于对这种射线所知不多,伦琴将其命名为X射线,意思是未知的射线(X在数学中常用以指代未知数)。从那天起,X射线进入人类生活领域,为卫生和军事事业做出了不可磨灭的贡献。
事件经过
在19世纪五六十年代,科学家发现了一种奇怪的现象。他们把两个电极放在一根玻璃管中,然后抽出玻璃管里的空气,在接近真空的状态下,给电极加上很高的电压。这时灵异的事件发生了,在阴极对面的玻璃壁上闪烁着绿色的莹光,可是并没有看到从阴极上有什么东西发射出来。
这是怎么回事呢?难道是神仙显灵?科学家们不会相信这样的解释。他们反复研究,在阴极和玻璃管壁之间加上各种东西阻挡,想知道是不是有人的肉眼看不到的东西在这里作祟。
当他们加上一块石头,玻璃管壁上就会留下石头的影子:加上一个小风扇,风扇则会莫名其妙的转动起来。科学家们验证了最初的猜测,认定这之间有一种人类看不见的射线存在,但是人们不知道为什么会产生这种射线,也不知道这种射线究竟是什么,只知道它产生于阴极,于是命名为“阴极射线”。
伦琴在大学讲解X光的研究情况
对于这种看不见、摸不到的东西,科学界产生了极大的兴趣,英国物理学家克鲁克斯为了研究它,专门制作了“阴极射线套装”(一个真空的玻璃管,里面装有可以产生高电压的电极)。这个“套装”被称为克鲁克斯阴极射线管。
关于阴极射线的研究越来越多。这种射线是不是带点?是不是一种粒子流?它的速度是多少?它为什么能穿透薄的金属箔?很多科学家致力于研究阴极射线,比如著名的物理学家赫兹和汤姆逊等。
1895年,伦琴在慕尼黑大学任物理研究所主任。这一年距离汤姆逊发现阴极射线其实是一种新微粒——电子——组成的微粒流还有两年。伦琴作为物理学家,同样被阴极射线所吸引。在他的实验室里,有成套的克鲁克斯阴极射线管。
这年9月8号,星期五。晚上,很多人兴高采烈地下班回家准备过一个愉快的周末。伦琴的同事们此时说不定正堵在慕尼黑市郊的五环、六环路上,伦琴却一个人坐在办公室里盯着几张灰黑的照相底片发呆。
他在思考一种奇怪的现象。之前伦琴像往常一样做阴极射线实验,为确保实验的严密,他将实验室里的各种实验器材都用锡纸和硬纸板包裹起来,以确保万无一失。按照当时已经得出的结论,阴极射线是一种穿透力比较弱的射线,只能透过很薄的金属箔和几厘米厚的空气。可是当伦琴在克鲁克斯管两端加上电压,发射出阴极射线时,他却惊奇地发现,放在远处正对着阴极射线的一块涂有氰亚铂酸钡的屏幕竟发出了光。阴极射线管旁边这几张原本包裹得严严实实的底片,同时也变成了灰黑色——它们已经曝光了!
这些微弱的现象并不是第一次发生在当时的科学实验中,因此伦琴并不是第一个发现这些变化的人。阴极射线管的发明者克鲁克斯就记载过这种变化。忙着研究阴极射线的科学家们没有人关心这点变化,只有伦琴对这种现象产生了兴趣。
他隐隐觉得这里面藏着一个巨大的科学秘密。这些现象说明什么呢?按常理,阴极射线会被厚厚的“武装”阻挡,照片曝光是不可能的。既然曝光了,而阴极射线微弱的穿透力毋庸置疑,这只能说明一个问题,那就是还有一种比阴极射线更强的射线藏在阴极射线里,像顽皮的孩子那样藏在大人背后,时不时露出小脑袋做个鬼脸。伦琴将这种未知的调皮射线命名为X。
接下来,伦琴做了更多的实验测试这种新的射线究竟会强到什么程度。他在荧光屏和发射管之间放置纸板,没有挡住X射线。加厚纸板,还不行。换成金属箔,金属箔换成金属板,一毫米、三毫米、五毫米、八毫米、十五毫米……金属板越来越厚,依旧没有挡住射线穿透过去打在荧光屏上。
伦琴抑制不住自己内心的激动,拿着障碍物的手都开始颤抖。当他向荧光屏望去,可怕的一幕吓了他一跳——一只骷髅手也在荧光屏上颤抖。伦琴定了定神,动了一下手指,荧光屏上的骷髅手也动了下手指。伦琴再转转手腕,骷髅手也转了下手腕。伦琴终于松了口气,荧屏上的那只可怕的手只是X射线下自己手的投影而已。接着他兴奋起来。他想到,原来X射线可以穿透皮肤肌肉组织,却无法穿透骨骼。X射线的这种性质完全可以运用在医学上,能够使医生的“目光”穿透人的皮肉透视人的骨骼,清楚地观察到各种生理和病理现象。
伦琴痴迷于X射线的研究,他的妻子不得不到实验室来看看丈夫。看到妻子,伦琴迫不及待地向她展示自己的劳动成果,他把妻子的手放在一张照相底片上,在X光照射下将底片曝光。显影后,妻子惊讶地发现底片上有一只骷髅手,最恐怖的是那只手上还戴着结婚戒指。妻子连忙拿起自己的手,发现完好无损,才放下心来。这样,伦琴夫人成为了世界上第一个拍摄X光照片的人。
X射线被发现后,伦琴发表了论文叙述这种有着奇异特质的射线。科学界引起轰动,产生一股研究X射线的浪潮。在伦琴发现X射线后不久,就有医生利用X射线做骨外科手术观察。很多厂商竞相向伦琴购买这种技术的专利权,甚至出价一百万。伦琴却说,自己的发现“属于全人类”。他没有申请专利,唯一的希望是自己的发现能惠及每个人。
这位伟大的科学家感动了天才发明家爱迪生。爱迪生以飞快的速度发明了一种荧光观察管配合X射线使用,使X射线更好地服务社会。值得一提的是,极具商业头脑的爱迪生,对这项发明也没有申请专利。
伦琴高尚的人格不止感动了爱迪生,也感动了科学界许多人。他们要求以伦琴的名字命名这种新射线。出于同样的原因,伦琴予以拒绝。尽管如此,依旧有很多学者为了表示对这位伟大科学家的敬意,将X射线称为“伦琴射线”。
影响和评价
X射线在被发现之初,即使是发现者伦琴本人,也不知道它究竟是什么。经过几代科学家的研究才发现,它其实是一种比光波更短的电磁波,波长介于紫外线和γ射线之间。X射线的医用效果在开发之初就已显露无遗。X光片使得医生能清楚看到活体内的病变,后来还发展了胸透、CT等技术。X射线的发现将医学向前推进了一大步。
X射线的应用还不止于此,工业者用它来探伤,天文学家用它来做天体探测。由于长期接触X射线对人体还有辐射伤害,因此X射线还被作为武器使用。在20世纪80年代,X射线激光器在美国作为国家战略防御计划的一部分受到重视。
对X射线的研究,还引发了人们对放射性物质的研究。从最初的铀到后来钋、镭的发现都与X射线有关。对X射线本身的研究,也引起了科学界的一场革命。“X射线的发现,把人类引进了一个完全陌生的微观国度。”它直接导致了人们对原子内部结构这一未知领域的探索。