威廉·伦琴和改变我们看世界方式的射线

原创 赵喜同学

19世纪末，物理学家对自己的能力非常自信，这源自像法拉第（Michael Faraday，1791-1867）和麦克斯韦（James Clerk Maxwell，1831-1879）等神话般的科学家的卓越成就。前者凭借其卓越的直觉将电和磁联系在一起，而后者则更进一步：出于对数学的狂热，他设计了理论公式，将这两种现象统一起来，并将光解释为电磁波。一切似乎都合情合理。迈克尔逊（Albert A. Michelson，1852-1931）通过惊人的实验成功地测量了光速，他在1894年理所当然地认为，物理学的伟大原理现在已经确定，从那时起，这将只是一个打磨和完善的问题：“未来物理科学的真理将在小数的第六位寻找……”

威廉·康拉德·伦琴的肖像，1915年由插图杂志《柏林画报》出版。作者：Nicola Perscheid

这一物理学终结的预言被错误地归咎于开尔文勋爵（威廉·汤姆森，William Thomson，1824-1907），但在接下来的三年里，三个非凡的发现打破了这个预言：X射线（1895年），放射性（1896年）和电子（1897年），这再次改变了物理学家的研究范式——正当他们开始吸收这些革命性的发展时，普朗克（Max Planck，1858-1947）却在没有真正证实自己的理论的情况下推出了量子力学（1900年）。

透过看不见的光看到新世界

X射线是由德国物理学家威廉·伦琴（Wilhelm Röntgen，1845年3月27日-1923年2月10日）发现的，这是第一个真正改变我们世界观的科学突破。伦琴本人拍摄了历史上第一张放射照片，他从一开始就看到了这一点。但除了医学应用（今天我们每天都能看到）之外，这种新型未知辐射是能够在三维中可视化青霉素分子的关键，这项成果于1945年产生，导致了第一种抗生素的大规模生产，或者在1953年，帮助人们理解了DNA是双螺旋结构，并最终揭开了遗传密码之谜。这些发现和其他发现为许多科学家赢得了诺贝尔奖，他们利用X射线来看到和理解看不见的事物。这种辐射揭示了从细胞内的微小结构（得益于X射线显微镜）到宇宙中遥远地区的暴力天文现象，如星系吞噬（由X射线望远镜检测到），X 射线辐射揭示了一切。

伦琴为其妻子安娜·贝莎·路德维希的左手拍摄的首批X光片之一。作者：威廉·伦琴

120年后的今天，鉴于伦琴一路走来取得的所有成就，1901 年历史上第一个诺贝尔物理学奖颁给他更有意义。他的学术生涯受到高中时期的一件事的影响，一幅嘲笑老师的漫画--少年威廉否认画了这幅漫画，但拒绝坦白作者是谁--导致他被开除，并且无法在他居住的荷兰上大学。他设法通过苏黎世联邦理工学院（爱因斯坦就读的学院）成为瑞士的一名大学生，最终在维尔茨堡大学成为一名全职教授，但在他的学术生涯中并没有特别突出的表现。

就是在这个职位上，威廉·伦琴用他的伟大发现震惊了世界。他和克鲁克斯（William Crookes，1832-1919）一样，是使用真空管进行研究的众多科学家之一。一切迹象表明其他科学家之前曾目睹过这一现象，但他是第一个停下来研究它的人。1895年11月8日，伦琴在他完全用黑纸板覆盖的真空管外的外部荧光屏上观察到微弱的绿光。在19世纪，物理学家已经开始接受有一些形式的光是不可见的，但他们并不相信不可见光可以穿过纸板或皮肤等不透明材料（但不能通过金属或骨骼等密度较大的材料）；他们更无法想象，不可见光可以用来看到在此之前无法看到的东西，例如人体内部。然而，伦琴做到了。（更多内容参见：生日快乐，伦琴先生！丨Herzlichen Glückwunsch, Dr. Röntgen！）。

伦琴射线和X教授

起初，开尔文勋爵等著名的科学家拒绝接受伦琴的观察结果，并认为这是一个骗局，但是这位德国研究员提供的细致实验和细节最终说服了他们。虽然他的才华可能不如其他杰出的科学家，但在科学史上，他的名字与他们并列，而且他与他们一样没有偏见。当被问及他对一种新型射线的研究得出的惊人结论时，威廉·伦琴说：“我没有思考，我只是进行了调查。”

1952年，Raymond Gosling在Rosalind Franklin的监督下拍摄的DNA双螺旋的X射线图像。

在许多国家，这种惊人的辐射仍然被称为“伦琴射线”，尽管他一直都拒绝出风头（今天，他的名字因测量辐射暴露的单位和一种高放射性化学元素而被人们记住）。他没有参加诺贝尔奖颁奖典礼，也从未想过申请与他的发现相关的专利，声称这是属于全人类的知识。这种行为与爱迪生（Thomas Alva Edison，1847-1931）这样的专利机器或特斯拉（Nikola Tesla，1856-1943）这样的杰出工程师形成了鲜明对比（更多内容参见：），他们都想对伦琴发现的 X 射线提出异议。

此外，他将所有的诺贝尔奖金捐给了他的大学，因此在第一次世界大战德国战败后，他的积蓄被通货膨胀消耗殆尽，于1923年穷困潦倒地去世。他生前不求名利，死后要求烧掉他的实验笔记，这使我们无法探究伦琴在历史上占有一席之地的一些研究细节。因此，这位大名鼎鼎的伦琴射线发现者最终成为了一个被遗忘的、几乎无人知晓的 X 教授（Professor X）。

这是一个讽刺的结局。

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原标题：Wilhelm Röntgen and the Rays That Changed Our View of the World. 原文作者：Francisco Doménech.

2023年11月6日

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