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文 | 张润晨
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1895年11月8日,在德国维尔茨堡大学的实验室里,校长伦琴独自一人沉浸在昏暗安静的环境中进行着实验。这时,他正专注于当时在学术界非常热门的阴极射线的研究。突然间,伦琴的实验设备出现了异常,他发现了一种全新的射线,这种射线竟能穿透他的身体,却没有完全通过。令伦琴震惊的是,这一现象让他第一次直观地看到了人体的骨骼结构,几乎是所有人类首次目睹自己体内的骨骼图像。
伦琴激动万分,立刻邀请妻子来到实验室,拍下了人类历史上第一张手部骨骼的照片。照片中的骨骼仿佛是一只“上帝之手”,这让伦琴的妻子大为吃惊,从此她再也没有进入过伦琴的实验室。她无法预料到,正是这项名为“X光”的发现,将会影响到未来地球上每一个人的生活,成为普及的医疗工具。
威廉·康拉德·伦琴,出生于德国莱茵州伦内普,三岁时随父母搬到母亲的故乡荷兰乌特勒支。从血统上讲,伦琴是混血儿,虽然出生地位于德国,但他从小的成长环境完全是在荷兰。因此,很难准确地说伦琴属于德国人还是荷兰人。小时候,伦琴便显示出对物理学的浓厚兴趣,他就读的乌特勒支技术学校注重古典语言教学,但伦琴对这些课程并不感兴趣,这导致他与学校格格不入。校长认为他不务正业,最终,伦琴被学校开除,未能获得中学毕业证。
随后,伦琴转学至另一所学校,但仍未取得正式的毕业证书。直到后来,伦琴通过旁听生身份进入了乌特勒支大学,幸运的是,他的舅舅在当地有些人脉,才帮他实现了这一机会。起初,伦琴计划回德国完成大学学业,但当时德国的大学几乎都要求中学毕业证,这使得伦琴无法如愿。
然而,伦琴得知瑞士的苏黎世联邦理工学院没有入学文凭的硬性要求,只要通过入学考试便可入学。于是,他毫不犹豫地前往瑞士。伦琴顺利通过了考试,成功进入苏黎世理工学院学习。1865年,伦琴成为了机械工程系的学生,指导他的是年轻的物理学教授孔特。伦琴终于可以深入自己热爱的物理学领域。1868年,伦琴提前毕业并成为孔特的助手。
1869年,伦琴与孔特一同返回德国,孔特被任命为维尔茨堡大学的教授,而伦琴继续担任助手。然而,由于伦琴缺乏中学文凭,他无法获得讲师资格。孔特始终支持伦琴,带他去了斯特拉斯堡大学,在那里,伦琴成功成为了大学讲师。此后,伦琴的职业生涯逐渐稳步上升,他先后在吉森大学和斯特拉斯堡大学工作。最终,1894年,伦琴被维尔茨堡大学任命为校长,成为了大学的领导者。
1894年,伦琴在就职典礼上打破常规,并没有像其他学者一样宣读自己的研究成果,而是和学生们分享了自己的心路历程,并讲述了欧洲现代科学的发展历程。他强调了实验的重要性,并认为实验是现代科学的基石。
伦琴的X射线发现源自于一次偶然的实验。1895年11月8日,当天是周五,实验室里安静而昏暗。伦琴在此时进行实验,避免了外界的干扰,他的实验对象是当时欧洲学术界非常热门的阴极射线。为了减少光源的影响,伦琴用黑纸将克鲁斯克管完全包裹住。突然,他在克鲁斯克管外约一米的地方看到了一个亮光。这道光的出现与阴极射线本身的特性不符,因为阴极射线无法穿透如此远的距离。
伦琴多次切换开关,发现这道射线的出现与消失极为瞬间。他感到极为兴奋,觉得自己发现了一种全新的射线。经过多次实验,伦琴发现这种射线能够穿透纸张和木头等低密度物体,但对密度较大的物质,如铅,射线则无法穿透。
当伦琴将自己的手放到射线中时,他惊奇地看到自己的骨骼结构在纸板上显现出来,这是人类历史上第一次通过肉眼直接看到人体内部结构。伦琴迫不及待地邀请妻子加入实验,妻子手持荧光板,逐渐将手掌移向远处,伦琴则拍下了这张历史性的照片——这便是世界上第一张X光片。照片中,他妻子的手上戴着象征爱情的结婚戒指,骨骼清晰可见。然而,伦琴妻子被这神奇的画面吓得不轻,从此拒绝再进入伦琴的实验室。
1895年,伦琴撰写并提交了《一种新的射线——初步报告》,这篇论文很快引起了学术界的广泛关注,X射线也开始步入科学的视野。消息迅速通过跨大西洋电缆传到美国,引发了美国科学界的轰动。
由于X射线对伦琴来说完全是未知的,因此他将其命名为“X射线”,X代表未知。1896年,奥匈帝国的《新闻报》率先报道了X射线的发现。随后,欧美主流媒体纷纷转载这一消息,X射线正式进入公众视野。
1896年,李鸿章在日本遭遇刺杀,头部受伤。在他出访德国时,德国医生建议他接受X射线检查,结果清晰显示出一枚卡在左眼下的弹头。李鸿章惊叹于这一新技术,并称之为“照骨术”,成为最早接受X射线检查的患者之一。紧接着,中国媒体开始报道X射线,1897年,《点石斋画报》刊登了X射线的应用,标志着这一技术在中国的首次亮相。
然而,X射线的应用并非一帆风顺。美国的爱迪生发明了几台X光机并展示在博览会上,吸引了大量观众前来观摩。但很快,爱迪生的助手达利因长时间暴露在X射线下,手部和面部出现癌变,最终截肢并在1904年去世,成为美国第一个死于X射线的人。爱迪生自己也因长时间接触X射线出现了健康问题,他后来曾表示:“别跟我说什么X射线,我害怕它!”
在接下来的几年中,更多的X射线研究者也因此遭遇了严重的健康问题,包括德国的勋伯格和英国的爱德华兹等,他们因长期接触X射线而相继去世。直到1925年,国际放射学大会召开,X射线的危害才逐渐被广泛认识。
伦琴则始终保持谦逊,他拒绝将X射线命名为“伦琴射线”,并且没有申请相关专利,他认为科学是全人类的共同财富。1901年,伦琴获得了诺贝尔物理学奖,并将所有奖金捐给了维尔茨堡大学。领奖时,他深情地表示:“发现与发明是人类的本性,其成果属于全人类。”