幸运砸中了伦琴这颗有准备的脑袋

当我们到医院体检时，往往能在医院的放射科见到X光检测仪。通过X光，可以清晰地看到人体内的骨骼，当然也能发现人体内一些重要器官的异常情况。

X光，就是X射线，又叫伦琴射线，是德国物理学家威廉·康拉德·伦琴（Wilhelm Konrad Rontgen，1845～1923）于1895年发现的。由于伦琴发现了X射线，直接影响了医疗影像技术的发展，他于1901年获得了第一届诺贝尔物理学奖。而伦琴射线对人类认识自然的影响不仅仅限于此，伦琴射线为1896年法国物理学家安东尼·亨利·贝克勒尔（Antoine Henri Becquerel，1852～1908）发现天然放射性提供了可资借鉴的经验。

伦琴

一般科学史家认为，伦琴发现X射线纯属偶然，是伦琴运气太好了，幸运之神眷顾于伦琴，使原来正在做阴极射线穿透能力实验研究的伦琴，在“非常偶然”中发现了X射线。而无意中的发现，让这种未知的射线充满了神秘色彩。也确实，人类对X射线还是第一次这么真切地认识到它的存在。伦琴认为，X射线还有许多没有被认知的方面，所以就用数学上代表未知的“X”来命名它。

伦琴发现X射线的过程是这样的：

1894年，伦琴被聘任为德国维尔茨堡大学校长。

在德国，大学校长这一头衔体现的不是行政上的级别或政治身份，更重要的是学术成就和威望。此前，伦琴接替著名实验物理学家、物理学测量技术权威寇尔劳士（Friedrich Wilhelm Georg Kohlrausch，1840～1910），担任了5年之久的维尔茨堡大学物理研究所所长和物理学教授的职务。使伦琴蜚声德国物理学界，甚至在整个世界物理学界遐迩闻名的，是他在这5年的时间里所取得的优异的科研成果，其中在固、液体性质方面他就发表了17篇影响重大的论文。同时，伦琴不是固步自封的人，就像他发现了X射线后，并没有将自己的研究成果束之高阁，或者去申请专利（否则，按照其后X射线在医学上的应用之广，伦琴会成为像诺贝尔一样的富翁也未可知），而是尽量地将自己的发现与全世界的同行们分享、交流、讨论。当时，全世界有近百位科学家与伦琴交换过出版物及研究成果。其中就有我们熟悉的、在科学史上留下浓墨重彩的一笔的洛伦兹（Hendrik Antoon Lorentz，1853～1928，荷兰近代卓越的理论物理学家、数学家，经典电子论的创立者）、范德瓦尔斯（Johannes Diderik van der Waals，1837～1923，荷兰物理学家，1910年诺贝尔物理学奖获得者，化学中有以他名字命名的范德华力）、廷德尔（Tyndall，1820～1893，爱尔兰物理学家）、威廉·汤姆逊（William Thomson，1824～1907，即开尔文爵士，英国著名物理学家，创立了开尔文温标，独立发现绝对零度）、瑞利（Third Baron Rayleigh，1842～1919，尊称瑞利男爵三世，英国物理学家）、罗兰（Henry Augustus Rowland，1848～1901，美国物理学家）等。

伦琴不但在科学研究领域获得重大成就，他和他的夫人在科学社交界也是如鱼得水。当1894年维尔茨堡大学需要一位校长时，正在维尔茨堡工作的伦琴无疑是众望所归的人选。

1895年，进入“知天命”之龄的伦琴已经在热电、压电、电解质的电解现象、晶体、物性学说、介电常数等方面发表了48篇重要论文，但伦琴根本不满足于这些成果，一件将他推到最伟大科学家行列的科学发现正等待着他。

之前，物理学家希托夫（Johann Wilhelm Hittorf，1824～1914，德国物理学家、化学家）、克鲁克斯（Sir William Crookes，1832～1919，英国物理学家、化学家）、赫兹（Heinrich Rudolf Hertz，1857～1894，德国物理学家，1888年首先证实了电磁波的存在，频率的国际单位是以他的名字命名的）和勒纳德（Philipp Lenard，1862～1947，德国物理学家）对阴极射线作了一定的研究，但伦琴认为，他们的研究还不够充分，所以，他继续对阴极射线的穿透能力进行进一步的研究。

就在1895年11月8日夜晚，伦琴“重复”着那些科学家们已经做过的实验。但是，伦琴不仅仅是重复那么简单，他为了排除产生的阴极射线与外界紫外线和可见光之间的相互干扰，就用黑色硬纸板把阴极射线管严密地包裹起来，接上高压电源后，伦琴意外地发现一米以外的涂有氰化铂酸钡的荧光屏上有微弱的荧光！

是什么不可见的射线（当时当然不可能知道X射线与可见光一样，都属于电磁波）照射到荧光屏上？这是偶然现象吗？

伦琴没有放过这个“意外”。

当他切断电源时，荧光就立即消失，接通电源后又马上出现。对这样的现象，只能用“震惊”来形容伦琴当时的心情，因为他知道，被包裹得严严实实的阴极管内的已知阴极射线是不可能射出来的。

难道阴极管内还产生了一种穿透能力很强的新射线？

怀着惊奇的心情，伦琴继续全神贯注地重复他的实验。

他将涂有氰化铂酸钡的荧光屏一点点远离阴极管。即便到了两米开外，涂有氰化铂酸钡的荧光屏上仍出现较强的荧光。他干脆将涂有氰化铂酸钡的荧光屏移到隔壁的房间，关起门拉好窗帘，涂有氰化铂酸钡的荧光屏仍继续闪光！

这时，伦琴真的相信，一种未知的射线被自己无意中发现了。

伦琴并没有急于公布自己的发现，作为一名伟大的实验物理学家，他对实验的要求是严谨的、慎重的。所以，在其后的七个星期里，伦琴独自继续实验自己的新发现，以便确证这个偶然的发现是事实。

被伦琴后来称为X射线的伦琴射线的穿透能力在当时来说是“惊人”的，它可以穿透千页的书、几厘米厚的木板、15毫米厚的铝板等。当伦琴无意中将手移到阴极管附近时，意外地在荧光屏上发现他自己的手的骨骼轮廓。12月22日，当伦琴夫人到实验室来探望日夜吃睡在实验室里的伦琴时，伦琴说服夫人，用她的手作为“模特”，用X射线照射显影，得到了一张非常清晰的手骨像，这张照片中，甚至伦琴夫人手指上戴的结婚戒指也显示得一清二楚。这张具有历史意义的照片，随同伦琴发现X射线的信息，出现在各国的报纸杂志上，也出现在我们的教科书里，因为它代表着X射线的发现，为人类医疗影像技术的发展奠定了物质基础。

伦琴夫人手骨X光影像

1896年1月23日，在伦琴做了一次公开演讲后，解剖学教授柯立卡建议，以“伦琴射线”命名他刚刚发现的未知射线，许多人纷纷附和，甚至大学生们举行了集会，庆祝伦琴的重大发现。但伦琴以“假如没有前人的卓越研究，我发现X线是很难实现的”加以拒绝。但历史从来不会忘记为人类科学进步取得如此成就的科学巨匠，后人还是分别以“伦琴射线”“X射线”来命名这种未知射线。

有科学史家认为，自1540年到1895年的350多年间，X射线至少出现在25位科学家的实验中，这25位科学家就包括牛顿、富兰克林、安培、欧姆、法拉第、赫兹、克鲁克斯、勒纳德、波尔等，但是，遗憾的是这些科学家“不识庐山真面目”，幸运就这样悄悄地溜走了。

举几个错过X射线的著名科学实验的例子。

1880年，德国物理学家哥尔茨坦（E.Goldstein，1850～1930）在研究阴极射线时，发现阴极射线管壁上会发出一种使管内荧光屏发光的射线。他当时正为“阴极射线是以太的波动”这个错误的论点辩护，认为这是“以太说”的证据，没有去深究，错失良机！

1887年，英国物理学家、化学家克鲁克斯在研究放电管时，发现放电管周围的底片变模糊了，克鲁克斯认为这是底片质量有问题，要求厂家退货，而没有想到使底片曝光的另有始作俑者！

1895年之前，英国人斯密士（F.Smith）发现，保存在克鲁克斯放电管附近盒子里的底片变黑了，他也没有继续关注和寻找原因，只是提醒助手，底片要远离克鲁克斯放电管。而克鲁克斯放电管放出的使底片曝光的射线正是X射线。

1890年，美国人古德斯庇（A.W.Goodspeed）和金宁斯（W.N.Jeanings）在宾夕法尼亚大学做电火花实验时，意外地用X射线拍摄到带凸台圆盘的照片，但他们未能解释何以能拍摄到此照片，只是将这张底片与其他废弃照片放在一起，最后也就渐渐遗忘了。而当伦琴发现X射线的消息传到美国时，他们也只能是望洋兴叹了！

1905年的诺贝尔物理学奖获得者、德国物理学家勒纳德从1880年开始就研究阴极射线。1893年，勒纳德获得一种能感光的射线，并用这种射线获得与伦琴几乎完全相同的照片，但勒纳德同样没有意识到这射线的真正存在意义，虽然“我曾做过好几次观测，当时解释不了，准备留待以后研究”，不幸的是被伦琴拔得先机。

1894年，电子的发现者J.J.汤姆逊（Joseph John Thomson，1856～1940）在测定阴极射线速度时，就观察到过X射线，他如实地在他的论文中记录了这一异常现象。但他当时正专注于阴极射线的研究，根本无暇他顾。

看到在1895年之前，X射线离这么多科学家那么近，我们也只能在哀叹这些科学家“不幸”的同时，感叹幸运总是偏爱砸向那些有准备的脑袋，伦琴就是其中之一。

在1895年发现X射线之前，伦琴已经有26年之久的实验经验，他是真正的实验物理学大师，他所取得的研究成果都是基于实验的，他已经不需要数学这根拐杖就能在物理学的康庄大道上自由前行。当然，实事求是的科学态度和一丝不苟的科学精神，正是伦琴所具备的基本素质。除此之外，伦琴敏锐的观察能力为他发现X射线如虎添翼，正是他极其敏锐地发觉到荧光屏上极其微弱的现象，成就了他的伟大功绩。

而最能体现伦琴“有准备的脑袋”的是他将涂有氰化铂酸钡的荧光屏放在被包裹起来的阴极管的外面。如果没有涂有氰化铂酸钡的荧光屏，或者没有将阴极管严严实实地包裹起来，伦琴也是会对X射线“视若无睹”的。