示踪技术的奥秘

示踪技术的奥秘

放射性同位素能够不断地向外释放出某些射线，这样，人们可以利用探测仪器，通过接受这些射线，对这种元素进行跟踪侦察。以它们放出的射线为“标记”，观察它们的变化和作用过程的“行迹”，从而开展一些相关的科学探索和应用方面的研究。人们把这样一种技术称为“示踪技术”。示踪技术在工业、农业、医学以及科学研究等方面都有重要的意义。例如，机械制造、金属加工、半导体技术等生产过程，利用示踪技术进行监控，人们从中可以获取大量的信息，并能及时发现存在的问题，为改进生产工艺和提高产品质量提供了科学的依据。

当今的示踪技术有几千种，较早使用这种技术的人中有一位物理学家，这就是德国著名的科学家赫维塞。

赫维塞是犹太人，但是他的父亲已加入了基督教。赫维塞早年生活在匈牙利，在第一次世界大战之后，由于匈牙利的政治动荡，又由于他和他的同事是犹太人，被学校解聘了，这样他于1919年5月到了丹麦，并被著名科学家玻尔安排在他的研究所。在玻尔的指导下，赫维塞为发现第72号化学元素铪做出了贡献。后来他到德国大学当教授，当希特勒上台后，他怕受到迫害，于1934年10月再次来到了哥本哈根，又被玻尔安排在他的研究所工作。

赫维塞再到哥本哈根时，距离发现放射性已过了近40年，这时人们对放射性的认识已大为深入了。赫维塞这时也开始关注起放射性的研究工作，并且将同位素示踪技术引入生物学。为什么赫维塞选择了这样一个研究方向呢？

这要从赫维塞在曼彻斯特工作时说起，在曼彻斯特时，赫维塞跟随著名科学家卢瑟福工作。当时卢瑟福对镭D很有兴趣，可是在保存的镭D中发现了一些铅。有一天，赫维塞见到卢瑟福，卢琴福便对他讲道：“孩子，如果你真有本事，就把镭D从这些讨厌的铅中给我分离出来。”当时，赫维塞还很年轻，他认为这没有什么问题。可一做起来才知道，这是不可能的。后来他才搞清楚，这镭D就是铅－210，可见当时大家对放射性物质的认识还是很不全面的。

失败并未使赫维塞消沉。俗话说，吃一堑长一智。既然费了这么大的劲，能不能从中搞出点儿名堂呢？他开始琢磨，一开始的研究方向是不对的，能不能再变换个方向试一试呢？他取了一毫克硝酸铅，其中加了一点纯镭D，让硝酸铅参与化学反应。由于硝酸铅与镭D是不可分离的，镭D就要参与全程反应，借助镭D就可以确定铅盐（不只是硝酸铅）在反应中是如何作用的。这样，赫维塞就把镭D看作是铅的一种指示剂，并目赫维塞的做法实际上预示了一种新技术的开端。这种指示剂已被后人改称做示踪剂，而相应的技术就被称做“示踪技术”。这就是“失败是成功之母”的道理，赫维塞的失败却得到了一些意想不到的东西。这对我们难道不是一种有益的启迪吗？

在曼彻斯特时，赫维塞对这种新技术还未特别在意。后来，他到了哥本哈根才利用了这种铅示踪剂。他还使用了镭D和钍B（铋－212）作为示踪剂，这是在生物学中首次使用示踪剂。不久，这种方法就被医生应用在临床上。反过来，这又启发赫维塞对老鼠施用标志铋化物，研究铋化物被老鼠吸收、输运和排出的过程，探讨有实用价值的示踪剂。

这件事发生在20世纪20年代，并且是在研究动物新陈代谢的活动中首次使用了示踪剂。不过接着的研究是在十年之后了。

当美国科学家尤里发现了氢的同位素氘（写作D或氢－2）时，由于氘具有放射性，赫维塞想到了要把它当作示踪剂。他写信给尤里，想要几升含有氘的水。我们知道，普通水的分子式可写作H₂O，如果这里的氢换上它的同位素氘，分子式就写作D₂O，俗称重水。赫维塞要的这几升水中含0．5%的氘。用这些重水，赫维塞做了一些实验，如将金鱼放在其中，看金鱼中的氘含量，就可以算出金鱼对水的需求量；还可以将这些重水注入人体内，借助类似的方法就可以计算出人体内的含水量。当时从赫维塞的研究中得到的数据是，瘦人的含水量是67%。看，我们人并不是“肉人”，而差不多是“水人”了。

然而，从实验的结果来看，氘并不是一种好的示踪剂。不久，赫维塞就不再进行氘的研究了。由于人工放射性研究获得了很大进展，人们得到人工放射性物质就变得更加容易了。这样，赫维塞就再次将注意力转向了放射性同位素在生物学上的应用。他发现利用适当的示踪剂和生物体，就可以使过去难以知晓的生物生长全过程搞清楚了。例如，老鼠的骨骼中含有磷，可是这些骨骼中的磷是永久的呢，还是要进行更换呢？他用磷－32作示踪剂，发现老鼠的一生中，其骨骼要置换掉1／3的磷。

由于赫维塞等人的研究成绩，1938年还在玻尔的研究所召开了第一次国际生物学学术会议，集中讨论了示踪剂在生物中的应用问题。要知道，玻尔的研究所可是专门研究原子物理学的，可见赫维塞等人的研究确实是走在了世界的前列。

赫维塞等人做放射性实验常需要一些动物，这就使这里的动物也带有了一些放射性。有一次，研究所未看管好这些动物，有一只猫跑了出去。当时大家就分头去找猫，结果找回来十余只，到底是哪一只呢？这并不难办，可以进行唾液检验。检验结果是，其中一只猫的唾液中有放射性物质。那就是它了！

赫维塞也是最早在生活中利用示踪技术的。在赫维塞居住的地方，房东可提供一些食品，为此赫维塞进行了一次有趣的示踪技术的实验。由于吃的肉食杂烩的味道有些不对，他怀疑房东用剩肉作杂烩。他的怀疑确实吗？为了验证一下，他将放射性很弱的示踪剂在剩肉上滴上了一小滴，而后将肉留在盘子内。第二天，饭桌依旧摆上了杂烩。赫维塞将手中的盖革计数管靠近了盘子。这时，赫维塞手中的计数管就噼里啪啦地叫唤了起来。这说明，房东的确是用了剩肉作杂烩。

由于赫维塞在应用同位素作为示踪剂的研究上取得了很大的进步，他因此获取了1943年度的诺贝尔化学奖。正在这时，占领丹麦的纳粹当局要迫害犹太人，赫维塞只好离开了丹麦。当时，获得诺贝尔奖的人可以申请瑞典国籍，这样赫维塞就入了瑞典国籍。我们今天在全世界的医院中，假如有同位素医学部门，那这种医学的检查技术基础就是赫维塞最早建立的。又由于赫维塞在和平利用原子技术方面的重要成就，他还在1958年获得了第二届“原子和平奖”（第一届是玻尔获得的）。