伦琴射线是怎样发现的

1901年诺贝尔物理学奖——X射线的发现

1901年，首届诺贝尔物理学奖授予德国物理学家伦琴，以表彰他在1895年发现了X射线。

1895年，物理学已经有了相当的发展，它的几个主要部门——牛顿力学、热力学和分子运动论、电磁学和光学，都已经建立了完整的理论，在应用上也取得了巨大成果。这时物理学家普遍认为，物理学已经发展到顶了，以后的任务无非是在细节上作些补充和修正而已，没有太多的事好做了。

正是由于X射线的发现唤醒了沉睡的物理学界。它像一声春雷，引发了一系列重大发现，把人们的注意力引向更深入、更广阔的天地，从而揭开了现代物理学革命的序幕。

伦琴在发现X射线时，已经是50岁的人了。当时他已担任维尔茨堡大学校长和该校物理研究所所长，是一位造诣很深、有丰硕研究成果的物理学教授。在这之前，他已经发表了几篇科学论文，其中包括热电、压电、电解质的电磁现象、介电常数、物性学以及晶体方面的研究。他治学严谨、观察细致，并有熟练的实验技巧，仪器装置多为自制，实验工作很少靠助手。他对待实验结果毫无偏见，作结论时谨慎周密。特别是他的正直、谦逊的态度，专心致志于科学工作的精神，深受同行和学生们的敬佩。

19世纪末，阴极射线研究是物理学的热门课题。许多物理实验室都致力于这方面的研究，伦琴也对这个问题感兴趣。1895年11月8日，正当伦琴继续在实验室里从事阴极射线的实验工作，一个偶然事件引起了他的注意。当时，房间一片漆黑，放电管用黑纸包严。他突然发现在不超过1米远的小桌上有一块亚铂氰化钡做成的荧光屏发出闪光。他很奇怪，就移远荧光屏继续试验。只见荧光屏的闪光，仍随放电过程的节拍断续出现。他取来各种不同的物品，包括书本、木板、铝片等等，放在放电管和荧光屏之间，发现不同的物品效果很不一样。有的挡不住；有的起到一定的阻挡作用。伦琴意识到这可能是某种特殊的从来没有观察到过的射线，它具有特别强的穿透力。于是立刻集中全部精力进行彻底的研究。他一连许多天把自己关在实验室里，连自己的助手和家人都不告知。他把密封在木盒中的砝码放在这一射线的照射下拍照，得到了模糊的砝码照片；他把指南针拿来拍照，得到金属边框的深迹；他把金属片拿来拍照，拍出了金属片内部不均匀的情况。他深深地沉浸在这一新奇现象的探讨中，达到了废寝忘食的地步。平时一直帮他工作的伦琴夫人感到他举止反常，以为他有什么事情瞒着自己，甚至产生了怀疑。六个星期过去了，伦琴已经确认这是一种新的射线，才告诉自己的亲人。1895年12月22日，他邀请夫人来到实验室，用他夫人的手拍下了第一张人手X射线照片。

1895年年底，他以通信方式将这一发现公之于众，题为《一种新射线》。伦琴在他的通信中把这一新射线称为X射线，因为他当时确实无法确定这一新射线的本质。

对于伦琴来说，他当然没有料到在重复阴极射线实验时，会发现一种新的性质特殊的射线，但是他的发现并不是因为交上了好运，而是由于几十年的精心实践培养了良好的观察和判断能力，对这一偶然现象不轻易放过，务必研究至水落石出，所以，发现X射线对于他来说既是偶然的，也是必然的。

发现X射线的消息很快传遍全球。由于这一射线有强大的穿透力，能够透过人体显示骨骼和薄金属中的缺陷，在医疗和金属检测上有重大的应用价值，因此引起了人们的极大兴趣。一个月内许多国家都竞相开展类似的试验。一股热潮席卷欧美，盛况空前。X射线迅速被医学界广泛利用，成为透视人体、检查伤病的有力工具，后来又发展到用于金属探伤，对工业技术也有一定的促进作用。

X射线的发现对自然科学的发展更有极为重要的意义，它像一根导火线，引起了一连串的反应。许多科学家投身于X射线和阴极射线的研究，从而导致了放射性、电子以及α、β射线的发现，为原子科学的发展奠定了基础。同时，由于科学家探索X射线的本质，发现了X射线的衍射现象，并由此打开了研究晶体结构的大门；根据晶体衍射的数据，可以精确地求出阿伏伽德罗常数。在研究X射线的性质时，还发现X射线具有标识谱线，其波长有特定值，和X射线管阳极元素的原子内层电子的状态有关，由此可以确定原子序数，并了解原子内层电子的分布情况。此外，X射线的性质也为波粒二象性提供了重要证据。

对伦琴发现X射线的伟大贡献，科学界作出了正确的评价。普鲁士科学院在祝贺伦琴获得博士学位50周年的贺信中写道：

“科学史表明，在每一个发现中通常都在成就和机遇之间存在一种特殊的联系，而许多不完全了解事实的人，可能会倾向于把这一特殊事例大部分归功于机遇。但是只要深入了解您独特的科学个性，谁都会理解这一伟大发现应归功于您这位摆脱了任何偏见、将完美的实验艺术和极端严谨自觉的态度结合在一起的研究者。”下面来介绍一下伦琴的生平。

伦琴1845年3月27日生于德国莱茵省的雷内普，他是纺织商人的独生子，童年时代大部分是在母亲的故乡荷兰度过的。1868年伦琴毕业于瑞士苏黎世联邦工程学院，成为一名机械工程师。1869年，获哲学博士学位。受老师昆特教授的影响，转而从事物理学的研究，并随昆特到维尔茨堡大学做昆特的助手。1872年伦琴到斯特拉斯堡大学任副教授。1875年成为霍恩海堡农业专科学校的教授。1879～1888年主持吉森大学物理学讲座。1889～1893年任耶拿大学和乌德勒兹两大学的教授。1894～1900年年任维尔茨堡大学校长和慕尼黑物理研究所所长。他是柏林和慕尼黑科学院的通讯院士。伦琴在50年的研究工作中，一共发表了50多篇论文。他在研究电磁现象中还发现，在充电的固定平行板电容器中，使介质旋转，能够产生磁场，就好像有电流流动一样。这一假想的电流，人们称为伦琴电流。此外，伦琴还在弹性、液体的毛细作用、气体比热、热在晶体中的传导、压电效应以及偏振光的磁致旋转等方面也都有研究。

伦琴对科学有崇高的献身精神。他无条件地把X射线的发现奉献给全人类，自己没有申请专利。1901年首届诺贝尔物理学奖授给了伦琴，但他非常谦虚，没有在颁奖大会上发表演说。他不愿在公共场合上露面，更不高兴接受人们的赞扬和吹捧。为了避开人们的访问和庆贺，他多次远离柏林，躲到乡下去生活。伦琴晚年生活十分困苦，他的双手由于受X射线照射，在晚年时干枯得像干柴一般。他没有儿女，夫人早年就已去世，1923年伦琴因癌症去世时，身边竟没有任何亲人。