威尔姆·康拉德·伦琴

威尔姆·康拉德·伦琴

威尔姆·康拉德·伦琴（Wilhelm Conrad Röntgen）（图1.7）诞生在莱纳普（Lennep），莱茵兰州的一个城镇上。他的母亲是荷兰人，在他三岁时，家搬到了荷兰的阿佩尔多恩。在荷兰学习之后，伦琴于1865年去苏黎世，在那里的综合工业学院学习机械工程。他先跟大热力学家鲁道夫·克劳修斯（Rudolf Clausius）学习，然后跟随奥古斯特·孔特（August Kundt）成为与之交往非常密切的人。孔特最重要的贡献是在声学方面，但是他也由于设计了一个虽不成熟但很巧妙的测定阿伏伽德罗常数的方法而知名。

伦琴于1868年从综合工业学院毕业，1869年在苏黎世大学获得博士头衔。1870年，他回到德国当孔特的助手，开始在维尔茨堡，后来在斯特拉斯堡；他成为一个大学兼课教师，1875年被委任为一所规模较小的德国大学的物理教授后，他以一个并不突出但还不错的物理学家的形象开始了他的学术生涯。1888年，他完成了一件重要的工作，证明了对流电流与传导电流是相同的。这样一个发现，在现在看来似乎是无关紧要的。但是，我们必须记住，法拉第为了使自己确信来自电池的电与由静电机产生的电相同这一在他那时看来绝非明显的事实而曾付出过辛勤的劳动。伦琴证明了由运动电荷得到的电流与在金属导线里的电流是一回事。他也多次得到了关于比热的好的测量结果。这是他那时候人们普遍感兴趣的领域。他从一个大学到另一个大学，于1.888年秋，他的第四个职位是在他曾经做过孔特助手的那所大学里任教授。那是一所不错的大学，尽管不是最好的。到1895年初，伦琴已写了四十八篇论文，实际上，这些论文现在都已被遗忘了。而他的第四十九篇论文才击中了金色的靶心。

1895年11月8日傍晚，伦琴正在操作一个希托夫管，已用黑纸板把它完全包了起来。房间是完全遮光的暗室。离管子一定距离的地方放有一张纸片，当作屏使用，涂有氰化钡铂。使伦琴感到意外的是，他看见它有荧光，发出了亮光。但是伦琴的管子是被包在黑纸板内的，没有光或阴极射线能从里面透出。由于这个没有想到的现象出现，使他感到意外和困惑。他决定进一步研究它。他把这个屏转了一个面，使没有氰化钡铂的那一面朝着管子，这样做，屏仍然发荧光。他将屏移得离管子更远一些，荧光依然存在。然后，他在管子和屏之间放了几样东西，但所有这些东西看来都象是透明的一样。当他在管子前面移动他的手时，他在屏上看到了他手的骨胳（图1.8）。

正如他在关于这个学科的第一本出版物中所称呼的那样，他已经发现了“一种新的射线”。

那时伦琴独个儿在他的实验室里工作。在其后的日子里继续一个人做他的实验，没有对任何人提及他所观察到的结果。他的妻子注意到他被什么事情迷住了，但又不知道为什么，开始为他担忧。所有她丈夫愿意告诉她的，只是说他正在研究一件重要的事情。后来，他解释了他保持沉默的理由：他一直对他自己的发现感到惊讶，它是那样地值得怀疑以致于他一直感到需要一而再、再而三地使他自己确信这些新射线的存在。终于他将他的研究结果记录到照相底板上去，最后肯定了他的发现。

1895年12月28日，他给维尔茨堡的物理医学学会秘书递交了一份论文初稿。立即就付印，至1896年元月初就分发了。在这篇认真的、简洁的通讯里，伦琴没有显露任何一点他的早期的感受和怀疑。因而，文章是这样开头的：

如果我们把放电从一个大的鲁姆阔夫感应圈通过一个希托夫管或一个被充分抽空了的莱纳德管、克鲁克斯管或类似的设备，用一与管子配合略紧的薄黑纸板罩将管子遮起来，在一个全黑的房间里，我们观察到一个涂有氰化钡铂的纸屏变得明亮起来，发出荧光，不管是涂有氰化钡铂的一面或另一面朝着发光管，情况都是一样的。

伦琴继续描述从他七个星期“秘密”研究中所得到的结果：物体对他的“新射线”在不同程度上是透明的；照相底片对X射线感光；他不能观察到任何可感觉得到的射线的反射和折射，他也不能用磁场将他们偏转；X射线来自放电管上被阴极射线击中的那块管壁。

元月一日，他发出了他的预印好的文章，引起了一场大轰动。他的论文是令人难以置信的——但是他在寄送论文时也附寄了手的X射线照相，这提供了一个不能轻易地不予理睬的证据。玻耳兹曼，华尔堡（Warburg），科尔劳施（Kohlrausch），开耳芬勋爵，斯托克斯（Stokes）和庞加莱是早期收到他通讯的人。一读完伦琴的论文，许多科学家立刻就跑进他们的实验室，拿出他们的电火花线圈，着手试验看看他们自己是否能够找到X射线。结果他们都成功了。

到1896年元月，发现X射线的新闻业已在全世界引起了巨大的骚动。我们能够想象出当时人们对这些射线的无限惊讶：几乎任何东西对它们来说都是透明的，用这些射线人们可以看见自己的骨胳。没有肉但是带有指环的手指，十分清楚，象嵌入体内的子弹一样。人们立即就领悟到它对医学的影响。懂得这个发现的重要意义的不一定非要是科学家。在1896年还是一个小孩的未来物理学家A.N.达·科斯塔·安德雷德（A.N.da Costa Andrade）曾听说上帝能看见每样东西和每个地方，听见了关于X射线的事情之后，他开始相信他过去曾经怀疑过的事情。一月二十三日，伦琴为物理医学学会作了关于他的发现的唯一的一次公开讲演。人们以暴风雨般的掌声向他致意。

三十年之后，我在罗马大学当学生的时候，听到过关于X射线引起的全世界激动浪潮中的一件事。该理学院的学监奥古斯特·桑琪（A.Zanchi）告诉我，有一次他如何不得不通宵达旦地用水银泵将一个管子抽真空，因为意大利王后希望看看X射线，她已经告诉了物理教授要给她表演。这位可怜的学监一整夜都在担心他或许不能将这管子抽到足够高的真空度，但是幸运的是，他成功了。王后看到了表演。

以那时的知识来说，伦琴关于X射线的工作是完全够格的了，但他没有理解X射线的性质。在结束他的1895年的著名论文时，他写道：

这些新射线不会是以太的纵振动吧？我必须承认在我的研究过程中我越来越相信了，因此对我来说应该宣布我的猜测，虽然我很清楚这种解释需要进一步的确证。

这个“进一步的确证”始终没有得到，而且，花了整整十六年，依靠了马克斯·冯·劳厄（Max von Laue）和弗里德里希（Friedrich）以及克尼平（Knipping）的工作才解决了关于X射线性质的争论。

在发现了X射线后的数月中，伦琴收到了来自世界各地的讲学邀请，但是除了一个例外他谢绝了所有的邀请，因为他要继续研究他的X射线。他给请他去演示新射线的同行们写了短信，表达他的歉意，说明他没有时间作任何报告或表演。唯一的例外是对皇帝，1896年1月13日他给皇帝演示了他的X射线。

要给皇帝表演这件事一直使伦琴感到紧张，“我希望我使用这个管子时将托皇帝之福，遇上好运气，”他说，“因为这些管子是非常易碎的，经常被损坏……抽空一根管子需要四天。”但是没有出什么事。象伦琴收到的这样一种去宫庭的邀请，除了讲演和演示之外，还要与皇帝一同进餐，接受一枚勋章（二级王冠勋章），离去时，为了表示对陛下的尊敬，还得退着走出来。关于这一点，理查德·威尔斯泰特（Richard Willstätter），对叶绿素复杂机制作出解释的大有机化学家说，他和氨的合成者弗里茨·哈贝尔（Fritz Haber），在取得了他们的发现后，也曾期待着皇帝的邀请。所以他们练习倒退着走路。威尔斯泰特是一位精制瓷器的收集者，在他们练习倒走的房间里有一只昂贵的瓷瓶，不出所料，他们的练习以这只瓷瓶被打碎而告终。虽然他们没有受到皇帝邀请，但他们所做的练习并不是徒劳无益的。后来两人都获得了诺贝尔奖金。按照礼节，在他们从瑞典国王手中接过奖品之后必须倒退着走路。(https://www.daowen.com)

1896年2月8日，伦琴写了下面一封信给他的知心朋友路德维希·策恩德尔（Ludwig Zehnder），生动地描写了围绕他的发现所发生的事件：

亲爱的策恩德尔！好朋友们来得最迟。事情就是这样。但是你是第一位收到回信的人。多谢你写给我的一切。到目前为止我仍不能采用你对X射线所作的推测，因为，用一种并非完全无可非议的假设去解释一种未知性质的现象看来是不能允许的，没有好处的。这些射线是什么性质的，我是不完全清楚的。它们实际上是不是纵波光对我来说是次要的。事实本身才是重要的。在这方面，我的工作得到许多方面的承认，玻耳兹曼，华尔堡，科尔劳施和（尤其是）开耳芬勋爵，斯托克斯，庞加莱和其他的人已向我表达了他们对这个发现的高兴和承认。对我来说，那才是真正有价值的东西，我准许那些私下的妒忌饶舌，我根本不担心。

过去我没有对任何人说起我的工作。对我的妻子我仅仅提到我正在做某件事，这件事当人们知道时，他们会说：“伦琴真正发疯了。”元月一日，我寄走了翻印件，接着，后患无穷！维也纳出版社是第一个吹“广告喇叭”的，其他的跟着也吹起来了。几天之内，我都在厌恶这整个事情。从报道中我再也不能认出我自己的工作。照相，对我而言是达到目的的方法和手段，但它却成为最重要的了。渐渐地，我习惯了这种鼓噪，但是动乱损失了时间。整整四个星期，我没有可能做一个实验！其他人能工作，但我不能！你不知道这里有多么使人心烦的事情。

信中附寄了我答应寄给你的照片。如果你想在讲演中使用照片，请随便好了。但是我建议你将它们放在玻璃下装入镜框，否则将会被偷走。我想，借助于这些解释，你不会碰到困难的，否则的话，写信给我。

我用一只大的50/20厘米的有一个Deprez断续器的鲁姆阔夫感应圈，初级电流约20安培。我的装置，与Raps泵相连，需要花几天才能抽成真空。在一个平行连结的放电器的火花间隙约三厘米时得到最好的结果。

我的所有的器具到时都会击穿而不能再使用（除一个例外）。产生阴极射线的任何办法都行，按特斯拉（Tesla）所讲，可用白炽灯；也可用没有电极的管子。照相时，我用了三至十分钟，依实验的条件而定。

为了你的演讲，我寄给你罗盘盒，木卷轴，砝码组和锌片，也有一张保存得非常好的由苏黎世的佩尔奈特（Pernet）拍摄的手的照片。但是请你务必尽快地将这些物件还给我。你有没有大一点的氰化铂屏？我的全家向你全家致最好的问候。

你的伦琴

伦琴发现了X射线之后，物理学家和医学界人士赶紧研究这种新的射线。在1896年，已有1000篇以上关于这个课题的论文。在1896至1897年间，伦琴自己只写了两篇关于X射线的文章。然后，他回到原先研究的课题上去，在以后的二十四年里写过七篇只引起短暂兴趣的文章，而把对X射线的研究让给了其他的年轻的新生力量。对他这样的做法的理由，人们只能推测而已。

1901年，伦琴获得了第一个物理学诺贝尔奖金。1900年，他已搬到了慕尼黑，在那里，他成为实验物理研究所所长。1914年，他在著名的德国科学家表示他们与军国主义德国休戚相关的宣言上签了名，但后来他对此感到懊悔。在第一次世界大战期间和随后的通货膨涨中，他相当苦恼。1923年2月10日，伦琴在慕尼黑逝世，享年78岁。