? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 倫琴:X射線的發(fā)明者
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2019-5-13 青野云麓
威廉?康拉德?倫琴(德語:Wilhelm R?ntgen,1845年3月27日-1923年2月10日),德國(guó)物理學(xué)家。
1895年11月8日發(fā)現(xiàn)了X射線,為開創(chuàng)醫(yī)療影像技術(shù)鋪平了道路,1901年被授予首次諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。這一發(fā)現(xiàn)不僅對(duì)醫(yī)學(xué)診斷有重大影響,還直接影響了20世紀(jì)許多重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)。例如安東尼?亨利?貝克勒爾就因發(fā)現(xiàn)天然放射性,與居里夫婦共同獲得1903年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。到今天,為了紀(jì)念倫琴的成就,X射線在許多國(guó)家都被稱為倫琴射線,另外第111號(hào)化學(xué)元素Rg也以倫琴命名。
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1845年3月27日威廉?康拉德?倫琴出生于德國(guó)萊茵州萊耐普城(Lennep)。父親是一個(gè)毛紡廠小企業(yè)主,母親是一個(gè)心地非常善良的荷蘭人,他是獨(dú)生子。
1848年,當(dāng)倫琴三歲時(shí)父親把自己的企業(yè)搬到了荷蘭的阿佩爾多恩,倫琴進(jìn)入了當(dāng)?shù)氐囊患宜搅W(xué)校學(xué)習(xí),在學(xué)校里他沒有表現(xiàn)出任何特殊的才能,父母起初是希望他成為商人,然后作為獨(dú)生子繼承父親的呢絨事業(yè),但命運(yùn)并沒有按照父母的意愿去安排。
1862年年底,倫琴進(jìn)入烏德勒支一所技術(shù)實(shí)科學(xué)校,在這里因被誣告畫了一位教師的漫畫而被不公正地開除學(xué)籍,事實(shí)上漫畫是別人畫的,這一事實(shí)使他最終失去參加中學(xué)畢業(yè)證書考試的機(jī)會(huì),對(duì)他順利進(jìn)入大學(xué)設(shè)立了一道障礙。
1865年年初,在舅舅的幫助下,倫琴以旁聽生的身份進(jìn)入烏得勒支大學(xué),選修了哲學(xué)和幾門自然科學(xué)課程;其中有巴洛特(Balech)講授的數(shù)學(xué)分析,里斯(Rise)講授的物理學(xué),為了能進(jìn)入大學(xué)深造,他去了瑞士的蘇黎世,那里不需要中學(xué)畢業(yè)證書,但對(duì)那些沒有中學(xué)畢業(yè)證書的人規(guī)定要進(jìn)行一次專門的入學(xué)考試,但當(dāng)倫琴面試后免去了入學(xué)考試,并于1865年11月進(jìn)入蘇黎世工業(yè)大學(xué)學(xué)習(xí)機(jī)械工程。1869年以論文《氣體的特性》獲蘇黎世大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位。
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1895年11月8日夜晚,倫琴發(fā)現(xiàn)了一個(gè)意外的現(xiàn)象:他在繼續(xù)實(shí)驗(yàn)時(shí)為防止紫外線和可見光的影響,不使管內(nèi)的可見光漏出管外,用黑色硬紙板把放電管嚴(yán)密封好,在接上高壓電流進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),他發(fā)現(xiàn)1米以外的一個(gè)涂有氰化鉑酸鋇的熒光屏發(fā)出微弱的淺綠色閃光,一切斷電源閃光就立即消失,這一發(fā)現(xiàn)使他十分驚奇,他全神貫注地重復(fù)實(shí)驗(yàn),把熒光屏一步步移遠(yuǎn),即使在2米左右,屏上仍有較強(qiáng)的熒光出現(xiàn),當(dāng)他帶著這張涂料紙走進(jìn)隔壁房間,關(guān)上門,拉下窗簾,熒光屏在管子工作時(shí)仍繼續(xù)閃光。當(dāng)時(shí),倫琴確信,這一新奇的現(xiàn)象是迄今為止尚未觀察過的。
在1895年最后的幾個(gè)星期中,他沒有對(duì)任何人講述過自己的觀察,無論是協(xié)作者,還是同行,倫琴獨(dú)自工作,以便證實(shí)這個(gè)偶然的觀察是確定的事實(shí),然后他又用木板、紙和書來試驗(yàn),這些東西對(duì)它來說都是透明的。作為一位謹(jǐn)慎的研究者,倫琴當(dāng)時(shí)感受到的是新的、尚未經(jīng)歷過的東西;他希望在提出“完美無暇的結(jié)果”之后才去享受這突如其來的幸福,像倫琴后來所說的那樣,這突然降臨到他頭上的“偉大的命運(yùn)”。在七個(gè)星期之內(nèi),這位科學(xué)家獨(dú)自在自己的實(shí)驗(yàn)室里研究新的射線及其特性,為了排除視力的錯(cuò)覺,他利用感光板把他在光屏上觀察到的現(xiàn)象記錄下來,他甚至吩咐給他把飲食帶到研究所去,并在那里安放了一張床鋪,以便無須中斷利用儀器、特別是利用水銀空氣泵進(jìn)行的研究工作。
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1895年12月22日晚上,他說服他的夫人充當(dāng)實(shí)驗(yàn)對(duì)象,當(dāng)他夫人的手放在熒光屏后時(shí),她簡(jiǎn)直不敢相信,熒光屏上這只有戒指和骨骼畢露的造影就是她自己的手,這種實(shí)驗(yàn)對(duì)倫琴夫人,也像以后對(duì)許多人一樣,仿佛產(chǎn)生了一種死亡的征兆。
倫琴深信他的觀察是證據(jù)確鑿的,他確信自己已發(fā)現(xiàn)了一種新的神秘射線;1895年12月28日,他給維爾茨堡物理學(xué)醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)遞交了一份認(rèn)真、簡(jiǎn)潔的通訊,題目為《一種新的射線,初步報(bào)告》,那時(shí)的倫琴對(duì)這種射線是什么確實(shí)不了解,這就是他在第一個(gè)通報(bào)中按代數(shù)上的未知數(shù)符號(hào)“X”命名的原因,倫琴在發(fā)現(xiàn)這種射線后說道:“起初,當(dāng)我做這個(gè)穿透性射線的發(fā)現(xiàn)時(shí),它是這樣奇異而驚人,我必須一而再、再而三地做同一實(shí)驗(yàn),以使絕對(duì)地肯定它的實(shí)驗(yàn)存在,除去實(shí)驗(yàn)室中這個(gè)奇怪觀象之外,別的我什么也不知道。它是事實(shí)還是幻影?我在懷疑和希望之間弄得精疲力盡,也不想讓其它思想干擾我的實(shí)驗(yàn)”。
1896年年初,倫琴把他的新發(fā)現(xiàn)公之于眾,立即引起了巨大的轟動(dòng),其反應(yīng)之強(qiáng)烈,影響之迅速,實(shí)為科學(xué)史上罕見。所有研究機(jī)構(gòu)的物理學(xué)家都開始仿造倫琴的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,抓緊時(shí)間重復(fù)他的實(shí)驗(yàn),倫琴陸續(xù)收到了威廉?湯姆生、斯托克斯(Stokes)、彭加勒(Poincaré)、寇爾勞士、玻爾茲曼(Boltzmonn)等著名科學(xué)家的來信,這些熱情洋溢的信都贊揚(yáng)他為科學(xué)做出了極大的貢獻(xiàn)。倫琴曾是科學(xué)“普及”的反對(duì)者,他擔(dān)心科學(xué)成就將庸俗化;由于這個(gè)原因,他自己從未向廣大聽眾作出通俗普及的報(bào)導(dǎo)或報(bào)告;1896年1月23日,倫琴在他的研究所舉行了第一次也是唯一的一次公開報(bào)告會(huì),在這次的報(bào)告會(huì)上,倫琴請(qǐng)求用X射線拍攝維爾茨堡大學(xué)著名解剖學(xué)家克利克爾(K?llicker)的一只手,克利克爾欣然地同意了這個(gè)請(qǐng)求,過了片刻,拍好的干板經(jīng)過顯影以后顯示出一位八十歲老人形狀優(yōu)美的手骨,這時(shí)全場(chǎng)響起了暴風(fēng)雨般的掌聲,克利克爾立即建議把這種射線命名為“倫琴射線”。同年9月舉行的大英科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)年會(huì)上,協(xié)會(huì)主席李斯脫(Lister)提出“按首先明確地向世界揭示它們的人命名”。后來,著名物理學(xué)家羅蘭認(rèn)為:“應(yīng)該把`倫琴射線'和`X射線'的名稱并用”,這就形成了現(xiàn)在兩種名稱混用的原因,同時(shí)把X射線(或γ輻射)的照射劑量的單位稱為“倫琴”。倫琴的這次報(bào)告引起了人們廣泛的注意,報(bào)告印刷成的單行本在以后若干星期內(nèi)出版了五次;它還被譯成了英文、法文、意大利文和俄文。
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1895年12月28日倫琴把《關(guān)于一種新的射線》為題的論文送交威茨堡物理學(xué)會(huì)和醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)手里,他以嚴(yán)密的文筆,將7個(gè)星期的研究結(jié)果,寫成16個(gè)專題。這年正是倫琴50年華誕。這是他為人類奉獻(xiàn)的一份最珍貴的禮物。
次年1月5日論文副本在《維也納日?qǐng)?bào)》星期版的頭版頭條作了詳細(xì)的報(bào)道。這一偉大的發(fā)現(xiàn)立即傳遍了全世界。1月13日下午5時(shí),倫琴應(yīng)邀在德皇威廉二世和皇后御前作講演和表演,德皇與他共進(jìn)晚餐并授予二級(jí)寶冠勛章和勛位,并批準(zhǔn)在波茨坦橋旁為他建立塑像的榮譽(yù)。1月23日在再作了公開演講后,他的好友柯立卡,一位解剖學(xué)教授建議以“倫琴線”命名此新射線作為紀(jì)念,大學(xué)生也于當(dāng)晚舉行了火炬游行以示慶祝。但倫琴說:“假如沒有前人的卓越研究,我X線發(fā)現(xiàn)是很難實(shí)現(xiàn)的”。謙虛的態(tài)度、高尚的品格,倫琴不愧是我們光輝的楷模。
1901年他成為諾貝爾獎(jiǎng)金第一位物理學(xué)獎(jiǎng)金獲得者,他立即將此項(xiàng)獎(jiǎng)金轉(zhuǎn)贈(zèng)威茨堡大學(xué)物理研究所為添置設(shè)備之用。此后根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),他生前和逝世后所獲得的各種榮譽(yù)不下于150項(xiàng),若對(duì)倫琴的成就作出估價(jià)是很困難的。
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倫琴的工作是在簡(jiǎn)陋的環(huán)境中完成的。一個(gè)不大的工作室,窗下是張大桌子,左旁是個(gè)木架子放著日常用品,前面是個(gè)火爐,右旁放著高壓放電儀器,這就是人類第一次進(jìn)行X線試驗(yàn)的地方。倫琴一生謙虛謹(jǐn)慎,從不居功自傲,他以一個(gè)普通成員的身份進(jìn)行教學(xué)和科研工作。他的X線研究工作從當(dāng)前的水平來看,已非常完整。他謝絕了貴族的稱號(hào),不申請(qǐng)專利,不謀求贊助,使X線的應(yīng)用得到迅速發(fā)展和普及。
自1540-1895年間對(duì)X線的發(fā)現(xiàn)有關(guān)的科學(xué)家有25位,其中有波爾、牛頓、富蘭克林、安培、歐姆、法拉第、赫茲、克魯克斯、雷納德等,倫琴在他們的基礎(chǔ)上加上自己的努力探索終于取得了成功。
1923年2月10日倫琴在慕尼黑逝世。
受倫琴的影響,1896年亨利?貝克勒在發(fā)光材料的試驗(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn)了一種新射線的穿透性。這樣倫琴的發(fā)現(xiàn)間接地影響了放射性的發(fā)現(xiàn)。因?yàn)樵摪l(fā)現(xiàn)1903年貝克勒和居里夫人被共同授予諾貝爾獎(jiǎng)。
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倫琴射線直到今天最重要的應(yīng)用領(lǐng)域仍然是醫(yī)學(xué)診斷。用于診斷的射線強(qiáng)度已被大大降低,同時(shí)診斷結(jié)果可以顯示更清晰的細(xì)節(jié)。在現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的幫助下,倫琴射線診斷已經(jīng)可以提供人體內(nèi)部三維圖像。除了在醫(yī)學(xué)上,倫琴射線還應(yīng)用在微觀世界的觀察和對(duì)太空的研究。另外一個(gè)倫琴射線的重大應(yīng)用領(lǐng)域是材料無損探傷。使用倫琴射線可以檢測(cè)出金屬材料和焊接部位的內(nèi)部缺陷。
他用雙手開辟了向原子物理學(xué)進(jìn)軍的道路,醫(yī)用放射學(xué)從此誕生并得到了發(fā)展,給人類帶來了幸福。 倫琴畢生從事偉大的科學(xué)研究事業(yè),他作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn),虛心好學(xué),誠(chéng)懇待人,刻苦鉆研,專心致志,堅(jiān)持不懈,歷盡艱辛完成他的理想,這就是他留給我們最寶貴的遺產(chǎn) 迄今為止最重要的化學(xué)元素111舉行命名儀式,正式將其命名為“錀”(Rg),以紀(jì)念發(fā)現(xiàn)倫琴射線的第一位諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者威廉-倫琴。化學(xué)元素111是德國(guó)重離子研究中心西爾古德?霍夫曼教授領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際科研小組在1994年首先發(fā)現(xiàn)和證實(shí)的。
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2003年,國(guó)際化學(xué)聯(lián)合會(huì)正式承認(rèn)了該研究中心首先發(fā)現(xiàn)了化學(xué)元素111,并在2004年接受了將其命名為Rg的建議。在物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)倫琴射線111年之際,位于德國(guó)達(dá)姆斯施塔特的重離子研究中心舉行儀式,正式將化學(xué)元素111命名為“錀”。