X射線(X射線)是德國物理學家C.倫琴(1845-1923)于1895年11月8日偶然發現的,為此他于1901年獲得了歷史上首個諾貝爾物理學獎——瑞典化學家諾貝爾恰巧X射線發現前半個多月立下遺囑,捐出遺產設立諾貝爾獎。 然而,倫琴拒絕為X射線申請專利物理學家廢紙,拒絕同事和朋友以他的名字命名的建議(盡管后人有時仍將X射線稱為倫琴射線),并拒絕在諾貝爾獎頒獎典禮上發表講話。 倫琴在遺囑中將他獲得的諾貝爾獎捐贈給維爾茨堡大學作為研究經費。 不幸的是,由于一戰后嚴重的通貨膨脹,他后來捐出的獎金幾乎沒用了。 和廢紙一樣。 X射線一被發現,當時的醫學界立即認識到它無限的醫療價值,并立即將其應用到醫院。 1900年,德國軍隊配備了移動X光機,用于在戰場上治療受傷士兵。
發現X射線
19世紀下半葉,由于工業革命后電氣工程和科學研究的雙重發展和迫切的社會需求,“陰極射線”和“氣體放電”(在真空管中)的研究成為一門突出的科學,無數科學家參與其中。 包括名垂青史的歐洲物理學家赫茲、倫納德()和湯姆森(JJ),以及美國的發明家特斯拉。 在發現X射線之前,倫琴沒有做過任何與陰極射線有關的實驗。 換句話說,他在陰極射線和氣體放電領域是個新手。 而且,在X射線實驗進行的前一年,他因杰出的學術聲望,被學校常任教授選舉為維爾茨堡大學校長,并擔任一年的繁重行政職務。 1895年10月,辭去校長職務后,開始進行陰極射線實驗。 因此,值得一問的是,為什么倫琴是第一個發現X射線的人,而不是他這一代其他經驗豐富、有能力的競爭對手。 特別是,相當確定的一件事是,在倫琴實驗時甚至幾年前,X射線一定已經反復出現,并且在世界各地的幾個陰極射線實驗室中都被看到過。 然而,因為懷有偏見,不知為何,他們“視而不見”,不小心錯過了荊州,錯過了寶貴的科學發現和永恒的榮譽。
倫琴為什么發現X射線? 合理的解釋是:倫琴是一位優秀的實驗物理學家。 他善于掌握和使用儀器,觀察測量過程中的細節,能夠對測量數據進行嚴格的驗證和論證。 倫琴在大學主修機械工程,專攻氣體的導熱性能和蒸汽機的原理和構造(他的熱力學課程是由“熱力學之父”克勞修斯()教授),因此他喜歡設計和組裝是他自己做的。 (簡單)實驗設備并自己進行測量(圖1)。 這種研究取向和習慣,是源于當時歐洲的學術氛圍,讓倫琴求學求美。 另一方面物理學家廢紙,是因為倫琴的性格特征確實與同齡人不同。 他有很多特點。 對精密實驗有較強的意識和偏好,很少請助手幫忙測量。 此外,倫琴非常重視歐洲現代科學興起和發展的實驗傳統。 他高度肯定了16世紀以來實驗和觀察以及客觀邏輯推理(科學方法)所發揮的關鍵和關鍵作用。
圖1 維爾茨堡大學倫琴發現X射線的實驗室,照片來自“德國倫琴博物館”(R?)
1894年1月倫琴就任維爾茨堡大學校長時,他打破了當時的學術慣例,沒有在就職典禮上宣讀他的主要研究成果。 相反,他發表了關于他心目中的現代科學(在歐洲)發展的演講。 其中,他強調,自16世紀以來,自然科學家群體“逐漸形成了這樣的信念,即認知實驗是探索(折磨)自然奧秘的最有力、最可靠的手段,實驗也代表了一種確定某種事物的方式。”假設()最高權威是應該保留還是放棄。” 倫琴所肯定的科學實驗是指那些經過精心設計、嚴格執行、以測量數據(客觀證據)解釋現象的實驗。 后世的科學史學家認為倫琴是一位非常嚴謹、細致、觀察力敏銳、思維清晰的實驗物理學家。
1895 年 11 月 8 日星期五晚上(倫琴喜歡在周末晚上做實驗,因為這樣可以集中注意力,不受同事或學生的打擾),倫琴首先在陰極射線管外約 1 m(該距離是倫琴在陰極射線管外的距離)處進行了實驗。陰極射線無法到達))發現熒光屏上有亮光。 他很快意識到,這種明亮的光并不是由任何已知的物理現象或射線(或粒子流)引起的光點。 然后他多次打開和關閉陰極射線管的電源,從而清楚地確定熒光的出現或消失是瞬時的,并且來自陰極射線管的打開或關閉。 這時,他排除了亮光是磷光的懷疑(),因為磷光的明暗變化是漸進的,需要一點緩沖反應時間。
在推測X射線是一種穿透力很強的新射線(或粒子流)后,倫琴立即采取了一系列步驟,努力進行各種測量,并試圖綜合總結它們的物理性質。 這是確立和鞏固倫琴作為X射線發現者地位的關鍵一步,因為事實勝于雄辯,讓全面的實驗證據說話才是確定自然科學真實性的唯一途徑。 在接下來的六周里,倫琴繼續進行實驗。 他反復問自己,試圖回答以下問題,包括:X射線是沿直線傳播的嗎? 它們是反射還是折射? 它們與陰極射線有什么不同嗎? 它們到底是什么? 倫琴很快證實X射線的路徑不受磁場影響,因此它們不是陰極射線。 倫琴還證實X射線具有很強的穿透力,除了產生熒光外,還可以在照相膠片上產生感光圖像。 由于它可以在膠片上產生圖像,眼見為實,所以X射線的發現一經宣布,就引起了大西洋兩岸科學家、公眾和媒體的轟動。 此外,眾所周知,倫琴更驚訝地發現,X射線除了能穿透紙張、書籍、木材和薄金屬片外,還能穿透人體皮膚。
雖然他確信自己發現了新的射線(或粒子流),但倫琴還是很著急。 他擔心屏幕上的亮光只是長時間在暗室工作后眼睛疲勞造成的錯覺。 (眼纈草)。 他擔心,如果貿然發表不真實、虛幻的測量結果,他的聲譽就會被毀,他的學術生涯就會結束。 因此,在反復自問和測試的過程中,他似乎處于絕望的狀態,不再與他人交談,并禁止任何人進入實驗室。 直到12月22日,倫琴終于邀請妻子到實驗室,并請求她允許他給她的手拍X光片。 這就是科學史上著名的倫琴夫人手指和結婚戒指的X射線照片的由來。 (在拍攝妻子的手之前,倫琴無意間發現X射線穿透了自己的皮膚,但他不愿意告訴別人,還有些擔心這是眼睛疲勞造成的錯覺。當她突然看到一張照片時在沒有任何心理準備的情況下,倫琴夫人似乎太害怕了,拒絕再進入實驗室。此時,倫琴決定立即公開他的實驗結果。他對妻子說:“這很麻煩。” ”“來了”(“現在魔鬼將付出代價”)。
快速發布并保持單篇文章在卷中
在確定 X 射線的穿透性并拍攝手部圖像后,倫琴快速而簡短地描述了他令人驚訝的發現。 他將論文命名為“關于一種新型光線:A”。 而且,倫琴并沒有將該論文投遞給《國家物理雜志》等當時具有較高學術地位的全國知名物理期刊,而是于12月28日(圣誕假期期間)投遞給當地一家出版社,并下令破例并于當天發布。 此時,倫琴已經50多歲了。 雖然他只是陰極射線領域的新手,但他已經不再是學術界的普通人,或者只是一個普通人。 顯然,倫琴深知優先出版在科學史上不可替代的指標和絕對意義。 他想必深思熟慮,吃盡苦頭,在考慮現實后,他明智地選擇了當地(地區)期刊,順利完成了出版任務,從而贏得了不可撤銷的“X射線發現者”稱號。
1896年1月23日,倫琴在吳的例會上宣讀了他的論文。 這是他一生中第一次也是最后一次關于X射線的正式講座。 隨后,他又于1896年和1897年發表了一篇X射線論文。 這三篇論文和唯一一次公開演講就像是他的“孤論文”。 從那時起,倫琴就沒有留下任何有關X射線的文字。 1900年,倫琴離開維爾茨堡大學,出任慕尼黑大學“實驗物理研究所”所長。 他恢復了早年的興趣,再次專注于晶體物理性質的研究。
圖2 倫琴在演講現場拍攝的著名解剖學家科利克的手部X光照片,取自X光| 維基| ()
在吳會議期間,倫琴給出席講座的著名解剖學家馮·柯的手拍了一張照片。 即使按照一百多年后的今天的標準,這張射線照片仍然清晰可見。 徹底(圖2)。 也是在這次演講中,K?建議將X射線命名為“倫琴射線”。
推動慕尼黑大學“理論物理研究所”成立
作者認為倫琴的兩大科學貢獻是鮮為人知的發現)。 首先,在1890年至1894年的短短四年時間里,玻爾茲曼()擔任慕尼黑大學理論物理學講座教授。 然而,玻爾茲曼離開后,慕尼黑大學理論物理教授職位空缺多年,直到“理論物理”“物理研究所”成立,索末菲申請成為首任所長。 由于索末菲(1906)的到來,幾年后“慕尼黑學派”形成了與“哥廷根學派”、“哥本哈根學派”并列的輝煌局面,為完成發展鋪平了道路。 20年后的量子力學。 他寫下了輝煌燦爛的英雄事跡。 倫琴大力爭取在慕尼黑大學除“實驗物理研究所”外還設立“理論物理研究所”,以促進理論與實驗的相互討論和密切合作。 這是他對現代物理學發展作出的又一重大貢獻。 值得后人欽佩和銘記。
腳注
1)X射線在英文中常寫成復數X射線,所以這里用“they”。
2)唐代詩歌中,張若虛僅存兩首。 他的《春江花月夜》被譽為“獨霸全唐詩”。
后記
倫琴在遺囑中要求在他生前銷毀所有個人和科學通訊(信件)。 他內心向往的(發現X射線后)似乎是功力深厚、名聲不詳的學者生活,如(唐代盧兆麟《長安古意》) ”:“我住在長江偏僻的地方,每年床上有一本書,獨特的南山桂花毛飛來飛去,攻擊著人們的火車。