1901 年諾貝爾物理學獎——因發現 X 射線
倫琴
1901年，第一屆諾貝爾物理學獎授予德國物理學家倫琴（1845-1923），以表彰他于1895年發現X射線。
X射線的發現
到了1895年，物理學已經取得了長足的進步，其主要分支學科，包括牛頓力學、熱力學和分子運動論、電磁學、光學等，都已建立了完整的理論，并在實際應用中取得了巨大的成果。物理學家們普遍認為，物理學已經到達了頂峰，今后要做的只是補充和修正細節，已經沒有多少事情可以做了。
正是X射線的發現，喚醒了沉睡的物理學界，它猶如春雷般，引發了一系列重大發現，把人們的目光投向了更深更廣的世界，從而拉開了現代物理學革命的序幕。
倫琴發現X射線時首屆物理學家，已經50歲了。當時他是維爾茨堡大學校長兼大學物理研究所所長，是一位造詣深厚、研究成果豐碩的物理學教授。在此之前，他已發表科學論文48篇，研究內容涉及熱電、壓電、電解質的電磁現象、介電常數、物理性質、晶體等。他治學嚴謹，觀察細致，實驗技術嫻熟，儀器設備大多自制，實驗工作很少依靠助手。他對實驗結果沒有偏見，得出結論時謹慎、徹底。尤其是他正直謙遜的態度和專心做科學工作的精神，深受同行和學生的敬佩。
19世紀末，陰極射線的研究是物理學的一個熱門課題，許多物理實驗室都致力于此項研究，倫琴對這個問題也十分感興趣。1895年11月8日，當倫琴在實驗室里繼續做陰極射線實驗時，一件偶然的事件引起了他的注意。當時室內一片漆黑，放電管被黑紙緊緊包裹著。他突然發現距離不到一米遠的一張小桌子上，有一塊用亞鉑氰化鋇制成的熒光屏在閃爍。他十分驚訝，把熒光屏移開，繼續做實驗。熒光屏的閃光仍然隨著放電過程的節拍斷斷續續地出現。他拿來各種不同的物體，包括書籍、木板、鋁片等，放在放電管和熒光屏之間，他發現不同的物體，對熒光屏的遮擋效果有很大的不同，有的不能遮擋，有的卻能起到一定的遮擋作用。 倫琴意識到，這或許是一種以前從未觀測到的、穿透力特別強的特殊射線。于是，他立即集中全部精力進行深入研究。他把自己連續多日鎖在實驗室里，甚至瞞著助手和家人。他把密封在木箱中的砝碼放在這種射線的照射下拍照，得到了砝碼的模糊照片；他拍攝了指南針，得到了金屬框的印記；他拍攝了金屬片，拍下了金屬片內部凹凸不平的照片。他全身心地沉浸在對這一新現象的探索中，廢寢忘食。一直幫助他工作的倫琴夫人覺得他的行為不正常，認為他在向她隱瞞什么，甚至起了疑心。六個星期后，倫琴確認了這是一種新型射線。他告訴了親屬。 1895年12月22日，他邀請妻子來到實驗室，用妻子的手拍攝了第一張人體手部的X光照片（如圖01-1所示）。
圖01-1 倫琴夫人的手部X光片，拍攝于1895年12月22日
1895年底，他在一封題為《新的射線（初步通訊）》的信中向公眾公布了他的發現。
倫琴在他的書信中把這種新射線稱為X射線，因為他當時確實無法確定這種新射線的性質。
倫琴在重復陰極射線實驗時當然沒有想到會發現一種具有特殊性質的新射線，但他的發現并非運氣好，而是幾十年的精心實踐，培養了良好的觀察和判斷能力。他不會放過這個偶然現象，必須深入研究，所以X射線的發現對他來說既是偶然，又是必然。
X射線發現的消息很快傳遍了世界各地。由于這種射線穿透力強，能穿透人體顯示出骨骼和薄金屬的缺陷，在醫學和金屬探測方面有很大的應用價值，因此引起了人們的極大興趣。一個月之內，許多國家競相進行類似的實驗。一股熱潮席卷了歐美，盛況空前。X射線很快被醫學界廣泛應用，成為透視人體、檢查傷病的有力工具。后來又發展用于金屬探傷，對工業技術也有一定的促進作用。
X射線的發現對自然科學的發展具有重大意義，它猶如一根導火索，引發了一系列的反應。許多科學家致力于X射線和陰極射線的研究，從而發現了放射性、電子以及α和β射線，為原子科學的發展奠定了基礎。同時，科學家在探索X射線本質的過程中，發現了X射線的衍射現象，為研究晶體結構打開了大門；根據晶體衍射的數據，可以精確地計算出阿伏伽德羅常數。在研究X射線的性質時，還發現X射線有特征譜線，其波長有特定的數值，這些數值與X射線管陽極元件原子的內殼層電子狀態有關。由此可以確定原子序數，了解原子內殼層電子的分布情況。 此外，X射線的性質也為波粒二象性提供了重要證據。
圖01-2 倫琴的實驗室
圖01-3 倫琴使用的儀器
科學界對倫琴在X射線發現中所作的偉大貢獻，做出了正確的評價。普魯士科學院在倫琴獲得博士學位50周年賀信中寫道：
“科學史表明，每一項發現通常都與偶然性有著特殊的聯系，許多不完全了解事實的人可能傾向于將這一特殊情況很大程度上歸因于偶然性。但只要你對自己獨特的科學個性有深刻的理解，每個人都會明白，這一偉大發現應該歸功于你，一位不受任何偏見、將完美的實驗藝術與極其嚴謹和自覺的態度相結合的研究人員。”
關于獲獎者
倫琴1845年3月27日出生于德國萊茵省倫內普，是紡織商人的獨子，童年的大部分時間在母親的家鄉荷蘭度過。1868年，倫琴從蘇黎世瑞士聯邦工程學院畢業，成為一名機械工程師，1869年獲哲學博士學位。受老師昆特教授影響，他轉向物理學研究，并追隨昆特到維爾茨堡大學做昆特的助手。1872年，倫琴成為斯特拉斯堡大學副教授。1875年，他成為霍恩海姆農學院教授。1879年至1888年，他在吉森大學主持物理學講座。1889年至1893年，他在耶拿大學和烏得勒支大學任教授。 1894年至1900年，任維爾茨堡大學校長、慕尼黑物理研究所所長，柏林和慕尼黑科學院通訊院士。在五十年的研究中，倫琴發表了五十多篇論文。在電磁現象的研究中，他還發現在帶電固定平行板電容器中，旋轉介質可以產生磁場，就像電流流動一樣首屆物理學家，這種虛電流稱為倫琴電流。此外，倫琴還研究了彈性、液體的毛細作用、氣體的比熱、晶體中的熱傳導、壓電效應以及偏振光的磁旋光等。
倫琴對科學有著崇高的奉獻精神，他無條件地把X射線的發現奉獻給全人類，沒有申請專利。1901年，第一屆諾貝爾物理學獎頒給了倫琴，但他很謙虛，在頒獎典禮上沒有致辭，不愿在公眾場合露面，更不樂意接受人們的贊揚和奉承。為了躲避人們的拜訪和祝賀，他多次離開柏林，隱居在鄉下。倫琴的晚年生活十分艱難，晚年時雙手常受X射線照射，干枯得如同干柴。他沒有兒女，妻子早逝。1923年倫琴因癌癥去世時，身邊已無親人。
圖01-4 倫琴晚年的干枯雙手
圖01-5 倫琴紀念博物館
官方網站鏈接。
文件下載 (已下載20次)