1901 年诺贝尔物理学奖——因发现 X 射线
伦琴
1901年，第一届诺贝尔物理学奖授予德国物理学家伦琴（1845-1923），以表彰他于1895年发现X射线。
X射线的发现
到了1895年，物理学已经取得了长足的进步，其主要分支学科，包括牛顿力学、热力学和分子运动论、电磁学、光学等，都已建立了完整的理论，并在实际应用中取得了巨大的成果。物理学家们普遍认为，物理学已经到达了顶峰，今后要做的只是补充和修正细节，已经没有多少事情可以做了。
正是X射线的发现，唤醒了沉睡的物理学界，它犹如春雷般，引发了一系列重大发现，把人们的目光投向了更深更广的世界，从而拉开了现代物理学革命的序幕。
伦琴发现X射线时首届物理学家，已经50岁了。当时他是维尔茨堡大学校长兼大学物理研究所所长，是一位造诣深厚、研究成果丰硕的物理学教授。在此之前，他已发表科学论文48篇，研究内容涉及热电、压电、电解质的电磁现象、介电常数、物理性质、晶体等。他治学严谨，观察细致，实验技术娴熟，仪器设备大多自制，实验工作很少依靠助手。他对实验结果没有偏见，得出结论时谨慎、彻底。尤其是他正直谦逊的态度和专心做科学工作的精神，深受同行和学生的敬佩。
19世纪末，阴极射线的研究是物理学的一个热门课题，许多物理实验室都致力于此项研究，伦琴对这个问题也十分感兴趣。1895年11月8日，当伦琴在实验室里继续做阴极射线实验时，一件偶然的事件引起了他的注意。当时室内一片漆黑，放电管被黑纸紧紧包裹着。他突然发现距离不到一米远的一张小桌子上，有一块用亚铂氰化钡制成的荧光屏在闪烁。他十分惊讶，把荧光屏移开，继续做实验。荧光屏的闪光仍然随着放电过程的节拍断断续续地出现。他拿来各种不同的物体，包括书籍、木板、铝片等，放在放电管和荧光屏之间，他发现不同的物体，对荧光屏的遮挡效果有很大的不同，有的不能遮挡，有的却能起到一定的遮挡作用。 伦琴意识到，这或许是一种以前从未观测到的、穿透力特别强的特殊射线。于是，他立即集中全部精力进行深入研究。他把自己连续多日锁在实验室里，甚至瞒着助手和家人。他把密封在木箱中的砝码放在这种射线的照射下拍照，得到了砝码的模糊照片；他拍摄了指南针，得到了金属框的印记；他拍摄了金属片，拍下了金属片内部凹凸不平的照片。他全身心地沉浸在对这一新现象的探索中，废寝忘食。一直帮助他工作的伦琴夫人觉得他的行为不正常，认为他在向她隐瞒什么，甚至起了疑心。六个星期后，伦琴确认了这是一种新型射线。他告诉了亲属。 1895年12月22日，他邀请妻子来到实验室，用妻子的手拍摄了第一张人体手部的X光照片（如图01-1所示）。
图01-1 伦琴夫人的手部X光片，拍摄于1895年12月22日
1895年底，他在一封题为《新的射线（初步通讯）》的信中向公众公布了他的发现。
伦琴在他的书信中把这种新射线称为X射线，因为他当时确实无法确定这种新射线的性质。
伦琴在重复阴极射线实验时当然没有想到会发现一种具有特殊性质的新射线，但他的发现并非运气好，而是几十年的精心实践，培养了良好的观察和判断能力。他不会放过这个偶然现象，必须深入研究，所以X射线的发现对他来说既是偶然，又是必然。
X射线发现的消息很快传遍了世界各地。由于这种射线穿透力强，能穿透人体显示出骨骼和薄金属的缺陷，在医学和金属探测方面有很大的应用价值，因此引起了人们的极大兴趣。一个月之内，许多国家竞相进行类似的实验。一股热潮席卷了欧美，盛况空前。X射线很快被医学界广泛应用，成为透视人体、检查伤病的有力工具。后来又发展用于金属探伤，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具有重大意义，它犹如一根导火索，引发了一系列的反应。许多科学家致力于X射线和阴极射线的研究，从而发现了放射性、电子以及α和β射线，为原子科学的发展奠定了基础。同时，科学家在探索X射线本质的过程中，发现了X射线的衍射现象，为研究晶体结构打开了大门；根据晶体衍射的数据，可以精确地计算出阿伏伽德罗常数。在研究X射线的性质时，还发现X射线有特征谱线，其波长有特定的数值，这些数值与X射线管阳极元件原子的内壳层电子状态有关。由此可以确定原子序数，了解原子内壳层电子的分布情况。 此外，X射线的性质也为波粒二象性提供了重要证据。
图01-2 伦琴的实验室
图01-3 伦琴使用的仪器
科学界对伦琴在X射线发现中所作的伟大贡献，做出了正确的评价。普鲁士科学院在伦琴获得博士学位50周年贺信中写道：
“科学史表明，每一项发现通常都与偶然性有着特殊的联系，许多不完全了解事实的人可能倾向于将这一特殊情况很大程度上归因于偶然性。但只要你对自己独特的科学个性有深刻的理解，每个人都会明白，这一伟大发现应该归功于你，一位不受任何偏见、将完美的实验艺术与极其严谨和自觉的态度相结合的研究人员。”
关于获奖者
伦琴1845年3月27日出生于德国莱茵省伦内普，是纺织商人的独子，童年的大部分时间在母亲的家乡荷兰度过。1868年，伦琴从苏黎世瑞士联邦工程学院毕业，成为一名机械工程师，1869年获哲学博士学位。受老师昆特教授影响，他转向物理学研究，并追随昆特到维尔茨堡大学做昆特的助手。1872年，伦琴成为斯特拉斯堡大学副教授。1875年，他成为霍恩海姆农学院教授。1879年至1888年，他在吉森大学主持物理学讲座。1889年至1893年，他在耶拿大学和乌得勒支大学任教授。 1894年至1900年，任维尔茨堡大学校长、慕尼黑物理研究所所长，柏林和慕尼黑科学院通讯院士。在五十年的研究中，伦琴发表了五十多篇论文。在电磁现象的研究中，他还发现在带电固定平行板电容器中，旋转介质可以产生磁场，就像电流流动一样首届物理学家，这种虚电流称为伦琴电流。此外，伦琴还研究了弹性、液体的毛细作用、气体的比热、晶体中的热传导、压电效应以及偏振光的磁旋光等。
伦琴对科学有着崇高的奉献精神，他无条件地把X射线的发现奉献给全人类，没有申请专利。1901年，第一届诺贝尔物理学奖颁给了伦琴，但他很谦虚，在颁奖典礼上没有致辞，不愿在公众场合露面，更不乐意接受人们的赞扬和奉承。为了躲避人们的拜访和祝贺，他多次离开柏林，隐居在乡下。伦琴的晚年生活十分艰难，晚年时双手常受X射线照射，干枯得如同干柴。他没有儿女，妻子早逝。1923年伦琴因癌症去世时，身边已无亲人。
图01-4 伦琴晚年的干枯双手
图01-5 伦琴纪念博物馆
官方网站链接。
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