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他早已“看穿”一切 | 伦琴逝世100周年

2023-02-14 13:24
来源:澎湃新闻·澎湃号·湃客
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题图:德国物理学家威廉·伦琴(Wilhelm Conrad Röntgen,1845-1923),首位诺贝尔物理学奖获得者

德国一家广告公司曾为日本某医用X光仪器拍摄了一组宣传照片。如你所见,除了高跟鞋,这是一个一丝不挂的美女,你锐利的目光穿透了她的衣服,但衣服的下面还不是最真实的她,接着又穿过她的皮肤和血肉,映入眼帘的是一副骨架,这才是美女的本质啊。

这当然不过是商家的噱头,但无可否认的是,正是伟大的德国科学家威廉·伦琴在1895年发现了X射线,从而揭开了20世纪物理学革命的序幕。

作为首位诺贝尔物理学奖得主,伦琴一生谦虚谨慎,从不居功自傲,毕生以一个普通学者的身份进行教学和科研工作。

面对德国皇帝的赞誉和巴伐利亚王室授予的贵族爵位,伦琴一笑而过。在当时学界陆续有人因发明创造而获得巨额财富的时候,面对X射线专利权带来的巨大财富诱惑,伦琴则毫不犹豫地放弃,并将X射线的使用权开放给全人类。X射线直到今天最重要的应用领域仍然是医学诊断,迄今为止,医学影像学仍然是医学界发展最快的领域之一。

终其一生,伦琴无愧于同时代人对他的评价:坚强、诚实而有魄力;献身科学,从不怀疑科学的价值;他对人民,对记忆中的事物以及对理想具有一种少有的忠诚和牺牲精神。”

在伦琴逝世100周年,群学书院特转发此文,以纪念这位伟大的科学圣徒。

科学的圣徒

理想的化身

——伦琴的一生

文 | 曲赛赛

来源 | 《大家之家·科技卷》

泰山出版社2020年

维尔茨堡(Würzburg)是德国中南部的一个工业城市,但这并不妨碍它成为世界著名的葡萄酒产区。小城濒临美因河(Main River),河水从老城区中蜿蜒流过。天气晴朗的日子里,美因河碧波微澜,阳光毫不吝惜地在河面上洒下片片金光,涟漪微皱,河水带着细密的亮光缓缓流向远方。小城里绿叶萋萋,松柏蓊郁,其林蔼蔼,桃李荫翳。而围绕着伦琴所建造的博物馆,就静静矗立在绿荫环绕的街边。

维尔茨堡风光

伦琴博物馆旧影(上)与近影(下)

伦琴博物馆实际上就是当年伦琴在维尔茨堡大学(University of Würzburg)任教期间进行实验和研究的地方。绕过博物馆便是校园,你在这里可以领略到独属德国老牌大学校园的古典庄重。伦琴工作过的实验室里,还保留着当年的布置,各种实验仪器看似随意地摆放在实验桌上,仿佛一瞬间将观者带进历史的洪流,穿越到百年之前。而现在,除了这个实验室,楼里的其他房间仍在继续使用。学习、实验、演讲,每隔一段时间就在这里上演,激起求知的浪花,然后悄无声息地没入时光的缝隙中。人们步履匆匆,光阴在这一刻交叠起双手,过去和未来在这一刻串联。

伦琴实验室旧影(上)和近影(下,来源:XI区微信公号)

走出伦琴博物馆,你会发现外墙上敞开着一道道小窗,似与绿意相应;银色的“X”标志靠墙而立,冰冷凛冽的外表下暗藏着透视一切的了然。就在这栋两层小楼里,伦琴通过放电管中逸出的绿色荧光发现了至今仍在医学界、材料界发挥至关重要作用的射线-X射线。他的卓越成就被后人用醒目的德文铭刻在博物馆外墙上:

1895年,就在这间屋子里,伦琴发现了以他的名字命名的光束。

伦琴博物馆外墙上铭刻的伦琴功勋

从这里开始,这道“X”光向世界发出不再是未知的信号,而是透视未知、打破壁垒的利器。而这一切,都要归功于一位严谨的德国青年——威廉·康拉德·伦琴。

少时启蒙

1845年3月27日下午,在德国西部的一个小镇,我们的主人公伴随着一声响亮的啼哭来到了这个世界上。威廉·康拉德·伦琴迫不及待地挥舞着小手,仿佛在向世界致意。那时谁也没想到,50年后他会用震惊世界的发现,打开现代物理学的新窗口,促进了现代医学和精密科学的发展。

伦琴成长的莱纳普市(Lennep)位于德国境内的莱茵河(Rhine River)北岸,这里依山傍水、地势多样。虽然伦琴因其发现而享誉世界,但在这个小城里,似乎并没有留下他的痕迹。那时,莱纳普市盛产煤炭和钢铁,而且离德国鲁尔工业区的中心城市杜塞尔多夫(Dusseldorf)不远,环境优美又不失繁华。莱纳普市手工业发达,伦琴的父亲弗里德里希(Friedrich)又正好经营毛呢工厂,在这样优越的环境下,伦琴一家的生活过得富庶而温馨,无忧无虑。伦琴的母亲夏洛特·康斯坦茨·弗洛卫(Charlotte Constanze Frowein)是一位心地善良、善解人意的家庭主妇,出生于荷兰首都阿姆斯特丹附近乌德勒支(Utrecht)很有名望的家族。她对儿子的求学之路非常支持和理解,并帮助伦琴渡过了一个又一个难关,在伦琴的人生中发挥了至关重要的作用。

少年时代的伦琴

伦琴与父母

伦琴3岁的时候,有着远见卓识的母亲说服父亲从战争威胁下的德国迁到政局稳定的荷兰,定居在风景优美的阿珀尔多伦(Apeldoorn)。伦琴临近小学毕业时,母亲觉得应该让孩子独自出去锻炼一下,开阔眼界,于是再次说服了伦琴的父亲,将伦琴送往他的外祖父家。在乌德勒支的中学课堂上,伦琴经常就机械问题向老师发问,惹得同学嘲笑、老师不快。不过有一个人十分佩服他,那就是小胖子卡莱鲁·拉伊达,两人形影不离,卡莱鲁的陪伴无疑让独自来到乌德勒支的小伦琴感受到无比的快乐和欢欣。而对新奇事物的疑惑则启发着伦琴,伴他度过了有趣而又疑问重重的少年时期。

乌德勒支风光

伦琴刚到乌德勒支的时候,发现沿途到处都是风车,这时他就产生了疑惑:“风车到底是干什么的呢?”后来有一次他和卡莱鲁从郊外回城,有幸搭乘一位老人的马车,在马车上他想起这个问题,便向老人请教。老人告诉他,荷兰地势低,素有“低地之国”之称,有四分之一的土地低于海面,因此最惧怕海水倒灌,这风车主要是用来排水的。老人的讲述对伦琴的启发很大,不仅让他对科学更有兴趣,还使他明白可以让科学为社会创造价值。

求学坎坷

纵览伦琴一生的求学经历,可谓异常坎坷。伦琴少时离家,在外祖父的居住地乌德勒支当地的中学——乌德勒支技术学校(Utrecht Technical School)读书。在老师的帮助下、在独自生活的磨炼中,伦琴心性日益沉稳。原本其父打算让他毕业后继承家族事业——伦琴商店,但没想到毕业前一年发生的事情打乱了所有的计划,也让伦琴对自己的前途感到迷茫。

有一天,伦琴的老师图贝尔在希腊语课上要求全班同学轮流背诵《伊利亚特》,背不过或者背得不好的都会受到严厉批评。下课后,伦琴的同学毛因斯在周围人的鼓动下,寥寥几笔就在黑板上面出一个图贝尔老师的滑稽肖像,当即全班同学笑成一团。而此时图贝尔老师恰好去而复返,看到了黑板上的画像。当所有人都担心冒犯他而立马安静下来的时候,只有伦琴没有发现老师,还在旁若无人地大笑。老师的怒火当即倾泻到伦琴身上,并质问伦琴。其实,老师了解伦琴根本不会做这种事,也绝没有这样的绘画本领,只是想逼伦琴说出恶作剧的始作俑者,给那个人以教训。但图贝尔老师没想到,他再三逼问后,伦琴始终不肯说出这场恶作剧的主谋。于是老师威胁闯祸的人自己站出来,否则就要连累伦琴受罚。但毛因斯胆小怕事,并没有勇气站出来承认。于是老师威胁伦琴,如果不说出这个人是谁,他将会被开除。事情发展到这种地步,总要有人接受惩罚。对于伦琴来说,事情变得糟糕了。

最后,老师将伦琴带到了校长室。伦琴闭口不谈这场恶作剧的主谋是谁,并反复强调这是个玩笑,没有人想侮辱老师。但校长和教导主任却认定伦琴顽固不化、死不悔改,当即宣布了对伦琴的处罚决定——开除。19岁,正是无忧无虑在学校接受知识熏陶的年纪。面对这个无法挽回的局面,伦琴接下来的路该怎么走?没有中学毕业证,进人大学的梦想又怎么能够实现?多少心血就此付诸东流!一场在学校里再平常不过的恶作剧霎时切断了伦琴今后的道路,他违背了父亲的嘱托、辜负了母亲的期望,该怎么向家里人交代?

这一切如同荆棘般缠绕着19岁的伦琴。没过多久,伦琴的母亲就从他的外公那里知晓了这个消息,并写下了此后始终萦绕在伦琴耳边的温暖话语:“你如果向上帝发誓自己做了正确的事,你就不必气馁,更不必苦恼。”

为了实现自己的大学梦,也因为母亲的安慰和父亲的理解,伦琴重新振作起来。伦琴听从父亲的建议,暂时到阿珀尔多伦工业学校(Institute of Martinus Herman van Doorn)继续学习。在那里,他刻苦学习,不仅努力学好自己本就很感兴趣的实用技术,而且在课余时间还加倍重视对理论知识课程、语言课程的学习。虽然已经被乌德勒支技术学校开除,但是伦琴可以参加这里的毕业考试。

阿珀尔多伦风光

就在伦琴自信满满地答完题等待结果的时候,命运再次跟他开了个玩笑:因为图贝尔的反对,伦琴最终没有拿到毕业证书:竹篮打水一场空,伦琴的前途又变得缥缈不定起来。

虽然这段学习生涯让伦琴更加专注于研究感兴趣的学科,但进入大学的道路屡次被堵塞,伦琴心中不免失落。好在天无绝人之路,他得知刚成立不久的苏黎世工业大学(Swiss Federal Institute of Technology in Zurich)对中学毕业证没有硬性要求。伦琴的父亲对儿子的选择不甚满意。相比之下,母亲弗洛卫却是十分欣慰,她认为伦琴在历经坎坷后,终于看见了曙光,这是个千载难逢的机会。于是她说服丈夫共同支持儿子的决定,伦琴得以奔赴苏黎世。

苏黎世联邦理工学院

在伦琴后来的职业生涯、婚姻生活中,母亲弗洛卫始终毫不犹豫地给予他支持和理解。她消除了丈夫对儿子没能继承家族商店的遗憾、没能娶一位有钱人家小姐的不满。从伦琴离家去乌德勒支的博物馆正门那一天起,两代人分离长达20多年。正是有了母亲在这期间的信任和支持,伦琴才得以了却后顾之忧,坚定地选择了科研之路。母亲去世后,伦琴在给学生的信件里这样回忆道:“每当我遇到困难的时候,总是母亲最能理解我,帮助我认识问题,使我励志图强。”

伦琴到了苏黎世后,由于天资出众,并且得到原中学老师的极力推荐,得以免试录取到机械工程专业,这可是后来爱因斯坦入学时都未曾得到过的殊荣。

职场多舛

在大学3年的时光里,伦琴一直专攻机械工程。23岁毕业时,由于成绩优异,他得以破格提前毕业,获得了机械工程师的资格证书。在大学学习中,他逐渐发觉基础科学更加有趣,于是下定决心,转攻实验物理学,重新学习相关的课程。

毕业后,伦琴继续留在苏黎世,成为实验物理学教授孔特(August kundt,1839-1894)的助手。在朝夕相处中,伦琴被孔特教授对待科学实验严谨认真的态度感染,精准测量了定容比热和定压比热的比值,进一步完善了德国物理学家克劳修斯(Rudolf Clausius,1822-1888)提出的热力学理论。在空气的比热问题上,他也做了许多相关实验。

孔特教授(来源:XI区微信公号)

在大学毕业一年后的1869年,伦琴以《各种气体的研究》这篇杰出论文获得了苏黎世工业大学的博士学位。论文评语中这样写道,伦琴“在数学物理学方面具有丰富的知识,表现出独立的创造才能”。就连德国化学家奥斯特瓦尔德(F. Wilhelm Ostwald,1853-1932)也说,伦琴早在给孔特当助手时所取得的成果就值得赞扬。

同年,伦琴跟随孔特教授转到维尔茨堡大学继续研究气体比热问题。在这里,担任私人讲师的伦琴完成了《关于空气比热在等容和等压状态下的关系》一文,得到了学术界的承认,他开始在物理学界崭露头角:不过,这些成就并没有打动维尔茨堡大学的学术委员会成员,他们以“没有取得中学毕业证”为由拒绝授予伦琴讲师资格。

维尔茨堡大学

伦琴虽然对教授们的陈腐规矩感到很懊恼,但他心中明白,继续研究才是唯一的目标和出路。因此,在孔特教授转任斯特拉斯堡大学(University of Strasbourg)教授的事情确定后,伦琴毅然决然地追随老师的步伐。当时英国物理学家麦克斯韦(James Clerk Maxwell,1831-1879)的电磁学理论刚建立不久,还具有很大的研究拓展空间。伦琴抓住了这个时机,通过实验推进了电磁学的研究,发表了相关论文,而这篇论文更是得到了孔特教授和大化学家、未来的诺贝尔奖获得者拜尔(Adolf von Baeyer,1835-1917)的极力赞赏。

斯特拉斯堡大学

1874年,伦琴终于通过学术委员会评定,成为斯特拉斯堡大学的讲师,他的成就也越来越多地被学术圈知晓。1875年,伦琴成为讲师刚满一年,就收到了霍恩海姆大学(University of Hohenheim)请他出任物理学和数学教授的信函。这虽然是一次职位上的晋升,但伦琴到了学校才发现,这里简陋的实验设施根本无法支撑自己在实验物理学方面的研究。于是在这里仅仅待了1年,伦琴就在孔特老师的帮助下再次回到斯特拉斯堡大学。在给孔特教授的信中,伦琴这样写道:“宁为建筑金字塔的劳力,也不为沙漠之王。”这与我们中国俗语中常说的“宁为鸡头,不为凤尾”恰好相反。伦琴渴望在自己精通的领域一展己长,做出新的研究;而蜷缩在舒适区里享受正教授的待遇,却在研究上止步不前是他所唾弃和痛恨的。因此,他宁可回到斯特拉斯堡大学做孔特的助手,也不愿停止追寻心中科学女神的脚步。

伦琴回到斯特拉斯堡大学后,担任了理论物理学副教授,与孔特合作完成了“在二硫化碳中偏振面上磁力旋光的证明”,由此获得了当时物理学权威亥姆霍兹(Hermann von Helmholtz,1821-1894)的赞扬,并令整个学术界瞩目。短短几年里,伦琴就凭借杰出的研究成果成为同行中的佼佼者。

伦琴如此优秀,以至于能量守恒定律的发现者亥姆霍兹、迈尔(Julius Robert Mayer,1814-1878)以及稳恒电路定律的创始人基尔霍夫(Gustav Robert Kirchhoff,1824-1887)三人在1879年联名推荐他担任吉森大学(University of Giessen)物理研究所所长一职。而吉森大学的实验室正是伦琴从制作实验仪器开始一手创办起来的,在这里,他的研究方向转向了电磁学和光学。

吉森大学

在吉森大学的实验室里,伦琴在麦克斯韦电动力学基础上,通过实验证明了美国物理学家罗兰(Henry Augustus Rowland,1848-1901)检测到的介质中的移动电荷存在磁场,证明了电介质能产生磁效应。于是他撰写了《论在一均匀电场中运动的电介质所产生的电动力学力》一文,发表在柏林普鲁士皇家科学院的重要刊物上面。而这一发现也被荷兰莱顿大学物理学教授洛伦兹(Hendrik Antoon Lorentz,1853-1928)称为“伦琴电流”,后来直接促成洛伦兹在其基础上创立了经典电子论,并提出享誉世界的“洛伦兹变化公式”。

《论在一均匀电场中运动的电介质所产生的电动力学力》文稿

理论物理学家索末菲(Arnold Sommerfeld,1868-1951)也对伦琴的这一发现大加赞赏,他认为在“物质的介电性和电荷的存在有关”这一观念的形成中,“伦琴电流和罗兰德效应是不可缺少的基础”,更臻完善后,“这个概念就直接否定了原先的麦克斯韦一赫兹定理”。“伦琴电流”的发现无疑让伦琴在物理学界的学术地位又迈上了新的台阶。

在担任吉森大学物理研究所所长期间,伦琴怀着对物理学饱满的热情发表了18篇论文。这些研究成果也打动了耶拿大学(University of Jena)、乌德勒支大学(Utrecht University)和先前不肯授予他讲师资格的维尔茨堡大学,他们纷纷发出邀请,希望伦琴前去任教。伦琴却出人意料地选择了维尔茨堡大学。

从1888年到1894年,伦琴在维尔茨堡大学任教的前6年里就发表了17篇论文,并且在此期间当选为该校校长。而就在伦琴成为校长的第二年,一直专注于物理实验检验理论的伦琴发现了X射线,这一造福整个人类的研究成果将他推上物理学圣殿。

工作中的伦琴

X射线与“问题少年”

X射线的发现要追溯到对阴极射线的研究。阴极射线是伯恩大学(University of Bonn)的尤利乌斯·普吕克(Julius Plücker,1801-1868)教授在研究真空放电现象时发现的,因为它是从阴极发出的射线,所以被德国物理学家哥尔德斯坦(Eugen Goldstein,1850-1930)命名为“阴极射线”。阴极射线被发现后,许多物理学家着手研究并进行实验,想要弄清它到底是什么。但他们想要把实验中产生的现象记录下来时,却发现底片上什么都没有。

英国化学家威廉·克鲁克斯(William Crookes,1832-1919)、德国物理学家伦纳德(Philipp von Lenard 1862-1947)都曾碰到过这种情况,但却都没有在意,他们认为这一定是底片曝光所致。伦琴注意到这一现象,并产生了极大的研究兴趣。

克鲁克斯及其实验室

伦琴少时看到风车,就追问“风车到底是干什么的”,从而激发了自己对科学的兴趣;看到窗上的霜花,就思索“霜花和冰雪是一样的吗”,进而激发了自己对晶体的兴趣。成为大学校长后,学界对阴极射线的关注以及研究过程中经常“走光”的照相干板,让伦琴头脑里的问题越来越多了。1895年11月8日是星期五,这天晚上,下班后的伦琴依旧待在实验室里。他一边思考着底片曝光的问题,一边用伦纳德管进行实验,谨慎地排除干扰因素。突然,映在管壁上的淡淡荧光引起了他的注意。当他使用管壁较厚的希托夫-克鲁克斯放电管再次进行实验的时候,他惊奇地发现,荧光依然存在。阴极射线只能穿过数厘米的空气。而伦琴将荧光屏移至远处,屏上依然可见淡绿色的荧光。

伦琴使用过的阴极射线管

面对这个突如其来的发现,伦琴并没有轻率地做出论断。他再次仔细地检查了实验环境以避免干扰。即使是黑沉沉的夜晚,他仍将已经拉好的窗帘严密地遮盖好,用黑纸将放电管牢牢包好,排除一切可能的光线干扰。在随后的一系列实验里,那淡绿色的荧光又出现了,那瑰丽的、如极光般给人带来震撼的东西映照在伦琴眼中。

X射线被发现了!

德国物理学家劳厄(Max von Laue,1879-1960)评价道:“科学研究就是向完全未知领域的进军,除了敏锐的目光以外,还需要巨大的勇气和自制力。尽管伦琴因第一次发现而兴奋,但巨大的勇气和自制力却使他能保持镇静和清醒。”

X射线的发现并没有让伦琴停止继续探索。他在摆放实验用具的时候,竟然在荧光屏上看到了自己完整的手部骨骼。X射线的感光穿透特性也在后来的实验中被确认。有趣的是,世界上第一张“X光片”就是伦琴用X射线对着妻子的手拍摄的。

世界上第一张X光照片,由伦琴摄于1895年,名为“Hand mit Ringen”

X射线的发现引起了巨大的轰动,当时欧洲几乎所有研究所的物理学家都开始复制伦琴的实验。在一次报告会上,当伦琴用X射线将维尔茨堡大学著名解剖学家克利克尔(Albert von Kölliker,1817-1905)的手骨完美显像后,现场爆发了雷鸣般的掌声,整个物理学界为之折服。在会上,克利克尔以感谢伦琴的发现为由,建议将“X射线”称作“伦琴射线”,而这种叫法至今仍在德国等欧洲国家使用。

克里克尔和伦琴为他的手拍摄的X光照片

尽管伦琴自己将这个发现归结于“伟大的命运”,但柏林科学院的贺词向我们揭示了促成这个发现的最大原因:

“每一项发现中,功劳和幸运独特地结合在一起……许多外行人也许认为幸运是主要的因素。但是了解您创作个性特点的人将会懂得,正是您,一位摆脱了一切成见的、把完善的实验艺术同最高的科学诚意和注意力结合起来的研究者,应当得到做出这一伟大发现的幸福。”

伦琴有关X射线的第一篇报告

就在伦琴因为X射线声名大噪并收到各地邀请的时候,为了解开关于X射线的谜团,他又潜心投入到了实验中,并在次年成功发表了第二篇关于X射线的文章——《论一种新的射线(续篇)》。随着实验的不断推进,伦琴对X射线的认识也越来越全面。1897年,伦琴发表了《关于“X射线”性质的进一步观察》一文,这是他关于X射线的最后一篇文章。尽管身处争名逐利的嘈杂环境中,伦琴对待科学依然虔诚。在伦琴心中,只有将一个科学问题研究透彻才是做学问的严谨态度。

伦琴对待科学研究的这种精细严谨的态度,我们也能从劳厄的评价中窥见一二:

“这三篇论文对事实的叙述详尽无遗,以致在整整十年之中不可能补充任何新的东西。据我所知,在一些论述新发现的论文中,疏漏这么少的实在是很少见的。”

对问题从不放过,务必研究清楚,这正是伦琴一贯的治学态度。

在慕尼黑大学为他举办的庆祝会上,伦琴说,对科学家来说,最大的快乐是无论对什么问题,都不拘泥于偏见,自由自在地进行研究。对研究者来说,没有比问题得到解答更令人心满意足的了。

伦琴在工作中

虔诚的科学圣徒

伦琴因发现X射线而声名日盛,但他从不将其称为“伦琴射线”,也反对别人使用这个名字。伦琴的夫人在写给丈夫堂妹路易丝的信中这样说道:

“如果一个人获得这一切荣誉,就沾沾自喜,那是很危险的。但是没有人能像你那样深知我的诚实而谦虚的丈夫,你会理解到,他是以能完成一些有价值的东西,为纯科学服务来作为他的最高奖赏的。”

X射线在医疗上的初步应用取得了良好的成果,为检查患者骨骼愈合情况提供了巨大的帮助。伦琴身边的许多人都暗示,这是个发财的好机会,伦琴可以凭借X射线的专利权获得巨大的商业财富。

1896年5月在纽约的展览,人们争先恐后前来拍照

当时出现了大量有关X射线管的广告

曾经使用过X射线的德国通用电气集团派出工程师麦克斯·列维,与伦琴商讨X射线垄断授权的问题。面对可预期的巨额财富,伦琴想到的是这一授权被垄断后,将有多少需要X射线辅助诊断的患者会因费用问题而“望之兴叹”。因此,他立刻回复道:

“根据德国大学教授的优良传统,我认为他们的发明和发现都属于整个人类,这些发明和发现绝不应受专利、特许权、合同等等的阻碍,也不应受到任何集团的控制。”

伦琴写给西门子工程师的信(来源:XI区微信公号)

在此后的日子里,真正收入伦琴囊中的最大一笔财富是来自父亲的遗产。而就在第一次世界大战爆发后没多久,这个凭借其造福人类的发现而备受追捧的物理学家就因通货膨胀而破产了。晚年的伦琴只好回到距离慕尼黑不远的乡下度过最后的时光。就连因获得电灯的发明专利而暴富的美国发明家爱迪生(Thomas Alva Edison,1847-1931)也说:“伦琴教授从他的发现大概连一块钱的好处也没有得到过。他是属于为兴趣而研究而且爱深入钻研自然秘密的那种纯科学家。”

伦琴不热衷于追逐名利,他拒绝了巴伐利亚王室授予他的贵族爵位,却接受了家乡莱纳普给予他的荣誉公民称号。

伦琴不愿在公共场合上露面,更不高兴接受人们的赞扬和吹捧。为了避开人们的访问和庆贺,他多次远离柏林,躲到乡下去生活

大学在伦琴心中是培养人才、实现理想的地方。在这里任职的所有人,应最大化地实现自己的价值,他们在享受大学赋予的便利和职业带来的权利的同时,也要履行身为学者的种种义务。德国哲学家费希特(Johann Gottlieb Fichte,1762-1814)就曾在《论学者的使命》中说:

“学者是‘人类的教师’,他应是为社会而存在,为公众树立典范,为推进人类的进步事业而不懈努力,这是他的伟大而光荣的使命。”

伦琴在就任维尔茨堡大学校长时曾说过:

“自命不凡、唯我独尊或是学术垄断,所有这些都源于对自己的错误估计……我们不仅要致力于忠实履行对自己的义务,也要致力于履行对别人的义务。只有如此,我们的大学才会被尊重。只有如此,我们对于这种学术自由的职业才能当之无愧。也只有如此,这种可贵的、不可或缺的权利才会保持下去。”

“理想的化身”

伦琴这一生最大的贡献在于发现X射线,他不仅因此于1896年获得英国皇家学会授予的拉姆福德奖章(Rumford Medal)、意大利科学学会授予的马泰乌奇奖章(Matteucci Medal),在1897年获得美国历史悠久的富兰克林学院授予的最高奖——艾略特·克雷森奖章(Elliott Cresson Medal),更是在1901年一举拿下第一届诺贝尔物理学奖。这一发现不仅在物理学界引起巨大轰动,还影响了后来放射性元素的发现和放射性医疗的发展,并将物理学引向原子领域。为了纪念伦琴的贡献,2004年,国际纯粹与应用化学联合会以他的名字命名了第111号元素Rg(錀)——一种具有多种不稳定同位素的放射性元素,而这一名称也在2011年被国际纯粹与应用物理学联合会采用。

前往接受诺贝尔奖的伦琴,他没有发表获奖演说

伦琴能在物理学方面取得丰硕的科学成果,与他少时就养成的勤于思考的习惯密切相关。随处可见的风车、天空中飘散而下的雪花都能引起他的注意,对他来说,大自然的秘密实在是太多了。只要是引起他兴趣的东西,他必定要找出其中的奥秘。而且,虽然伦琴求学之路坎坷,但有幸得到老师孔特教授的指导和提携。在教授言传身教下,伦琴养成了严谨、细心、认真、务实的态度。在科学实验中,连实验仪器都要亲手制作;即便是一个砝码,也会几次核对。这种态度也深深影响了伦琴的助手和学生们。

伦琴一心从事基础科学的研究,共发表论文58篇,篇篇精练,字字珠玑。当时热门的实用研究没能吸引他一丝一毫的注意,因为他认为关于基础科学的研究对探索揭示大自然有极为重要的作用。

在当时学界陆续有人因发明创造而获得巨额财富的时候,面对X射线专利权带来的巨大财富诱惑,伦琴则毫不犹豫地放弃,并将X射线的使用权开放给全人类。第一次世界大战爆发后,X射线被应用于伤员救护,伦琴也因此获得了表彰。对他来说,这可能是战争中得到的唯一慰藉了。这种对科学的虔诚态度和对人类的大爱精神使伦琴在当时一众科学家中独树一帜,值得我们歌颂和敬佩。科学家列维就曾说过:“这是我遇到的一位不仅有伟大的成就而且有最高理想的科学家。”

伦琴在收到诺贝尔物理学奖奖金的当晚,就在自己的书房里写下了遗嘱,将所有奖金赠送给维尔茨堡大学,并希望将这笔钱用于学术研究。也许对于伦琴来说,什么都比不上那年维尔茨堡学生纷纷点燃手中火把、怀着激动的心情游行向他祝贺的场景,更能让他快乐。伦琴不论在学术中还是生活中,都秉持正直的内心,他的朋友鲍维利这样评价他:“坚强、诚实而有魄力;献身科学,从不怀疑科学的价值;他对人民,对记忆中的事物以及对理想具有一种少有的忠诚和牺牲精神。”

伦琴的手模,因为受到X光照射,皮肤干枯粗糙

晚年伦琴(来源:XI区微信公号)

位于吉森的伦琴墓

伦琴的诺贝尔奖金证书

给伦琴的颁奖词

瑞典皇家科学院院长奥德纳致词

瑞典皇家科学院获得阿尔弗雷德·诺贝尔的特许颁发两项大奖,即他在遗嘱里设立的物理学奖和化学奖。这两门学科都是他生前最喜爱的科学分支。现在,皇家科学院已经收到委员们关于下发建议的意见和他们自己提出的建议,并已做出决定,由我以现任科学院院长的名义予以公布。

皇家科学院决定将诺贝尔物理学奖奖给慕尼黑大学的威廉·康拉德·伦琴教授,以表彰他发现了所谓的伦琴射线,即他本人所说的“X射线”,他的发现一直与他的名字紧密相连。大家知道,这种射线是能量的一种新形式,因其具有和光一样可以直线传播的特征,所以才被称为“射线”。目前,还没有人知道这种能量形式的真实成分。但是,它的若干属性已被伦琴自己和后来从事这方面研究的物理学家们所发现。毋庸置疑,一旦这种特殊的能量形式得到充分研究,它的广泛领域得到全面探索,物理科学就会取得许多成就。让我们谈谈在伦琴射线中发现的一种特性吧。目前,这~特性已是医学实践中X射线的广泛用途的基础。许多物体允许光线通过的程度不同,对于X射线,情况也是如此。然而,所不同的是,一些根本不透光的物体却能够很容易地让x射线透过,而另外一些则能够完全阻挡住X射线。例如,X射线透不过金属,但能透过木头、皮革、纸板和其他一些物质,以及动物机体的肌肉组织等。如果不透X射线的外界物体,如子弹或针,进入这些肌肉组织,只要用X射线照射身体的适当部位,记下图像显示屏上的阴影,就可以确定异物所在的位置,因为不透X射线的异物会马上出现在显示屏上。大家知道,这对医学中的外科实践是何等重要,无数手术正是因为它而成为可能并被简化。此外,在许多情况下,诸如狼疮之类的严重皮肤病现在也可以成功地使用伦琴射线进行治疗。因此,我们可以说,伦琴的发现已经为人类带来了很多益处,将诺贝尔奖授予他足以满足立遗嘱者的心愿。

来源:《诺贝尔奖讲演全集·物理学卷》福建人民出版社2004年版

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