倫琴：透視全世界的物理學家

王殘陽

曾經有兩位科學家與X射線擦肩而過，最終是倫琴憑借敏銳的觀察力、科學的預見力、準確的斷力和高超的實驗力抓住了這一契機，倫琴因這個偉大的發現而獲得第一屆諾貝爾物理學獎。

透視世界萬物包括人體的內部構造，是人類千百年來的愿望和幻想。德國物理學家倫琴在開展科學實驗時，偶然間發現了一種具有極強穿透力的射線，他以數學中的未知數“x”來命名這種一時間還未能準確掌握其物理性質的射線。自x射線被發現以來，在很多領域尤其是醫學界得到了廣泛運用，極大地改變了這個世界，也挽救了無數人的生命。倫琴因這個偉大的發現而獲得第一屆諾貝爾物理學獎。

坎坷求學路

威廉·康拉德·倫琴，1845年3月27日出生于德國萊茵州的小城倫內普（Lennep）。他的父親在當地經營著一家紡織品商店，母親則是一位心地善良、勤儉持家的荷蘭人，一家人生活得還算是比較愜意。3歲時，他隨父母來到了荷蘭。少年時期的倫琴并沒有展現出太多的天賦，但他對大自然十分感興趣，并熱衷于機械設計。

倫琴的中學時代無疑是比較糟糕的。1862年，他進入荷蘭的烏得勒支技術學校就讀。學校重點教授希臘語、拉丁語等古典語言，這讓鐘愛理科的倫琴很難調動興趣。一天，希臘語課程結束后，班上最調皮的學生毛因斯就沖到了黑板前，給老師畫了一幅漫畫，尤其是那鷹鉤鼻子勾勒得特別夸張，逗得全班同學哈哈大笑。恰好希臘語老師返回教室拿東西，全班同學一下子安靜下來，只有背對著門口的倫琴依然樂不可支。于是老師就指責是倫琴畫了這幅“侮辱”老師的漫畫，他感到滿肚子委屈，卻死活不愿意供出真正畫畫的同學名字，最終落得被學校開除的遭遇。

作為一個驕傲的德國人，倫琴的父親幾乎是被氣瘋了，在家大發雷霆。好在母親對他十分寬容，溫情鼓勵他。倫琴轉學到其他高中繼續就讀，期待著拿到高中畢業證書、考取心儀的大學。然而，在希臘語老師等人的反對下，他還是沒能拿到畢業證書，通往象牙塔的大門仿佛對他永遠地關閉了，這讓倫琴非常苦惱。后來，在親戚的幫助下，他以旁聽生的身份進入烏得勒支大學學習物理學。

這時，一位來自瑞士的同學告訴倫琴一個好消息，蘇黎世聯邦理工學院對學生的高中文憑并沒有硬性要求，即使沒有畢業證，只要通過入學考試也能開明地予以錄取。1865年秋，倫琴通過了入學考試，成為機械工程系的一名新生。

倫琴的大學時期，正是西方工業文明迅猛發展、新發明新技術如雨后春筍般涌現的時代。他如饑似渴地學習著最新的科技，也渴望著自己能有一天可以取得改變世界的發明創造。他先跟隨著名力學家克勞修斯學習，后又當了年輕有為的物理學教授孔特（亦有翻譯為孔脫）的門生。1868年，他因成績優異，破格提前畢業，獲得了機械工程師的資格證書。

父母希望倫琴畢業后回家經商或者做工程師，但倫琴卻為自己的前途而感到迷茫。有一天，他去找孔特訴說了自己的煩惱。孔特很欣賞他身上的那股嚴謹細致、百折不撓的精神，覺得他適合做實驗工作，于是極力挽留他做自己的助手。在孔特的悉心指導下，倫琴認真研究氣體，于1869年6月以論文《論氣體的特性》獲得蘇黎世大學的博士學位。

潛心學術

倫琴是十分幸運的，因為他的老師孔特是一個天才的科學家，雖然只比他年長6歲，但早就因為發明了測量聲速的方法而名聲大振。那段時間，孔特主要研究“聲”“光”“熱”等現象，經常在知名的刊物上發表科研成果。同時，孔特治學十分嚴謹，經常在實驗室做實驗到半夜，問題不琢磨清楚絕不停手。

身為孔特的助手，倫琴既為老師的年輕有為而折服，又感覺到自己和老師的差距還很大，特別是他從工學轉到物理學，面臨的挑戰也可想而知。為此，他把所有的時間都用在了學術研究上。1869年底，倫琴隨孔特回到德國，在維爾茨堡大學擔任助教，很快就在知名學術期刊《布坎都羅夫的物理和化學年鑒》上發表了第一篇論文，這也是他進入“學術圈”的敲門磚。

然而，作為一所辦學歷史悠久的大學，維爾茨堡大學難免有一些陳規舊俗。倫琴因沒有取得高中畢業文憑，無法得到大學教授會的認可，始終評不上講師。孔特教授不惜犧牲自己的職務來為倫琴辯護，依然未能成功。

1872年，孔特帶著倫琴轉往斯特拉斯堡大學，其中一個重要的考量因素就是，這所大學在普法戰爭結束后剛剛重辦，迫切需要各個領域的人才，不會有那么多的規矩束縛。在這所洋溢著朝氣的大學里，倫琴把昔日的不快拋于腦后，認真地研究起電磁學。經過反復修改，他的研究論文得到了學校的認可，于1874年3月13日順利當選了講師。慢慢地，他也有了些名氣。

一年之后，倫琴收到了德國霍恩海姆農學院的邀請函，請他擔任物理學和數學方面的正教授，這也是他獲得認可的一個重要體現。在孔特教授的鼓勵下，他來到了這所遍布發酵池、有的地方還養著蠶的學校。有一年多的時間，他沒有做任何實驗，只是因為教學需要而認真鉆研了數學。閑暇時，他常常懷疑自己來到這里的決定是否正確。

孔特對自己得意門生的遭遇十分清楚，恰好1876年上半年，斯特拉斯堡大學空出了一個物理學副教授的崗位。孔特怕倫琴不愿意從正教授的崗位回來擔任副教授，于是給他寫了一封情真意切的長信，告訴他這次出去闖蕩遭遇挫折，反而更有利于他掌握研究方法、認清研究方向。現在，考驗可以結束了，該回來開始新一輪的征程了。倫琴收到信之后沒有片刻猶豫，立即重返斯特拉斯堡大學，繼續協助孔特從事物理學研究。

重回斯特拉斯堡大學的倫琴仿佛判若兩人，反復教導學生們要把學好數學作為鉆研物理的前提。在霍恩海姆農學院一年多持續深入的數學學習，也為他打開了科研的新境界。他和孔特一起制作儀器，以此來觀察“光”和“磁”的關系。倫琴的一只眼睛由于受到強光的刺激而視力損害，他只能通過另一只眼睛來費勁地觀察著，艱難地完成了自己的研究課題。

1879年，35歲的倫琴當上了德國吉森大學的物理學教授、物理研究所所長。這個大學以化學研究見長，物理學方面卻很一般，甚至沒有一個像樣的實驗室。他親自設計圖紙，親手制作器材，組建了一個比較先進的研究室，招收了助手和學生一同研究。在此期間，他首次驗證了英國物理學家法拉第的設想：由于磁力線的作用，可以產生電流。

隨著倫琴的名氣越來越大，很多大學都向他發出了邀請。1888年，曾經拒絕授予他講師職稱的維爾茨堡大學，終于承認了他的地位和價值，教授會一致同意邀請他回來擔任物理學教授。他和曾經在此主持物理研究的孔特一樣，以極端認真的態度來對待每一項實驗，哪怕是100克的砝碼存在十萬分之一的誤差，都讓他大發雷霆。

發現X射線

1894年，倫琴升任維爾茨堡大學總長，即舊時綜合大學的校長。按道理說，他已經年近半百，先后發表了多篇學術論文，在數所大學任過教，也算是功成名就了。但他總覺得，與孔特等物理學大家相比，自己還缺少具有開創性和影響力的研究成果。這讓他有一種深深的危機感，所以把更多的時間都花在了實驗室。

1895年11月8日傍晚，維爾茨堡大學的實驗室內一片安靜，老師和學生們都走了，只有倫琴依舊在進行著科學實驗，內容是當時學術圈討論最熱烈的陰極射線。為了避免外界光線的干擾，能夠更仔細地觀察克魯克斯管的放電現象，他關閉了屋內的光源，用黑紙板把管子套了起來，然后用視力受損的眼睛費勁地看著。忽然，他發現附近一塊涂了氰亞鉑酸鋇（一種化學物質）的紙板出現了一些微弱的熒光。他確信這個現象絕不是陰極射線造成的，因為它只能穿透幾厘米厚的空氣。由此倫琴斷定存在著一種新的肉眼看不到的射線，他十分興奮，并進行了反復的研究。

倫琴努力地捕捉著這種射線，并且對它有了更多的了解。他發現這種未知的射線容易透過紙、木頭等密度小的物質，但無法穿透密度大的物體，而且鉛可以阻擋這種射線。他把自己的手掌放了進去，發現紙板上出現了自己手掌骨骼的模糊圖像，就像是幾根黑糊糊的干樹枝，這也是人類第一次能夠透過血肉觀察自己的身體構造。

倫琴徹底進入了亢奮的工作狀態，連續幾周吃住都在實驗室里，偶然間他還發現這種射線能夠讓照相底板顯影。當妻子很久沒有見到丈夫、放心不下追到了實驗室時，倫琴抓起妻子的手，拍下了那幅此后經常在教科書和博物館展出的照片一一世界上第一張人類活體骨骼的照片，上面還套著一枚象征愛情的戒指。

妻子驚訝地問道：“這是怎么回事？”倫琴說：“這是一種穿透力很強的新射線作用的結果。”妻子又接著問：“這種新射線叫什么名字？”倫琴搖了搖頭回答說：“不知道，它是一個未知數，就叫它x射線吧。”隨后，倫琴在照相底片上用鋼筆寫上了拍攝日期——1895年12月22日。這一天，也被人們視為放射科的誕生日。

機遇總是垂青有準備的人，這用來概括倫琴發現x射線的過程，那是再貼切不過了。在此之前，至少有兩位科學家與這一發現擦肩而過。一位是英國科學家克魯克斯，他在拍攝真空管放電現象時，發現感光玻璃板總會提前曝光而失效，隨后他就放棄了拍攝。另一位是美國的古德斯皮都教授，他拍攝時發現照片很模糊，嘟囔了幾句“哪兒跑光了”也就算了。其實，倫琴的實驗證明，正是x射線令感光玻璃板提前曝光，使得拍攝無法順利完成。如果兩位科學家抓住這一反常現象深入研究，或許早就能發現這種射線。但最終還是擁有著敏銳的觀察力、科學的預見力、準確的判斷力、高超的實驗力的倫琴，抓住了這一契機。

1895年12月28日，倫琴用《一種新的射線一一初步報告》這個題目，向維爾茨堡物理學醫學協會作了報告，宣布他發現了x射線，闡述這種射線具有直線傳播、穿透力強、不隨磁場偏轉等性質。1896年1月4日，柏林物理學會成立50周年紀念展覽會上展出x射線照片；翌日，維也納一家報紙率先刊登了這一重要科技新聞，爾后世界各大媒體紛紛報道，立即引起了強烈的反響。他的論文《初步報告》被翻譯成多個語種，3個月內印刷了5次，一時間洛陽紙貴。

1896年1月中旬，倫琴應邀走進德國皇宮，當著威廉二世和王公大臣們的面，做了x射線的演示。德皇對這一發現高度贊許，邀請他共進晚餐，并授予他二級寶冠勛章和勛位，并給予了準許在波茨坦橋旁為他建立塑像的榮譽。1月23日，他在公開場合進行了唯一的一次關于x射線的公開演示，現場為年近八旬的解剖學教授克利克拍攝了右手骨骼的x射線照片。興奮的克利克教授提議以“倫琴射線”來命名，但倫琴謙虛地拒絕了。他說：“假如沒有前人的卓越研究，我發現x射線是很難實現的”。此后，他再也未在公開場合做過這方面的演講。

嗅覺靈敏的商人們，很快找到了倫琴，提議為他的發現申請專利，并投入商業化運作，這能夠為他帶來一大筆財富。誘惑面前，倫琴最終拒絕了，他早已決定要把自己的發現無償提供給全世界的科學家，讓他們在此基礎上展開更深入的研究。從1895年至1897年，他共發表了3篇關于X射線的論文。

x射線這種實用性很強的成果，馬上被世界各地的醫生們以超乎想象的速度運用到臨床實踐之中。很快，醫生們就用它來診斷骨骼的病理異常、發現遺留在體內的針或彈頭，很多病人的生命得到了挽救。據記載，美國教會在中國蘇州創辦的博習醫院，早在1897年就引進了x光機，這也可以說明這一發現的影響力之大。當然，早期的x射線治療中也存在著輻射劑量過大的問題。直到今天，x射線依然廣泛運用于我們的生活之中，如拍攝透視圖、攻擊惡性腫瘤，乃至地鐵站的安檢儀，但變得更加安全和高效。

1901年，以“炸藥大王”諾貝爾命名的諾貝爾獎展開了首次評選。評獎委員會認為，x射線具有重大的影響力和廣泛應用性，最終把第一個物理學獎頒給了倫琴，這樣的頒獎也利于擴大諾貝爾獎的影響力。倫琴雖然前往瑞典斯德哥爾摩領獎，但他拒絕在頒獎大會上致辭，回德國后他很快宣布把所得獎金全部捐獻給維爾茨堡大學。

在慕尼黑大學舉辦的慶功會上，他只作了一個簡短的發言：“對科學家來說，最大的快樂是，無論對什么問題，都不拘泥于偏見，自由自在地繼續進行研究。對研究者來說，沒有比問題得到解答時的心滿意足更令他喜悅了。無論外界怎樣承認或夸獎都比不上它。”

凄涼的晚年

1900年，倫琴在德國巴伐利亞州政府的強烈要求下，前往慕尼黑大學任物理學教授。這個大學的物理研究室和教學設施都很缺乏，雖然學校答應他予以完善，但始終沒能得到落實，這讓倫琴倍感焦慮。在這里，他學術研究的步伐被迫放緩。

隨著第一次世界大戰的爆發，倫琴要服從食品定量分配法令，連基本生活都難以保障。雪上加霜的是，和他相濡以沫40多年的妻子身患重病，而他卻沒有足夠的錢和藥品來緩解她的痛苦。1919年10月，妻子去世，這讓倫琴備受打擊。第二年，他辭去了物理學教授的職務，只保留了研究室的研究工作，以期對畢生所學進行整理。其后，這位著名的科學家不得不在銀行等地方打一些零工，從而能夠在那個通貨膨脹的年代換取一點食物，生活窘迫到了極點。

1923年2月10日，倫琴因腸癌在慕尼黑去世，享年78歲。就在去世前3天，他還拖著贏弱的身體前往研究室開展研究。倫琴與妻子沒有生育孩子，而是抱養了妻弟的1個女兒。

倫琴去世后，他的發現依然造福著這個世界。

本文參考資料：《倫琴》（中國國際廣播出版社）、韓鋼《X射線發現者倫琴》（北方婦女兒童出版社）、邵鵬《“我看到了自己的死亡！”》（《科學家》雜志2014年12期）等。