伦琴：透视全世界的物理学家

王残阳

曾经有两位科学家与X射线擦肩而过，最终是伦琴凭借敏锐的观察力、科学的预见力、准确的断力和高超的实验力抓住了这一契机，伦琴因这个伟大的发现而获得第一届诺贝尔物理学奖。

透视世界万物包括人体的内部构造，是人类千百年来的愿望和幻想。德国物理学家伦琴在开展科学实验时，偶然间发现了一种具有极强穿透力的射线，他以数学中的未知数“x”来命名这种一时间还未能准确掌握其物理性质的射线。自x射线被发现以来，在很多领域尤其是医学界得到了广泛运用，极大地改变了这个世界，也挽救了无数人的生命。伦琴因这个伟大的发现而获得第一届诺贝尔物理学奖。

坎坷求学路

威廉·康拉德·伦琴，1845年3月27日出生于德国莱茵州的小城伦内普（Lennep）。他的父亲在当地经营着一家纺织品商店，母亲则是一位心地善良、勤俭持家的荷兰人，一家人生活得还算是比较惬意。3岁时，他随父母来到了荷兰。少年时期的伦琴并没有展现出太多的天赋，但他对大自然十分感兴趣，并热衷于机械设计。

伦琴的中学时代无疑是比较糟糕的。1862年，他进入荷兰的乌得勒支技术学校就读。学校重点教授希腊语、拉丁语等古典语言，这让钟爱理科的伦琴很难调动兴趣。一天，希腊语课程结束后，班上最调皮的學生毛因斯就冲到了黑板前，给老师画了一幅漫画，尤其是那鹰钩鼻子勾勒得特别夸张，逗得全班同学哈哈大笑。恰好希腊语老师返回教室拿东西，全班同学一下子安静下来，只有背对着门口的伦琴依然乐不可支。于是老师就指责是伦琴画了这幅“侮辱”老师的漫画，他感到满肚子委屈，却死活不愿意供出真正画画的同学名字，最终落得被学校开除的遭遇。

作为一个骄傲的德国人，伦琴的父亲几乎是被气疯了，在家大发雷霆。好在母亲对他十分宽容，温情鼓励他。伦琴转学到其他高中继续就读，期待着拿到高中毕业证书、考取心仪的大学。然而，在希腊语老师等人的反对下，他还是没能拿到毕业证书，通往象牙塔的大门仿佛对他永远地关闭了，这让伦琴非常苦恼。后来，在亲戚的帮助下，他以旁听生的身份进入乌得勒支大学学习物理学。

这时，一位来自瑞士的同学告诉伦琴一个好消息，苏黎世联邦理工学院对学生的高中文凭并没有硬性要求，即使没有毕业证，只要通过入学考试也能开明地予以录取。1865年秋，伦琴通过了入学考试，成为机械工程系的一名新生。

伦琴的大学时期，正是西方工业文明迅猛发展、新发明新技术如雨后春笋般涌现的时代。他如饥似渴地学习着最新的科技，也渴望着自己能有一天可以取得改变世界的发明创造。他先跟随著名力学家克劳修斯学习，后又当了年轻有为的物理学教授孔特（亦有翻译为孔脱）的门生。1868年，他因成绩优异，破格提前毕业，获得了机械工程师的资格证书。

父母希望伦琴毕业后回家经商或者做工程师，但伦琴却为自己的前途而感到迷茫。有一天，他去找孔特诉说了自己的烦恼。孔特很欣赏他身上的那股严谨细致、百折不挠的精神，觉得他适合做实验工作，于是极力挽留他做自己的助手。在孔特的悉心指导下，伦琴认真研究气体，于1869年6月以论文《论气体的特性》获得苏黎世大学的博士学位。

潜心学术

伦琴是十分幸运的，因为他的老师孔特是一个天才的科学家，虽然只比他年长6岁，但早就因为发明了测量声速的方法而名声大振。那段时间，孔特主要研究“声”“光”“热”等现象，经常在知名的刊物上发表科研成果。同时，孔特治学十分严谨，经常在实验室做实验到半夜，问题不琢磨清楚绝不停手。

身为孔特的助手，伦琴既为老师的年轻有为而折服，又感觉到自己和老师的差距还很大，特别是他从工学转到物理学，面临的挑战也可想而知。为此，他把所有的时间都用在了学术研究上。1869年底，伦琴随孔特回到德国，在维尔茨堡大学担任助教，很快就在知名学术期刊《布坎都罗夫的物理和化学年鉴》上发表了第一篇论文，这也是他进入“学术圈”的敲门砖。

然而，作为一所办学历史悠久的大学，维尔茨堡大学难免有一些陈规旧俗。伦琴因没有取得高中毕业文凭，无法得到大学教授会的认可，始终评不上讲师。孔特教授不惜牺牲自己的职务来为伦琴辩护，依然未能成功。

1872年，孔特带着伦琴转往斯特拉斯堡大学，其中一个重要的考量因素就是，这所大学在普法战争结束后刚刚重办，迫切需要各个领域的人才，不会有那么多的规矩束缚。在这所洋溢着朝气的大学里，伦琴把昔日的不快抛于脑后，认真地研究起电磁学。经过反复修改，他的研究论文得到了学校的认可，于1874年3月13日顺利当选了讲师。慢慢地，他也有了些名气。

一年之后，伦琴收到了德国霍恩海姆农学院的邀请函，请他担任物理学和数学方面的正教授，这也是他获得认可的一个重要体现。在孔特教授的鼓励下，他来到了这所遍布发酵池、有的地方还养着蚕的学校。有一年多的时间，他没有做任何实验，只是因为教学需要而认真钻研了数学。闲暇时，他常常怀疑自己来到这里的决定是否正确。

孔特对自己得意门生的遭遇十分清楚，恰好1876年上半年，斯特拉斯堡大学空出了一个物理学副教授的岗位。孔特怕伦琴不愿意从正教授的岗位回来担任副教授，于是给他写了一封情真意切的长信，告诉他这次出去闯荡遭遇挫折，反而更有利于他掌握研究方法、认清研究方向。现在，考验可以结束了，该回来开始新一轮的征程了。伦琴收到信之后没有片刻犹豫，立即重返斯特拉斯堡大学，继续协助孔特从事物理学研究。

重回斯特拉斯堡大学的伦琴仿佛判若两人，反复教导学生们要把学好数学作为钻研物理的前提。在霍恩海姆农学院一年多持续深入的数学学习，也为他打开了科研的新境界。他和孔特一起制作仪器，以此来观察“光”和“磁”的关系。伦琴的一只眼睛由于受到强光的刺激而视力损害，他只能通过另一只眼睛来费劲地观察着，艰难地完成了自己的研究课题。

1879年，35岁的伦琴当上了德国吉森大学的物理学教授、物理研究所所长。这个大学以化学研究见长，物理学方面却很一般，甚至没有一个像样的实验室。他亲自设计图纸，亲手制作器材，组建了一个比较先进的研究室，招收了助手和学生一同研究。在此期间，他首次验证了英国物理学家法拉第的设想：由于磁力线的作用，可以产生电流。

随着伦琴的名气越来越大，很多大学都向他发出了邀请。1888年，曾经拒绝授予他讲师职称的维尔茨堡大学，终于承认了他的地位和价值，教授会一致同意邀请他回来担任物理学教授。他和曾经在此主持物理研究的孔特一样，以极端认真的态度来对待每一项实验，哪怕是100克的砝码存在十万分之一的误差，都让他大发雷霆。

发现X射线

1894年，伦琴升任维尔茨堡大学总长，即旧时综合大学的校长。按道理说，他已经年近半百，先后发表了多篇学术论文，在数所大学任过教，也算是功成名就了。但他总觉得，与孔特等物理学大家相比，自己还缺少具有开创性和影响力的研究成果。这让他有一种深深的危机感，所以把更多的时间都花在了实验室。

1895年11月8日傍晚，维尔茨堡大学的实验室内一片安静，老师和学生们都走了，只有伦琴依旧在进行着科学实验，内容是当时学术圈讨论最热烈的阴极射线。为了避免外界光线的干扰，能够更仔细地观察克鲁克斯管的放电现象，他关闭了屋内的光源，用黑纸板把管子套了起来，然后用视力受损的眼睛费劲地看着。忽然，他发现附近一块涂了氰亚铂酸钡（一种化学物质）的纸板出现了一些微弱的荧光。他确信这个现象绝不是阴极射线造成的，因为它只能穿透几厘米厚的空气。由此伦琴断定存在着一种新的肉眼看不到的射线，他十分兴奋，并进行了反复的研究。

伦琴努力地捕捉着这种射线，并且对它有了更多的了解。他发现这种未知的射线容易透过纸、木头等密度小的物质，但无法穿透密度大的物体，而且铅可以阻挡这种射线。他把自己的手掌放了進去，发现纸板上出现了自己手掌骨骼的模糊图像，就像是几根黑糊糊的干树枝，这也是人类第一次能够透过血肉观察自己的身体构造。

伦琴彻底进入了亢奋的工作状态，连续几周吃住都在实验室里，偶然间他还发现这种射线能够让照相底板显影。当妻子很久没有见到丈夫、放心不下追到了实验室时，伦琴抓起妻子的手，拍下了那幅此后经常在教科书和博物馆展出的照片一一世界上第一张人类活体骨骼的照片，上面还套着一枚象征爱情的戒指。

妻子惊讶地问道：“这是怎么回事？”伦琴说：“这是一种穿透力很强的新射线作用的结果。”妻子又接着问：“这种新射线叫什么名字？”伦琴摇了摇头回答说：“不知道，它是一个未知数，就叫它x射线吧。”随后，伦琴在照相底片上用钢笔写上了拍摄日期——1895年12月22日。这一天，也被人们视为放射科的诞生日。

机遇总是垂青有准备的人，这用来概括伦琴发现x射线的过程，那是再贴切不过了。在此之前，至少有两位科学家与这一发现擦肩而过。一位是英国科学家克鲁克斯，他在拍摄真空管放电现象时，发现感光玻璃板总会提前曝光而失效，随后他就放弃了拍摄。另一位是美国的古德斯皮都教授，他拍摄时发现照片很模糊，嘟囔了几句“哪儿跑光了”也就算了。其实，伦琴的实验证明，正是x射线令感光玻璃板提前曝光，使得拍摄无法顺利完成。如果两位科学家抓住这一反常现象深入研究，或许早就能发现这种射线。但最终还是拥有着敏锐的观察力、科学的预见力、准确的判断力、高超的实验力的伦琴，抓住了这一契机。

1895年12月28日，伦琴用《一种新的射线一一初步报告》这个题目，向维尔茨堡物理学医学协会作了报告，宣布他发现了x射线，阐述这种射线具有直线传播、穿透力强、不随磁场偏转等性质。1896年1月4日，柏林物理学会成立50周年纪念展览会上展出x射线照片；翌日，维也纳一家报纸率先刊登了这一重要科技新闻，尔后世界各大媒体纷纷报道，立即引起了强烈的反响。他的论文《初步报告》被翻译成多个语种，3个月内印刷了5次，一时间洛阳纸贵。

1896年1月中旬，伦琴应邀走进德国皇宫，当着威廉二世和王公大臣们的面，做了x射线的演示。德皇对这一发现高度赞许，邀请他共进晚餐，并授予他二级宝冠勋章和勋位，并给予了准许在波茨坦桥旁为他建立塑像的荣誉。1月23日，他在公开场合进行了唯一的一次关于x射线的公开演示，现场为年近八旬的解剖学教授克利克拍摄了右手骨骼的x射线照片。兴奋的克利克教授提议以“伦琴射线”来命名，但伦琴谦虚地拒绝了。他说：“假如没有前人的卓越研究，我发现x射线是很难实现的”。此后，他再也未在公开场合做过这方面的演讲。

嗅觉灵敏的商人们，很快找到了伦琴，提议为他的发现申请专利，并投入商业化运作，这能够为他带来一大笔财富。诱惑面前，伦琴最终拒绝了，他早已决定要把自己的发现无偿提供给全世界的科学家，让他们在此基础上展开更深入的研究。从1895年至1897年，他共发表了3篇关于X射线的论文。

x射线这种实用性很强的成果，马上被世界各地的医生们以超乎想象的速度运用到临床实践之中。很快，医生们就用它来诊断骨骼的病理异常、发现遗留在体内的针或弹头，很多病人的生命得到了挽救。据记载，美国教会在中国苏州创办的博习医院，早在1897年就引进了x光机，这也可以说明这一发现的影响力之大。当然，早期的x射线治疗中也存在着辐射剂量过大的问题。直到今天，x射线依然广泛运用于我们的生活之中，如拍摄透视图、攻击恶性肿瘤，乃至地铁站的安检仪，但变得更加安全和高效。

1901年，以“炸药大王”诺贝尔命名的诺贝尔奖展开了首次评选。评奖委员会认为，x射线具有重大的影响力和广泛应用性，最终把第一个物理学奖颁给了伦琴，这样的颁奖也利于扩大诺贝尔奖的影响力。伦琴虽然前往瑞典斯德哥尔摩领奖，但他拒绝在颁奖大会上致辞，回德国后他很快宣布把所得奖金全部捐献给维尔茨堡大学。

在慕尼黑大学举办的庆功会上，他只作了一个简短的发言：“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，自由自在地继续进行研究。对研究者来说，没有比问题得到解答时的心满意足更令他喜悦了。无论外界怎样承认或夸奖都比不上它。”

凄凉的晚年

1900年，伦琴在德国巴伐利亚州政府的强烈要求下，前往慕尼黑大学任物理学教授。这个大学的物理研究室和教学设施都很缺乏，虽然学校答应他予以完善，但始终没能得到落实，这让伦琴倍感焦虑。在这里，他学术研究的步伐被迫放缓。

随着第一次世界大战的爆发，伦琴要服从食品定量分配法令，连基本生活都难以保障。雪上加霜的是，和他相濡以沫40多年的妻子身患重病，而他却没有足够的钱和药品来缓解她的痛苦。1919年10月，妻子去世，这让伦琴备受打击。第二年，他辞去了物理学教授的职务，只保留了研究室的研究工作，以期对毕生所学进行整理。其后，这位著名的科学家不得不在银行等地方打一些零工，从而能够在那个通货膨胀的年代换取一点食物，生活窘迫到了极点。

1923年2月10日，伦琴因肠癌在慕尼黑去世，享年78岁。就在去世前3天，他还拖着赢弱的身体前往研究室开展研究。伦琴与妻子没有生育孩子，而是抱养了妻弟的1个女儿。

伦琴去世后，他的发现依然造福着这个世界。

本文参考资料：《伦琴》（中国国际广播出版社）、韩钢《X射线发现者伦琴》（北方妇女儿童出版社）、邵鹏《“我看到了自己的死亡！”》（《科学家》杂志2014年12期）等。