論一種新的射線
一種穿透血肉、卻穿不透骨頭的不可見射線——讓我們看進活生生的身體內部。
一個冬夜,一位物理學家看見漆黑房間另一頭的螢幕發起光來——幾週之後,全世界都能給自己的骨頭拍照了。
核心想法
倫琴發現了一種不可見的射線,它能徑直穿過柔軟的東西——紙、木頭、血肉——卻被金屬、骨頭這類緻密之物擋住。由於骨頭比血肉擋住更多的射線,只要你把手放在射線與螢幕之間,骨頭投下的陰影,就比四周的皮肉更暗。人類第一次,不必切開身體,就能看進一具活生生的身體內部。
他並不知道這射線究竟是什麼,於是給它起了一個科學家面對未知時最誠實的名字:X——那個代表未知量的符號。這個名字就此沿用了下來。
它是如何誕生的
1895 年 11 月,威廉·倫琴在他維爾茨堡的實驗室裡,用放電管做實驗——那是一種抽掉了大部分空氣的玻璃管,高壓通過時會發光。他小心地用黑色硬紙板把一支管子裹了起來,擋住它所有的光。在黑暗的房間裡,他注意到一公尺外有一絲微弱的閃光:一小塊塗著螢光化學物的螢幕,正自顧自地亮著。有某種不可見之物,正穿過硬紙板抵達那裡。
在七個近乎著魔的星期裡——據說他吃住都在實驗室——他拿這種新射線去試遍了所能找到的一切。相傳,他請妻子安娜·貝爾塔把手放在一張照相底片上。當她看見自己骨架的影像、結婚戒指漂浮在骨頭四周時,據說她驚呼:「我看見了我的死亡。」年底,他發表了一份簡短而謹慎的報告,消息便繞著地球飛奔開來。
它為何重要
幾乎在一夜之間,醫學得以看進病人體內。數月之內,醫生便開始用 X 射線尋找骨折與彈片——這樣的普及速度,幾乎聞所未聞。這一發現,也給物理學遞上了一道新謎題——穿透性射線,它徑直通向了放射性,並最終通向核物理。1901 年,倫琴獲得了有史以來第一個諾貝爾物理學獎。他拒絕為這項發現申請專利,好讓全世界都能自由地使用它。
一個可以想像的畫面
想像你用手電筒照向一塊磨砂玻璃屏,手擋在中間。一條薄圍巾幾乎不會讓光變暗;一本厚書卻會把光完全遮沒。X 射線做的是同一件事,只是它針對的,是你的眼睛分辨不出的材料:血肉是那條薄圍巾,骨頭是那本厚書。於是在你手後的螢幕上,你會看見一團蒼白模糊的皮肉,裡面套著一副暗色而銳利的骨架——這道陰影,不是光畫出來的,而是密度畫出來的。
它的位置
倫琴的射線,開啟了關於不可見輻射的十年發現:1896 年,亨利·貝克勒爾發現鈾能自顧自地讓照相底片感光,而瑪麗與皮埃爾·居禮把這道輝光追溯到了放射性。至於 X 射線本身,要到馬克斯·馮·勞厄與布拉格父子(1912–1913)證明它是短波長的光——和馬克士威一代人之前所統一的,同屬一個電磁大家族——人們才真正理解了它。而正是一張 X 光照片——羅莎琳·富蘭克林的「51 號照片」——在幾十年後幫助揭示了 DNA 的形狀。今天每一次 CT 掃描、每一台機場掃描儀,都是維爾茨堡那塊發光螢幕的曾孫。
發光的螢幕
物質如何讓射線穿過
為射線命名
… the X-rays (as I will call the rays, for the sake of brevity) …