论一种新的射线
一种穿透血肉、却穿不透骨头的不可见射线——让我们看进活生生的身体内部。
一个冬夜,一位物理学家看见漆黑房间另一头的屏幕发起光来——几周之后,全世界都能给自己的骨头拍照了。
核心想法
伦琴发现了一种不可见的射线,它能径直穿过柔软的东西——纸、木头、血肉——却被金属、骨头这类致密之物挡住。由于骨头比血肉挡住更多的射线,只要你把手放在射线与屏幕之间,骨头投下的阴影,就比四周的皮肉更暗。人类第一次,不必切开身体,就能看进一具活生生的身体内部。
他并不知道这射线究竟是什么,于是给它起了一个科学家面对未知时最诚实的名字:X——那个代表未知量的符号。这个名字就此沿用了下来。
它是如何诞生的
1895 年 11 月,威廉·伦琴在他维尔茨堡的实验室里,用放电管做实验——那是一种抽掉了大部分空气的玻璃管,高压通过时会发光。他小心地用黑色硬纸板把一支管子裹了起来,挡住它所有的光。在黑暗的房间里,他注意到一米外有一丝微弱的闪光:一小块涂着荧光化学物的屏幕,正自顾自地亮着。有某种不可见之物,正穿过硬纸板抵达那里。
在七个近乎着魔的星期里——据说他吃住都在实验室——他拿这种新射线去试遍了所能找到的一切。相传,他请妻子安娜·贝尔塔把手放在一张照相底片上。当她看见自己骨架的影像、结婚戒指漂浮在骨头四周时,据说她惊呼:「我看见了我的死亡。」年底,他发表了一份简短而谨慎的报告,消息便绕着地球飞奔开来。
它为何重要
几乎在一夜之间,医学得以看进病人体内。数月之内,医生便开始用 X 射线寻找骨折与弹片——这样的普及速度,几乎闻所未闻。这一发现,也给物理学递上了一道新谜题——穿透性射线,它径直通向了放射性,并最终通向核物理。1901 年,伦琴获得了有史以来第一个诺贝尔物理学奖。他拒绝为这项发现申请专利,好让全世界都能自由地使用它。
一个可以想象的画面
想象你用手电筒照向一块磨砂玻璃屏,手挡在中间。一条薄围巾几乎不会让光变暗;一本厚书却会把光完全遮没。X 射线做的是同一件事,只是它针对的,是你的眼睛分辨不出的材料:血肉是那条薄围巾,骨头是那本厚书。于是在你手后的屏幕上,你会看见一团苍白模糊的皮肉,里面套着一副暗色而锐利的骨架——这道阴影,不是光画出来的,而是密度画出来的。
它的位置
伦琴的射线,开启了关于不可见辐射的十年发现:1896 年,亨利·贝克勒尔发现铀能自顾自地让照相底片感光,而玛丽与皮埃尔·居里把这道辉光追溯到了放射性。至于 X 射线本身,要到马克斯·冯·劳厄与布拉格父子(1912–1913)证明它是短波长的光——和麦克斯韦一代人之前所统一的,同属一个电磁大家族——人们才真正理解了它。而正是一张 X 光照片——罗莎琳·富兰克林的「51 号照片」——在几十年后帮助揭示了 DNA 的形状。今天每一次 CT 扫描、每一台机场扫描仪,都是维尔茨堡那块发光屏幕的曾孙。
发光的屏幕
物质如何让射线穿过
为射线命名
… the X-rays (as I will call the rays, for the sake of brevity) …