你知道吗？第一届诺贝尔物理学奖就授予给了一位发现新的电磁波的物理学家 —— 威廉・伦琴

2023 年的诺贝尔物理学奖在 10 月 3 号公布了，共有三位物理学家分享这个物理学界的最高奖 —— 皮埃尔・阿戈斯蒂尼、费伦茨・克劳斯和安妮・吕利耶，以表彰他们将产生阿秒光脉冲的实验方法用于研究物质的电子动力学。

对于这种极短的光，小木匠还在整理资料，等我理顺了，学明白了，再分享给大家吧。这个热点跟的有点力不从心！

大家可知道，第一届的诺贝尔物理学奖就给了一个发现新电磁波的物理学家吗？

威廉・康拉德・伦琴，以表彰他发现了”一种新的射线“——X Ray。为了纪念他的伟大发现，X-Ray 也被命名了伦琴射线，辐射量的计量单位也是”伦琴“。

在《最通俗易懂的电磁波基础》一文中，我们详细介绍了电磁波，这种存在于宇宙中最最最广泛的波，包含了我们肉眼可见的光波，也包括各种通信用的无线电波，还包括各种宇宙射线 ——X 射线， 伽马射线等等。电磁波频谱如下图所示。

讲到这里，可能有同学有疑问：为什么麦克斯韦没有获得诺贝尔奖呢？我想主要原因这位电磁波领域最最最伟大的科学家去世的太早了。麦克斯韦（1831 年 6 月 13 日 —1879 年 11 月 5 日）他去世的时候，诺贝尔奖还没有成立，而且诺贝尔奖只授予活着的人。但是首届诺贝尔物理学奖就授予了”一个新的电磁波“，就足以证明麦克斯韦奠基的这个事业的伟大。而伦琴射线对我们现在生活的重大意义，就不用多说了。无论是医疗，工业，生活，都有着这种”新型“电磁波的应用。

而伦琴之后，更有数十位获得诺贝尔物理学奖的物理学家或多或少的与电磁波的研究有直接关系，包括我们课本上常见的洛伦兹，马可尼，卡尔・费迪南德・布劳恩，威廉・肖克利等等。

仅仅在伦琴发现的这个 X 射线领域，就有近 25 位科学家获得诺贝尔奖。

今天我们一起来认识一下这位研究电磁波的老前辈 —— 威廉・伦琴。

威廉・伦琴的生平

1845 年 3 月 27 日，人类历史上一个稀疏平常的一天，德国伦内普的一个普普通通的纺织商家里，一个小男孩出生了，天空中没有什么祥云高照，屋顶上也没什么神鸟降临。小男孩的父亲给他起了一个名字威廉，也是一个国外极其普通的名字，加上他的姓氏就是 威廉・康拉德・伦琴，德语就是 Wilhelm Conrad Röntgen。

小威廉也是一个不省心的娃，虽然没有”子不学断机杼“，我想主要是，虽然家里面是做纺织生意的，但是机杼这个东西已经被瓦特发明的蒸汽织布机给替代了。但是在小威廉三岁的时候，全家搬迁到了荷兰的阿帕尔多伦，荷兰中部的一个市镇。

在这里，小威廉就读于马丁尼斯・赫尔曼・范多伦学院，后来呢，只考上了技校 —— 乌德勒支技术学院，并且竟然被这所技校开除了，原因是给一位老师画讽刺漫画。

所以呢，三岁看老完全是唬人的，只要你努力，什么时候都不晚。20 岁的时候呢，威廉开始奋发图强，努力学习，终于进入了乌德勒支大学学习，随后在苏黎世联邦理工学院学习机械工程，并在 1869 年，24 岁的时候获得了苏黎世大学物理学博士学位。

所以说牛人往往都是后期发力的，小时候聪明很多时候变成了”伤仲永“的实例。

小威廉也成为人们口中的别人家的孩子，一步一步打怪升级为了 Doctor Röntgen，伦琴博士。

接下来我们用 伦琴这个称呼，讲述威廉・康拉德・伦琴职业生涯的励志故事。

1874 年的时候，伦琴任斯特拉斯堡大学讲师，1875 年成为 Hohenheim 农业学院教授，1876 年重返斯特拉斯堡大学担任物理学教授，1879 年任吉森大学物理系主任，1888 年任维尔茨堡大学物理系主任，1900 年，在巴伐利亚政府一再请求下担任慕尼黑大学物理系主任。

开挂的人生不仅学业年年高升，职位也是年年高升。从一个讲师跳槽到农学院担任教授，然后曲线救国成为原大学的教授，最终在巴伐利亚政府的三顾茅庐之下担任慕尼黑大学物理系主任。

你知道这个慕尼黑大学物理系有多牛逼吗？截至 2020 年 10 月，共有 43 位校友、教职工曾经获得诺贝尔奖，在全球院校诺奖排名中位列 16 名  。马克斯・普朗克、马克斯・韦伯、沃纳・海森堡，欧姆，赫兹，贝时璋等都曾在此求学任教。获得 2023 年诺贝尔物理学奖的费伦茨・克劳斯也是慕尼黑大学物理学教授。

1895 年 11 月 8 日，伦琴在德国维尔茨堡大学任教的时候，有一天在进行阴极射线的实验时，观察到在射线管附近涂有氰亚铂酸钡的屏上发出微弱的光，他确信这种光是一种尚未人所知的新射线，并于一个月后的 12 月 8 日，伦琴完成了初步的实验报告”一种新的射线“，并且发布在维尔茨堡的 Physcial-Medical Society 杂志上。对于这种新的未知射线，伦琴采用表示未知数的 X 来命名，即 X 射线。尽管如此，依然有很多科学家采用伦琴的名字来命名，称其为伦琴射线。

基于此，伦琴获得了首届诺贝尔物理学奖。

哥伦布发现的新大陆激起了欧洲的移民潮，伦琴也曾有过移民美国的打算，并且已经接受了纽约哥伦比亚大学的邀请，同时也买好了船票。但是第一次世界大战爆发改变了他的计划，继续留在德国慕尼黑大学继续他未完成的事业。1923 年 2 月 10 日，78 岁高龄的伦琴去世，死于内脏癌症。尽管那个时候还没有证据证明 X-Ray 是癌症的元凶。但是我想或多或少受到过这种电离辐射的影响。

X-Ray 的发现

庸俗的人生有千百种辩解的理由，而开挂的人生都有一个共同点 —— 仔细观察，如果再加一个形容词的话，那就是坚持不懈的仔细观察。

无论是法拉第发现了电磁感应，还是伦琴发现 X 射线，都离不开坚持不懈的仔细观察。

1869 年物理学家约翰・威廉・希托夫在实验中观察到真空管的阴极发出的射线会在玻璃管壁上产生荧光，1876 年的时候，这种射线被欧根・戈尔德斯坦命名为”阴极射线“。随后英国物理学家克鲁克斯研究稀有气体里面的能量释放，发明了克鲁克斯管。在这种真空管中，放置有可以产生高电压的电极，克鲁克斯研究发现将未曝光的相片底片靠近这种管时，底片部分被曝光了，但是他没有继续他的研究。1887 年的时候，特斯拉使用自己设计的高电压真空管与克鲁克斯管研究阴极射线。1892 年，赫兹通过实验发现这些阴极射线可以穿透非常薄的金属箔。

1895 年，伦琴使用赫兹，希托夫，克鲁克斯，特斯拉，莱纳德等人设计的设备研究真空管中的高压放电效应。在这一年的 11 月初的时候，伦琴利用莱纳德管进行实验的时候，在这个莱纳德管中加入了一个非常窄的金属铝作为窗口，允许阴极射线从管子里面射出来，另外有纸板保护铝窗口不被产生阴极射线的强电场破坏。

他知道纸屏能够防止光线逃逸，但是观察到当他用涂了氰亚铂酸钡的小纸屏靠近铝窗，看不到的阴极射线能够在纸屏上产生荧光效应。这让伦琴想到，比莱纳德管的管壁更厚的克鲁克斯管可能也会导致荧光效应。

1895 年 11 月 8 日下午晚些时候，他决定试验他的想法。他仔细的做了一个跟莱纳德管试验类似的黑纸屏，并用这块板覆盖住克鲁克斯管并把电极放到一个感应线圈 (旧称为“鲁姆科夫线圈”) 中来产生静电电荷。在用氰亚铂酸钡屏验证他的想法之前，伦琴把房间弄暗以检测是不是他的纸板漏光。当他把线圈穿过管子的时候，确定板子确实不透光，并着手进行下一步实验。就在这时，他从距离试验管几米远的地方注意到微弱的光。为了确定他的发现，他试着重复上面的操作，每次都能看到同样的微光。擦燃一根火柴，他才发现是他放在工作台上准备下一步使用的氰亚铂酸钡发光。

接下来的几个小时伦琴一遍一遍的重复着试验。他很快确定出一个距离管子特定的距离，从这里能够观察到比前面的试验更强的荧光。他推测可能发现了一种新的射线。11 月 8 日是一个星期五，伦琴利用这个周末重复试验并做了第一次记录。在接下来的几个星期他在实验室内吃住，研究了他暂时命名为 X 射线的新射线的差不多所有性质，并用对未知的部分给出数学表示。尽管最终新的射线用他的名字来命名为伦琴射线，但是他总是首选最初的术语 X 射线。

当他研究不同材料对这种射线的阻挡能力，就把这一小片材料放到射线产生的地方。可以想象当看到第一张呈现在他制作的屏幕上的 X 光影像上闪烁的骨架的时候，伦琴是多么地惊讶。据说他后来在实验室秘密的进行这项试验，因为他害怕如果这个发现是个错误会影响他的教授声誉。

伦琴的原始论文《一种新的 X 射线》在 50 天后也就是 1895 年 12 月 28 日被出版。而伦琴夫人的手掌“X 射线”照片，更是引起了巨大的轰动。

在伦琴发现 X 射线后仅仅几个月的时间内，它就被应用于医学影像，1896 年 2 月，苏格兰医生约翰・麦金太尔在格拉斯哥皇家医院设立了世界上第一个放射科。放射医学也是 X 射线应用最为广泛的学科。

有一天，你需要去医院拍个片时，请记住这个伟大的科学家 —— 威廉・康拉德・伦琴。

”天不生仲尼，万古如长夜“。

每次读科学家的故事的时候，都有这样的一种感觉。他们真的是老天爷派来拯救我们的吗？如果没有麦克斯韦，没有赫兹，没有马可尼，没有亚历山大・贝尔，我们现在是不是还处于一个通信基本靠吼的时代？

本文来自微信公众号：射频学堂 （ID：RF_Center），作者：RF 小木匠

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