为什么一种基本的物理现象,能引发10多项

在诺贝尔奖多年的历史上,似乎没有一项科学发现像X射线那样具有传奇色彩。伦琴因发现射线而成为第一位诺贝尔物理学奖获得者,但这只是一个百年传奇的开始。此后多年来,X射线在物理、化学、生理医学等领域得到了广泛的应用,引发了一系列诺贝尔奖传奇。年11月8日,德国韦尔茨堡大学校长伦琴在进行阴极射线实验时,观察到射线管附近涂有氰铂酸钡的屏幕发出的微光。最后,他确信这是一种未知的新型射线,并称之为“X射线”。经过几周的紧张工作,伦琴发现X射线可以引起除磷酸钡以外的许多其他化学物质的荧光。X射线能穿透许多普通光线所不能穿透的物质,特别是通过肌肉而不是通过骨骼。当伦琴把手放在阴极射线管和荧光屏之间时,他能在荧光屏上看到他的手骨。与带电粒子不同,X射线是沿着直线运动的,X射线不会由于磁场的影响而移动。在X光发现后仅仅四天,美国医生就用它找到了病人腿上的子弹。因此,企业家们蜂拥而至,为X光技术付出高昂的代价。50万,万,价格越来越高。”甚至0万,”伦琴淡淡地笑着说,“我的发现属于全人类。我希望这一发现能为全世界的科学家所利用。这样,它将更好地为人类服务……”因此,伦琴没有申请专利。他知道,如果这项技术被一家大公司垄断,穷人就出不起钱照X光片了。伦琴因发现X射线而于年获得诺贝尔物理学奖。诺贝尔物理奖上的赢家恐怕伦琴自己无法预见他的伟大发现将获得多少诺贝尔奖。受伦琴X射线的启发,法国物理学家贝克勒尔于年发现了铀射线。这一现象引起了年轻居里夫妇的极大兴趣。他们决心研究这一异常现象的性质,最终发现放射性元素钋和镭,为人们了解原子结构提供了可靠的实验依据。贝克勒尔和居里夫妇共同获得年诺贝尔物理学奖。年,英国的汤姆森在气体导电性的研究中,终于用X射线找到了电子,证明了原子的可分性。汤姆森于年获得诺贝尔物理学奖。在X射线发现之初,很多人想证明X射线属于电磁波,并利用传统的光栅技术进行实验,但都以失败告终。德国科学家劳厄认为,如果X射线属于电磁波,那么它应该是波长很短的电磁波。由于传统光栅的间隙过大,不易产生干涉现象,应采用更多的细光栅。他推测具有规则的三维原子排列的晶体可能起到这样的作用。根据劳厄的判断,只要X射线的波长和晶体中原子之间的距离具有相同的量级,用X射线照射晶体时就可以观察到干涉现象。显然,劳厄只是用晶体作为材料来证明X射线属于电磁波。劳厄的想法很快被实验证实,一举解决了X射线的本质问题。意外的结果是,这种方法为晶体微观结构的研究提供了有力的工具,从而揭开了更多“诺贝尔水平”研究的序幕。然后从光的三维衍射理论出发,劳厄根据几何理论迅速完成了晶体X射线衍射理论,并成功地解释了实验结果。劳厄的工作为电子挥发性实验验证奠定了重要的基础,并为以后物理学的发展做出了杰出的贡献。爱因斯坦曾把劳厄的实验称为“物理学中最美丽的实验”。劳厄因证明X射线属于电磁波而于年获得诺贝尔物理学奖。利用劳厄通过晶体发现的X射线衍射现象,英国学者布拉格父子对晶体结构进行了深入研究。小布拉格提出,X射线在晶体中的衍射可以看作是X射线从晶体中原子的反射。利用他父亲和他父亲布拉格发明的电离室,这一观点得到了年小布拉格的证实,并导出了X射线反射存在条件的方程,即著名的布拉格公式。年,布拉格父子率先测定了氯化钠、氯化钾和金刚石的晶体结构。利用X射线衍射的结果,可以分析原子的排列、离子群的结构、原子的大小和原子核之间的距离。他们在研究晶体密度的基础上,精确测定了阿伏伽德罗常数,并于年获得诺贝尔物理学奖。在化学与生理学领域夺魁年,荷兰科学家德拜发展了劳厄的晶体结构X射线研究方法,用粉末晶体代替难制备的大块晶体。经X射线辐照后,在粉末晶体样品的照相底片上可获得同心圆衍射图样。该技术可用于样品成分的鉴定和细胞大小的测定。年,德拜获得诺贝尔化学奖,其中X射线晶体制备技术是原因之一。来自小布拉格的学生霍奇金利用X射线衍射技术,测定了生物大分子的空间结构,并于年获得诺贝尔化学奖。一开始,小布拉格只是用X射线来确定简单晶体的结构,而他的学生霍奇金则成功地利用老师建立的技术来确定胰岛素和胃蛋白酶的结构,成为第一位用X射线结晶学成功分析生化结构的学者,因此获得了诺贝尔化学奖。玻尔、薛定谔和小布拉格的得意门生鲍林,还利用X射线衍射研究了化学键和复杂分子结构的性质,并获得年诺贝尔化学奖。他不仅是化学界的超级明星,而且在年获得了诺贝尔和平奖。小布拉格的另一位高徒佩鲁茨利用重原子技术提高了X射线的分辨率,发现了血红蛋白的结构,从而获得年的诺贝尔化学奖。佩鲁茨是沃森和克里克的实验室导师,他们发现了DNA的双螺旋结构。事实上,DNA双螺旋结构之所以被提出,是因为X射线衍射技术能够清晰地看到DNA的结构。米歇尔和胡伯尔还利用X射线结晶学方法确定了细菌光合中心蛋白复合体的三维结构。他们在年分享了诺贝尔化学奖。年诺贝尔医学或生理学奖,由柯麦科和豪恩斯弗尔德分享,以表彰他们发明了计算机X射线断层摄影术(CT)。由于他们在核磁共振领域的成就,美国科学家劳布尔和英国科学家曼斯菲尔德分别获得年诺贝尔医学或生理学奖。实际上,磁共振成像技术是从X射线断层成像中发展起来的。一种基本物理现象的发现引发了10多项诺贝尔奖,这可能是史无前例的。伦琴如果天上有知,这位不愿为自己的发明发现申请专利、只希望自己的发现能造福全人类的科学巨人应该感到满足。也许伦琴大师根本不在乎,他对人类的巨大贡献也无法用诺贝尔奖来解释。

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