威廉·康拉德·倫琴(德語:Wilhelm Conrad R?ntgen,1845年3月27日—1923年2月10日),德國物理學家,X射線發現者,第一屆諾貝爾物理學獎獲得者。
威廉·康拉德·倫琴于1845年3月27日出生在萊茵河右岸的倫內普市,其家境殷實。早年倫琴跟隨家庭輾轉多地,由其祖母撫養長大。1862年,倫琴前往烏德勒支技術學院校進行就讀,后因為同學保守秘密被學校開除。三年后,倫琴考入蘇黎世大學就讀,并逐漸轉攻物理學。1869年,倫琴完成論文《各種氣體的研究》從而獲得博士學位,隨后成為物理學家昆特的助教,開始跟隨他進行研究工作。幾年后,倫琴陸續在維爾茨堡大學、斯特拉斯堡大學和吉森大學等高校擔任副教授、教授、校長等職,并進行了晶體物理學、比熱等方面的研究。1895年11月8日,倫琴在進行陰極射線的實驗時第一次注意到放在射線管附近的氰[qíng]亞鉑酸鋇[bèi]小屏上發出微光。經過幾天研究確定了熒光屏的發光是由于射線管中發出的某種射線所致,他將這種射線稱為“X射線”。此次試驗在當時的科學界迅速引起重視,隨后其發表的論文《一種新的射線》更是引發轟動。1901年,倫琴獲得首屆諾貝爾物理學獎,并得到德國皇帝親自授予的二級普魯士王國勛章。1920年,倫琴于德國慕尼黑大學退休。1923年2月10日,倫琴因癌癥病逝于德國慕尼黑,享年78歲。三日后,德國民眾為其舉辦了隆重的葬禮,并將其埋葬在德國吉森的家族墓地之內,與其妻子、父母合葬于一處。
倫琴發現的X射線在醫學和工業領域產生了重要影響,為醫療影像技術的開創奠定了基礎,并推動了現代物理學的發展。德國物理學家馬克斯·馮·勞厄曾評價:“倫琴的發現之偉大,從下述事實即可想而知:為數眾多的、往往是杰出的物理學家在倫琴之前利用同樣的輔助手段進行了實驗,然而他們未能發現這些現象。這種向完全未被研究的領域進軍,除了敏銳的目光以外,還要求巨大的勇氣和自制力。”為了紀念倫琴的成就,國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)2004年將元素周期表上第111號化學元素錀(?? (Rg))以倫琴命名。另外,放射性物質產生的照射量的一個單位也用倫琴表示。
人物生平
早年經歷
威廉·康拉德·倫琴于1845年3月27日出生在萊茵河右岸的倫內普市,其家境殷實,父親為當地一家紡織廠的廠長,因倫琴為家中獨子,所以自幼得家人喜愛。三歲時,由于生意需要,倫琴跟隨家庭回到了其母親的故鄉——荷蘭的阿佩爾多市,不久后,倫琴又跟隨家人前往了荷蘭的烏德勒支市。同時,因其父母工作繁忙,倫琴自幼由其祖母帶大,而在小時候的倫琴便展示出較強的運動能力和動手能力。
1862年,倫琴進入烏德勒支技術學院校進行就讀,在就讀期間,倫琴的同學畫了一幅諷刺老師的漫畫,隨后老師命令倫琴說出是誰畫的,倫琴不肯,最終他被學校開除。隨后倫琴在家中進行自學。三年后,倫琴考入蘇黎世綜合技術學院,1868年6月,倫琴以優異的成績獲得了機器制造工程師證書。不久后,倫琴在物理學家昆特的建議下轉攻物理學。
鉆研物理
1869年,倫琴完成論文《各種氣體的研究》從而獲得博士學位。不久后,倫琴被任命為昆特的助教,并隨后與他一起前往了維爾茨堡大學,三年后又去了斯特拉斯堡大學。1872年,倫琴隨奧古斯特·昆特到斯特拉斯堡大學工作,并升任講師和副教授。在此期間,倫琴將大部分時間都用在了氣體的性質、晶體的電性質及其他物理研究之上。
1876年,倫琴回到斯特拉斯堡帝國大學任數理副教授,并開始了研究各種氣體比熱的比值,證實了氣體中面偏振的電磁光效應的存在,并作了定量的測量。三年后,倫琴在吉森大學擔任物理學教授,并繼續他的科學研究工作。
學術突破
1880年,倫琴在邁爾等物理學家的推薦下開始擔任吉森大學物理學講師一職。并且在此期間,倫琴前后累計發表了十八篇專題性論文,并發現了運動電荷的磁場,還做了些晶體物理學方面的研究,使得他聲名遠播。
1885年,倫琴接到昆特來信,信中昆特提到自己病重,希望倫琴能夠前往維爾茨堡大學接任他的工作。三年后,倫琴前往了維爾茨堡大學擔任教授,并于1894年擔任該學校的校長一職。在此期間,倫琴開始研究壓力對固體和液體各種物理性質的影響,并提出了水和其他液體的比較有反常的作用,從而斷定水有兩種類型的分子。
發現X射線
1895年11月8日晚,倫琴將一張不透光的黑紙包在真空管上,黑色的紙擋住了一切的可見光線和紫外線。當他在暗室中接通高壓電流時,他通過利用高壓電流經過位于實驗臺上的熒光晶體的閃光,發現涂有鉑氰酸鋇的紙屏也同樣會閃耀著淺綠色的光。隨后,他把紙板放在管子周圍,通過在光線路徑和照相底片之間放置不同大小的不同物體進行了更多的實驗。他發現較厚的物體比較薄的物體能夠阻擋更多的光線。然后,他讓妻子把手放在光線的路徑上。投在照相底片上的影像顯示了她的骨骼和她戴著的戒指投下的陰影。最終,他發現了一種新射線,并稱這些新射線為“x射線”。而倫琴發現x射線一事立刻在世界范圍內引起反響。雖然,當時學者并不清楚該項發現的實際運用的可能性,但是卻一致認為這一發現對于人類有著重大的意義。
不久后,倫琴在實驗室內開始研究x射線及其特性,為了排除感官上的錯覺,他利用感光板把他在光屏上觀察到的現象記錄下來。并在實驗室內安排生活設備,以便能夠連續的使用儀器進行研究工作。而在實驗室內的大部分時間,倫琴都在嘗試著x射線的基礎實驗研究。
1895年12月28日,倫琴向符茲堡物理醫學協會第一次報告了自己的發現,引起了物理醫學協會的重視。他的報告立即被發表,并且協會內以小冊子的方式出版了題為《一種新的射線》的論文,內部并寫有“內有維爾茨堡倫琴教授的新發現”大標題。在幾個星期內,小冊子被印刷了五版,并被翻譯成英文、俄文、意大利文和法文等。在論文中,倫琴特別講述如何利用希托夫管或其他儀器來得到這種新射線,并描繪了他在實驗中所使用的各種物體的穿透性。由于當時對氣體放電物理學還研究得不夠透徹以及新射線的本質依舊神秘,所以他將這種新射線命名為“x射線”。
1896年1月中旬,倫琴被召入柏林皇宮,他在德皇和德國宮廷上層官員面前做出了關于自己的射線的報告。1月23日,在德意志科學協會的會議上,倫琴展開了一次演講。在演講當中倫琴為解剖學家凱利凱爾教授的一只手做了x射線圖示。當時參與會議者興奮異常,都建議將x射線命名為“倫琴射線”,而將這一照射現象定名為“倫琴照射”,倫琴沒有同意此建議,而是繼續沿用“x射線”這個名稱。而此次演講后,倫琴再也沒有發表過公開的演講。當時巴伐利亞貴族院為表彰他的貢獻,曾授予他王室勛章及貴族封號,但遭到倫琴拒絕。同月,倫琴的專著及x射線相關的照片被他寄給了朋友們,并得到了出版。很快,倫琴的出版物引得多數學者的廣泛關注,研究x射線的學者也一時得以享有盛名。3月9日,倫琴發表了第二篇題為《關于X射線的進一步觀察》的論文,主要介紹了x射線在空氣中的散射現象。
晚年生活
1900年,倫琴應邀擔任慕尼黑大學物理學教授,但工作條件卻比之前的符茲堡要差。工作的不稱心與妻子的患病使得倫琴開始變得焦躁。不久后,第一次世界大戰爆發,倫琴也需要受到食品定量分配法令,開始挨餓。饑餓與頻繁的實驗使得倫琴開始患病。
1901年,倫琴獲得首屆諾貝爾物理學獎,并于年末接受了諾貝爾獎金,并將其中五萬克羅納的獎金轉贈給維爾茨堡大學。同時,德國皇帝親自授予他二級普魯士王國勛章。隨后,倫琴一直在慕尼黑大學工作至1920年,期間倫琴妻子病逝,他也多次拒絕其他學校的任職邀請,并且在慕尼黑大學擔任物理研究所所長,同時領導國家物理節拍器會議。1920年,75歲的倫琴退休,但仍可以在慕尼黑大學進行研究工作。并在同年發表了一篇關于晶體物理學方面的手稿。次年,倫琴在給好友的信中談到妻子的離世讓他感到痛苦。1922年,在一位老友的幫助下,倫琴獲準前往瑞士休假,但是去往沒多久,又因為缺少食物引得舊疾復發。
1923年2月10日,倫琴在慕尼黑的家中因癌癥病逝,享年78歲。2月13日,德國民眾為倫琴舉行了隆重的葬禮,根據遺囑,倫琴所有未發表的書信、手稿等皆被焚毀。而他的遺體被安葬于德國吉森,民眾也都稱他為德國人民“偉大的兒子”。
主要成就
發現X射線
1895年11月8日,倫琴在進行陰極射線的實驗時第一次注意到放在射線管附近的氰亞鉑酸鋇小屏上發出微光。經過幾天研究確定了熒光屏的發光是由于射線管中發出的某種射線所致。因為當時對于這種射線的了解較少,所以他稱它為X射線。12月28日,《維爾茨堡物理學醫學學會會刊》發表了他關于這一發現的第一篇論文《一種新的X射線》。他對這種射線繼續進行研究,先后于1896年和1897年又發表了新的論文。1901年,倫琴因發現x射線,成為首位獲得諾貝爾物理學獎的人物。
自倫琴發現X射線后,許多物理學家都在積極地研究和探索,1905年和1909年,查爾斯·巴克拉曾先后發現X射線的偏振現象,但對X射線究竟是一種電磁波還是微粒輻射,仍不清楚。1912年德國物理學家馬克斯·馮·勞厄發現了X射線通過晶體時產生衍射現象,證明了X射線的波動性和晶體內部結構的周期性,發表了《X射線的干涉現象》一文,而勞厄的文章引得英國布拉格父子的關注,隨后他們經過反復實驗,提出了布拉格方程,證明了能夠用X射線來獲取晶體結構的信息。倫琴發現的X射線在醫學領域和工業領域產生了重大影響,并為開創醫療影像技術鋪平了道路。
其他成就
除了發現X射線外,倫琴對于晶體物理學的發展及固體、液體的物理性質的研究也有著一定的推動作用。如倫琴早年間研究晶體物理學,并發現了運動電荷的磁場,還對壓力對固體和液體各種物理性質的影響進行研究,確認了水有兩種類型的分子,在發現x射線之后,倫琴還對熱電及壓電展開了研究,并發表了相關論文。
主要學術著作
倫琴在五十多年的研究工作中,一共發表了五十多篇論文,而他在科學上最大的貢獻是發現了x射線,也因為他發現了x射線從而譽滿全球。
一種新的射線
1869年,物理學家普呂克學生希托夫發現物體放在真空中(真空度為十萬分之一個大氣壓)的陰極和產生熒光的管壁之間,物體能產生清晰的影子。1891年,德國卡爾斯魯厄大學教授赫茲,發現陰極射線可以穿過金屬薄片(金箔、銀箔、鋁箔)。1895年12月28日倫琴了發表論文《一種新射線——初步報告》,在文中倫琴闡述了x射線的部分基本特性,并特別講述了如何利用希托夫管或其他儀器來得到這種新射線,并描繪了他在實驗中所使用的各種物體的穿透性。由于當時對氣體放電物理學還研究得不夠透徹以及新射線的本質依舊神秘,所以他將這種新射線命名為“x射線”。該論文引起了物理醫學協會的重視。他的報告立即被發表,并且協會內以小冊子的方式出版了題為《一種新的射線》的論文。
1896年1月23日晚,維爾茨堡大學物理研究所禮堂,倫琴舉行了一次關于X射線發現及展示的公開報告會。1896年3月倫琴發表了第二篇論文《論一種新的射線(續篇)》,在文中倫琴再次闡述了x射線的部分性質,如在x射線的照射下,本不導電的空氣開始變的導電。1897年倫琴發表第三篇論述X射線性質的論文《關于X射線性質的進一步觀察》,在文中,倫琴描述了關于“X射線”波動特性的簡便、富創造性的精密實驗,但同樣因為當時條件限制,倫琴并沒有完成x射線的衍射實驗。
工作任職
個人榮譽
人物關系
個人生活
愛好體育
除了研究之外,倫琴還是一位體育運動愛好者,他喜歡劃船和登山,也喜歡雪橇運動和騎馬,還酷愛打獵。另外,倫琴還患有綠色色盲,很難辨別以綠色森林為背景的紅色麋鹿,且兒童時期他的眼睛受到過傷。但即使這樣,倫琴也是一名較為優秀的射手。
婚姻遭阻
1866 年,倫琴與他的妻子安娜在蘇黎世安娜父親的咖啡館Zum Grünen Glas相識。隨后他們相識、相知、相愛,并計劃于1869年訂婚,但是由于安娜比倫琴大六歲,且家庭情況并不是非常理想,所以遭到了倫琴父親的反對,隨后倫琴不顧父親的反對,并于1872年7月7日在荷蘭阿珀爾多倫與安娜結婚,兩人結婚后從未有過孩子,但他們在1886年收養了安娜哥哥六歲的侄女約瑟芬(約瑟芬·伯莎·路德維希)。
晚年破產
倫琴的父親逝世后,倫琴繼承了其父親200萬馬克的遺產。同時,因為倫琴出于個人原因,也沒有對自己的各項發明申請專利。1914年世界大戰爆發到1918年結束,德國經濟得到通貨膨脹,倫琴破產,甚至一度陷入貧困。所以倫琴晚年也就一直生活在慕尼黑附近的魏爾海姆的鄉間別墅度內。
后世紀念
墓葬
倫琴死后被葬在了位于吉森的家族墓地之內,與其妻子、父母合葬于一處。
倫琴獎金
韋茨拉爾的阿圖爾·普法伊費爾股份有限公司和霍伊歇爾海姆—吉森的順克·埃貝股份有限公司于1974年共同設立了“倫琴獎金”,由德國吉森尤斯圖斯·利比希大學頒布。每年頒發一次,主要授予年輕科學家,獎勵他們在放射物理學與放射生物學領域給予的貢獻,倫琴獎金為5000馬克,可授予一人,也可幾人一起分享。
化學元素
第111號化學元素以威廉·康拉德·倫琴命名。??是一種人工合成的放射性化學元素,化學符號為Rg,原子序數為111,屬于過渡金屬之一。在物理學家倫琴發現倫琴射線111年之際,位于德國達姆斯施塔特的重離子研究中心舉行儀式,正式將化學元素111命名為“??”。
倫琴衛星
1990年6月1日,,德國、美國等國聯合研制的一顆x射線天文衛星被命名為倫琴衛星,該衛星的命名是為了紀念發現X射線的威廉·康拉德·倫琴,而該衛星在工作近十年后于1999年12月12日正式停止工作。
雕像
關于倫琴的雕像有很多,如在德國柏林波茨坦橋上,雕有一座倫琴的青銅像。但具有代表性的是由雕塑家希爾德布蘭德所作的青銅像,而該雕像在1915年陳列于慕尼黑的雕像陳列館內。另外還有兩個雕像是在倫琴死后雕鑄的,一個在倫琴死后五周年紀念之時,在慕尼黑大學完成揭幕禮。另一個雕塑由俄國藝術家所作,建立在列寧格勒大學倫琴研究所前面。
倫琴峰
在位于帕默群島布拉班特島巴斯德半島東北部庫伯恩角東南1海里處有處地標名為倫琴峰,該地標曾被劃分于阿根廷政府內,但一直未有命名,1956年至1957年期間,亨廷航測有限公司于此地完成攝影,并完成照片繪圖。而后英國南極地名委員會以威廉·康拉德·倫琴的姓名命名,所以此地也被稱之為“倫琴峰”。
其他紀念
除了衛星、化學元素、雕像等紀念,還有諸多其他紀念,如倫內普市和慕尼黑都有以倫琴命名的大街、在維爾茨堡大學物理研究所懸掛倫琴紀念牌、1930年建成以倫琴命名的倫內普皇家體育館、1932年倫內普建成以倫琴命名的博物館開放、1905年春天,倫琴曾經的同事們在物理研究所內立了一塊紀念牌,上面刻著“1895 年 WC R?ntgen 在這座房子里發現了以他的名字命名的射線”。另外,放射性物質產生的照射量的一個單位也用倫琴表示。由于他在物理學的杰出成就,在德國的吉森市、柏林市和倫琴的出生地倫內普(Lennep)(雷姆沙伊德)都建有倫琴紀念碑。
人物評價
諾貝物理學獎曾評價倫琴:“威廉·康拉德·倫琴有著謙虛和沉默寡言的特點,在他的一生中一直保持著對自然和戶外職業的熱愛。”
《醫學和生物學中的物理學》一書曾評價倫琴:“威廉·康拉德·倫琴于1895年11月發現了X射線后,導致在20世紀初期X射線診斷技術對整個物理學發展作出了至關重要的貢獻。”
美國發明家托馬斯·愛迪生曾評價:“倫琴教授從他的發現大概連一塊錢的好處也沒有得到過。他是屬于為興趣而研究而且愛深入鉆研自然秘密的那種純科學家。”
蘇黎世大學在對倫琴的論文評語中評價道倫琴:“在數學物理學方面具有豐富的知識,表現出獨立的創造才能。”
德國物理學家馬克斯·馮·勞厄曾評價:“倫琴的發現之偉大,從下述事實即可想而知:為數眾多的、往往是杰出的物理學家在倫琴之前利用同樣的輔助手段進行了實驗,然而他們未能發現這些現象。這種向完全未被研究的領域進軍,除了敏銳的目光以外,還要求巨大的勇氣和自制力。”
參考資料 >
Wilhelm Conrad R?ntgen – Nobelpreis für Physik 1901.蘇黎世大學.2024-01-03
Wilhelm Conrad R?ntgen.諾貝爾物理學獎官網.2024-01-03
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ROSAT : The Roentgen Satellite.NASA National Aeronautics and Space Administration.2024-01-04
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