最离奇的一次科学发现 杨建邺 《科学时报》2002.113 人人都知道放射性。医院里有“放射科”,原子弹的放射性会产生致命的放射病。可是您知 道放射性发现的故事吗?那可是科学史上最离奇的一次发现,因为它是在三个错误基础上作 出的一个发现 1895年11月8日,德国物理学家伦琴发现了X射线以后,迅即引起了全世界强烈的震动。 当全世界物理学家都确信这一发现是千真万确以后,紧接着对ⅹ射线的物理性质展开了激 烈地争论。当时有两种针锋相对的看法:一种看法认为Ⅹ射线是一种粒子流,如同阴极射 线是电子的流动一样(错了);另一种看法则认为ⅹ射线是一种电磁波(对了)。德国物理 学家大多支持后一种看法 第一个错误:从推理开始 当时法国有一位伟大的数学家叫彭加勒,他非常关心当代物理学的进展。1896年1月20日, 在法国科学院周会上,彭加勒把伦琴的ⅹ射线照片(一张活人手骨的照片)给大家看。物 理学家贝克勒尔看了以后问彭加勒:“X射线从管子的哪一部分发出?”彭加勒回答说:“看 来是从阴极射线管里阴极对面的玻璃管管壁发荧光的地方发出来的。”贝克勒尔也持相同的 看法,并进一步推断:可见光与非可见光产生的机理应该是一样的,Ⅹ射线可能总是伴随着 荧光出现时才出现(错了!)。贝克勒尔是一位基本上只信赖观测的实验物理学家,他总是尽 可能小心地回避推理,但这一次他却非常相信自己的推理:X射线与荧光之间极可能有密切 关系。他决定立即用实验来证实他的这一推断。 贝克勒尔是很幸运的,他有极优越的条件可以立即着手进行实验,他的父亲是荧光方面的专 家,而且特别熟悉铀。贝克勒尔继承父业,也非常熟悉荧光物质,而且实验室里还有现成的 种铀盐:硫酸铀酰钾。他决定用这一种铀盐开始实验。实验的构思是这样的:用黑色厚纸 严密包好照相底片,使底片不受阳光作用,但可受到ⅹ射线作用(X射线可以穿透黑色厚 纸)。在纸封附近放两块铀盐,其中有一块铀盐用一枚银币与纸封隔离,然后,用阳光照射 这两块铀盐,使它们发出荧光。如果发荧光的物体可以产生Ⅹ射线,那么底片上将留下明 显不同的痕迹 第二个错误 当贝克勒尔把底片冲洗出来以后,一切和他预料中的完全一样,用银币隔着铀盐的那一张底 片上,留下了轮廓分明的银币“影子”。看来,贝克勒尔一定非常满意他的推断:发荧光的 铀可以发射X射线,很可能是正确的。不过贝克勒尔的信条是:要不厌其烦地反复实验, 决不要轻易相信一两次实验的结论。 1896年2月26日,他想重复做一次上面的实验,但是很扫兴的是天气阴沉,这是巴黎2月 份常有的事。他只得把铀盐和密封的底片叠放在一起锁到抽屉里,等待天气转晴再做实验 贝克勒尔当时万万没有想到,2月底的几天阴沉的天气,竞给他带来了意料不到的好运气
最离奇的一次科学发现 杨建邺 《科学时报》2002.11.3. 人人都知道放射性。医院里有“放射科”，原子弹的放射性会产生致命的放射病。可是您知 道放射性发现的故事吗？那可是科学史上最离奇的一次发现，因为它是在三个错误基础上作 出的一个发现！ 1895 年 11 月 8 日，德国物理学家伦琴发现了 X 射线以后，迅即引起了全世界强烈的震动。 当全世界物理学家都确信这一发现是千真万确以后，紧接着对 X 射线的物理性质展开了激 烈地争论。当时有两种针锋相对的看法：一种看法认为 X 射线是一种粒子流，如同阴极射 线是电子的流动一样（错了）；另一种看法则认为 X 射线是一种电磁波（对了）。德国物理 学家大多支持后一种看法。 第一个错误：从推理开始 当时法国有一位伟大的数学家叫彭加勒，他非常关心当代物理学的进展。1896 年 1 月 20 日， 在法国科学院周会上，彭加勒把伦琴的 X 射线照片（─张活人手骨的照片）给大家看。物 理学家贝克勒尔看了以后问彭加勒：“X 射线从管子的哪一部分发出？”彭加勒回答说：“看 来是从阴极射线管里阴极对面的玻璃管管壁发荧光的地方发出来的。”贝克勒尔也持相同的 看法，并进一步推断：可见光与非可见光产生的机理应该是一样的，X 射线可能总是伴随着 荧光出现时才出现（错了！）。贝克勒尔是一位基本上只信赖观测的实验物理学家，他总是尽 可能小心地回避推理，但这一次他却非常相信自己的推理：X 射线与荧光之间极可能有密切 关系。他决定立即用实验来证实他的这一推断。 贝克勒尔是很幸运的，他有极优越的条件可以立即着手进行实验，他的父亲是荧光方面的专 家，而且特别熟悉铀。贝克勒尔继承父业，也非常熟悉荧光物质，而且实验室里还有现成的 一种铀盐：硫酸铀酰钾。他决定用这一种铀盐开始实验。实验的构思是这样的：用黑色厚纸 严密包好照相底片，使底片不受阳光作用，但可受到 X 射线作用（X 射线可以穿透黑色厚 纸）。在纸封附近放两块铀盐，其中有一块铀盐用一枚银币与纸封隔离，然后，用阳光照射 这两块铀盐，使它们发出荧光。如果发荧光的物体可以产生 X 射线，那么底片上将留下明 显不同的痕迹。 第二个错误 当贝克勒尔把底片冲洗出来以后，一切和他预料中的完全一样，用银币隔着铀盐的那一张底 片上，留下了轮廓分明的银币“影子”。看来，贝克勒尔一定非常满意他的推断：发荧光的 铀可以发射 X 射线，很可能是正确的。不过贝克勒尔的信条是：要不厌其烦地反复实验， 决不要轻易相信一两次实验的结论。 1896 年 2 月 26 日，他想重复做一次上面的实验，但是很扫兴的是天气阴沉，这是巴黎 2 月 份常有的事。他只得把铀盐和密封的底片叠放在─起锁到抽屉里，等待天气转晴再做实验。 贝克勒尔当时万万没有想到，2 月底的几天阴沉的天气，竟给他带来了意料不到的好运气
也给人类的科学带来了新的认识和光明的前景! 第三个错误 3月1日,天气晴朗,贝克勒尔又开始做实验。不知出于什么原因,他把放在抽屉里没有 见阳光的底片冲洗出来了。他原以为由于铀盐晶体没有经过阳光晒,铀盐没有发出荧光,因 而底片绝对不会感光。但冲洗出来的底片却使他大吃一惊:底片上感光的程度竞与上次阳光 照射过的一样!贝克勒尔立即意识到,他发现了一种非常重要的现象:铀盐晶体即使不受太 阳照射,亦即不发荧光时,也可能发出Ⅹ射线(又错了!)。但这一发现并没有使贝克勒尔 十分激动,因为他一直认为他做的实验,都是在进一步研究Ⅹ射线,他这时还不知道自己 是在一系列错误的假设下进行探索的 进一步地研究,贝克勒尔发现所有的铀盐晶体,不论它们是否发荧光,都能够使底片感光 而其它矿物即使发出极强的荧光,也不能使底片感光。这一发现才真正使他激动起来,连他 那一小撮美丽的胡子也因为激动而不断地抖动起来。到了这时,贝克勒尔才明白,使底片感 光的不是什么荧光,也不是X射线,而是一种“新的射线”,其射线源就是铀(对了!)。这 种射线后来就取名为“贝克勒尔射线 回头再想,我们将惊异地发现:这一发现竟然是建立在三个错误的假定上:第一,Ⅹ射线是 由发荧光的玻璃产生:第二,其它发荧光的物质也发射Ⅹ射线:第三,当铀盐不发荧光时 也仍然发射ⅹ射线。难怪瑞利勋爵感慨地说:“一个如此奇妙的发现,竟然起因于一连串虚 假的线索,这真是惊人的巧合。科学史上大约很难再出现与这相似的发现。” 贝克勒尔射线的发现,对物理学有极为重大的意义,因而使他荣获了1903年的诺贝尔物理 学奖。在这以前,科学家们坚信原子是最小的、不可再分割的粒子,现在,铀原子却可放射 出一种射线来。还有更使物理学家迷惑不解的是,铀盐晶体不断放出射线的能量是从哪儿来 的呢? 这种巧合虽然令人惊奇,但是我们不能据此就认为贝克勒尔的重大发现完全是他运气好。我 们知道,造成错误最常见的原因就是在实验证据不足的情况下做出普遍性概括。贝克勒尔在 开始研究ⅹ射线与荧光之间的关系时,他大概明白自己是在证据不足的情况下做了一些尚 需证实的推断,不然他为什么一再告诚他的助手,要不厌其烦,反反复复地做实验呢?贝克 勒尔是一位十分严谨的实验物理学家,他平生最厌恶的就是轻率地做出概括和在证据不足的 情形下提出假说。我们可以想见,他将如何谨慎地用实验来证实自己的推断。在没有十足的 证据时,他是不会相信自己的推断的。正因为如此高度重视实验对理论建立的作用,所以他 的发现也就具有一定的必然性了
也给人类的科学带来了新的认识和光明的前景！ 第三个错误 3 月 1 日，天气晴朗，贝克勒尔又开始做实验。不知出于什么原因，他把放在抽屉里没有 见阳光的底片冲洗出来了。他原以为由于铀盐晶体没有经过阳光晒，铀盐没有发出荧光，因 而底片绝对不会感光。但冲洗出来的底片却使他大吃一惊：底片上感光的程度竟与上次阳光 照射过的一样！贝克勒尔立即意识到，他发现了─种非常重要的现象：铀盐晶体即使不受太 阳照射，亦即不发荧光时，也可能发出 X 射线（又错了！）。但这一发现并没有使贝克勒尔 十分激动，因为他一直认为他做的实验，都是在进一步研究 X 射线，他这时还不知道自己 是在一系列错误的假设下进行探索的。 进一步地研究，贝克勒尔发现所有的铀盐晶体，不论它们是否发荧光，都能够使底片感光； 而其它矿物即使发出极强的荧光，也不能使底片感光。这一发现才真正使他激动起来，连他 那一小撮美丽的胡子也因为激动而不断地抖动起来。到了这时，贝克勒尔才明白，使底片感 光的不是什么荧光，也不是 X 射线，而是一种“新的射线”，其射线源就是铀（对了！）。这 种射线后来就取名为“贝克勒尔射线”。 回头再想，我们将惊异地发现：这一发现竟然是建立在三个错误的假定上：第一，X 射线是 由发荧光的玻璃产生；第二，其它发荧光的物质也发射 X 射线；第三，当铀盐不发荧光时 也仍然发射 X 射线。难怪瑞利勋爵感慨地说：“一个如此奇妙的发现，竟然起因于─连串虚 假的线索，这真是惊人的巧合。科学史上大约很难再出现与这相似的发现。” 贝克勒尔射线的发现，对物理学有极为重大的意义，因而使他荣获了 1903 年的诺贝尔物理 学奖。在这以前，科学家们坚信原子是最小的、不可再分割的粒子，现在，铀原子却可放射 出一种射线来。还有更使物理学家迷惑不解的是，铀盐晶体不断放出射线的能量是从哪儿来 的呢？ 这种巧合虽然令人惊奇，但是我们不能据此就认为贝克勒尔的重大发现完全是他运气好。我 们知道，造成错误最常见的原因就是在实验证据不足的情况下做出普遍性概括。贝克勒尔在 开始研究 X 射线与荧光之间的关系时，他大概明白自己是在证据不足的情况下做了一些尚 需证实的推断，不然他为什么一再告诫他的助手，要不厌其烦，反反复复地做实验呢？贝克 勒尔是一位十分严谨的实验物理学家，他平生最厌恶的就是轻率地做出概括和在证据不足的 情形下提出假说。我们可以想见，他将如何谨慎地用实验来证实自己的推断。在没有十足的 证据时，他是不会相信自己的推断的。正因为如此高度重视实验对理论建立的作用，所以他 的发现也就具有一定的必然性了