那些“偶然”得來(lái)的諾獎(jiǎng)

文／陳冠文

在科學(xué)史上，由偶然事件觸動(dòng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的例子很多。有人統(tǒng)計(jì)過(guò)，在諾貝爾獎(jiǎng)的自然科學(xué)獲獎(jiǎng)成果中，成果總數(shù)與被認(rèn)為是機(jī)遇發(fā)現(xiàn)的成果數(shù)量比例分別是物理學(xué)為86∶3，化學(xué)為77∶1，醫(yī)學(xué)和生物學(xué)為79∶4。可見(jiàn)，偶然事件的發(fā)生也可以推動(dòng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

“窮追不舍”：X射線被發(fā)現(xiàn)

1895年，德國(guó)物理學(xué)家倫琴開(kāi)始研究陰極射線管中氣體的放電過(guò)程。他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)放電管的薄鋁窗和涂有氰亞鉑酸鋇的熒光屏很接近時(shí)，熒光屏上有熒光產(chǎn)生，這說(shuō)明陰極射線具有穿透幾厘米空氣的特性。

11月8日晚，倫琴在接上高壓電流進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)1米外的一個(gè)熒光屏發(fā)出微弱的閃光；切斷電源，熒光就立即消失。這一發(fā)現(xiàn)使他十分驚奇。他把熒光屏一步步移遠(yuǎn)，發(fā)現(xiàn)即使在2米左右仍有熒光出現(xiàn)。這一現(xiàn)象，已無(wú)法用只能在空氣中行進(jìn)幾厘米的陰極射線的性質(zhì)來(lái)解釋。

倫琴對(duì)這一發(fā)現(xiàn)緊追不放，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，確認(rèn)這是一種新的射線。因其性質(zhì)不明，故暫名為“X射線”。實(shí)驗(yàn)表明，X射線具有比陰極射線強(qiáng)得多的穿透能力，只有鉛等少數(shù)物質(zhì)對(duì)它有較強(qiáng)的吸收能力。

12月22日，倫琴又做了一個(gè)十分有趣的實(shí)驗(yàn)——他請(qǐng)夫人把手放在用黑紙包嚴(yán)的照相底片上，然后用X射線對(duì)準(zhǔn)手背照相。顯影后，倫琴清晰地看到了夫人的手骨像和手指上的結(jié)婚戒指。

事實(shí)上，在倫琴之前，克魯克斯在1879年就發(fā)現(xiàn)，放在陰極射線管旁的底片出現(xiàn)模糊的陰影；勒納德也看到過(guò)陰極射線管附近的熒光。遺憾的是他們未能跟蹤研究，錯(cuò)過(guò)了做出重大發(fā)現(xiàn)的機(jī)會(huì)。只有倫琴在捕捉到意外現(xiàn)象后窮追不舍。1901年，倫琴由于這一發(fā)現(xiàn)榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

“驚喜連連”：鈾的放射性被發(fā)現(xiàn)

有趣的是，X射線的發(fā)現(xiàn)也促成了貝克勒爾發(fā)現(xiàn)“放射性”。

1896年2月，貝克勒爾用硫酸鉀鈾酰作為實(shí)驗(yàn)材料，進(jìn)行X射線實(shí)驗(yàn)。他把這種鈾鹽放在用黑紙包住的照相底片上面，在日光下曝曬幾小時(shí)，然后沖洗底片。結(jié)果，底片感光了。貝克勒爾誤認(rèn)為是陽(yáng)光照射鈾鹽激發(fā)出來(lái)的X光使底片感光。后來(lái)，他繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。但連續(xù)幾天都是陰天，他只好把鈾鹽包和底片放進(jìn)抽屜里。

3月1日，貝克勒爾取出底片，想看一看微弱的光線是不是也可以讓底片感光。結(jié)果奇怪的事出現(xiàn)了：這張底片已經(jīng)感光了！

這一意外收獲使他極為興奮。他立刻意識(shí)到日曬和熒光都與底片感光無(wú)關(guān)，感光的真正原因可能是鈾鹽發(fā)出了一種看不見(jiàn)的神秘射線，穿透黑紙使照相底片感光。

貝克勒爾又做幾次實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，只要照相底片放在鈾鹽附近，不管多么黑暗，底片都會(huì)感光。接著，他分別對(duì)鈾鹽晶體加熱、冷凍、研成粉末……結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只要有鈾元素，就會(huì)有這種神秘的射線。因此，他確信鈾鹽能放出這種射線。

1903年，貝克勒爾因發(fā)現(xiàn)鈾的放射性現(xiàn)象而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

“前仆后繼”：射電天文學(xué)誕生

20世紀(jì)20年代，人們發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)涉重洋的無(wú)線電話或電報(bào)常常受到一種來(lái)自宇宙的無(wú)規(guī)則電波的干擾。

為了確定哪些因素會(huì)干擾正常的無(wú)線電波而形成無(wú)規(guī)律的噪聲，貝爾電話實(shí)驗(yàn)室的央斯基用接收機(jī)研究跨越重洋的無(wú)線電通信。他偶然聽(tīng)到耳機(jī)中有微弱的咝咝聲，而且每隔23小時(shí)56分4秒出現(xiàn)一次——這與地球相對(duì)于恒星的自轉(zhuǎn)周期相同。經(jīng)過(guò)一年多的研究，他發(fā)現(xiàn)每天在順著太陽(yáng)東升西落的過(guò)程中，這個(gè)干擾源都出現(xiàn)在銀河系中心的人馬座方向。

1940年，美國(guó)無(wú)線電工程師格羅特·雷伯也發(fā)現(xiàn)了來(lái)自銀河系中心方向人馬座的電波。1942年，英國(guó)科學(xué)家偶然發(fā)現(xiàn)，雷達(dá)有時(shí)會(huì)突然受到干擾。經(jīng)過(guò)研究，這個(gè)干擾也是來(lái)源于太陽(yáng)發(fā)射的無(wú)線電波。

這些重大的發(fā)現(xiàn)表明，宇宙天體不但發(fā)光，而且還發(fā)出無(wú)線電波。后來(lái)經(jīng)研究，它是一種宇宙天體本身發(fā)射的電波——宇宙射電。

后來(lái)，英國(guó)天文學(xué)家馬丁·賴爾和安東尼·休伊什利用央斯基等先驅(qū)的偶然發(fā)現(xiàn)，在射電天文學(xué)等方面進(jìn)行了開(kāi)拓性研究，并榮獲1974年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。