那些“偶然”得來的諾獎

文／陳冠文

在科學(xué)史上，由偶然事件觸動科學(xué)發(fā)現(xiàn)的例子很多。有人統(tǒng)計過，在諾貝爾獎的自然科學(xué)獲獎成果中，成果總數(shù)與被認為是機遇發(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，偶然事件的發(fā)生也可以推動科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

“窮追不舍”：X射線被發(fā)現(xiàn)

1895年，德國物理學(xué)家倫琴開始研究陰極射線管中氣體的放電過程。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，熒光屏上有熒光產(chǎn)生，這說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行實驗時，發(fā)現(xiàn)1米外的一個熒光屏發(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，發(fā)現(xiàn)即使在2米左右仍有熒光出現(xiàn)。這一現(xiàn)象，已無法用只能在空氣中行進幾厘米的陰極射線的性質(zhì)來解釋。

倫琴對這一發(fā)現(xiàn)緊追不放，經(jīng)過反復(fù)試驗，確認這是一種新的射線。因其性質(zhì)不明，故暫名為“X射線”。實驗表明，X射線具有比陰極射線強得多的穿透能力，只有鉛等少數(shù)物質(zhì)對它有較強的吸收能力。

12月22日，倫琴又做了一個十分有趣的實驗——他請夫人把手放在用黑紙包嚴的照相底片上，然后用X射線對準(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；勒納德也看到過陰極射線管附近的熒光。遺憾的是他們未能跟蹤研究，錯過了做出重大發(fā)現(xiàn)的機會。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。

“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驗材料，進行X射線實驗。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，然后沖洗底片。結(jié)果，底片感光了。貝克勒爾誤認為是陽光照射鈾鹽激發(fā)出來的X光使底片感光。后來，他繼續(xù)進行實驗。但連續(xù)幾天都是陰天，他只好把鈾鹽包和底片放進抽屜里。

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。他立刻意識到日曬和熒光都與底片感光無關(guān)，感光的真正原因可能是鈾鹽發(fā)出了一種看不見的神秘射線，穿透黑紙使照相底片感光。

貝克勒爾又做幾次實驗后發(fā)現(xiàn)，只要照相底片放在鈾鹽附近，不管多么黑暗，底片都會感光。接著，他分別對鈾鹽晶體加熱、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。

“前仆后繼”：射電天文學(xué)誕生

20世紀20年代，人們發(fā)現(xiàn)遠涉重洋的無線電話或電報常常受到一種來自宇宙的無規(guī)則電波的干擾。

為了確定哪些因素會干擾正常的無線電波而形成無規(guī)律的噪聲，貝爾電話實驗室的央斯基用接收機研究跨越重洋的無線電通信。他偶然聽到耳機中有微弱的咝咝聲，而且每隔23小時56分4秒出現(xiàn)一次——這與地球相對于恒星的自轉(zhuǎn)周期相同。經(jīng)過一年多的研究，他發(fā)現(xiàn)每天在順著太陽東升西落的過程中，這個干擾源都出現(xiàn)在銀河系中心的人馬座方向。

1940年，美國無線電工程師格羅特·雷伯也發(fā)現(xiàn)了來自銀河系中心方向人馬座的電波。1942年，英國科學(xué)家偶然發(fā)現(xiàn)，雷達有時會突然受到干擾。經(jīng)過研究，這個干擾也是來源于太陽發(fā)射的無線電波。

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)出無線電波。后來經(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，英國天文學(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)等方面進行了開拓性研究，并榮獲1974年諾貝爾物理學(xué)獎。