伦琴 1895：维尔茨堡的黑纸板、氰亚铂酸钡屏与初步通讯

破除误解#

装置#

他报告的发生端，是一只希托夫（Hittorf）真空管，或抽得足够空的勒纳德（Lenard）管、克鲁克斯（Crookes）管及类似装置，由较大的一只鲁姆科夫（Ruhmkorff）感应圈放电。管外罩一层贴得较紧的薄黑纸板。纸板的资格写得很窄：它不让太阳或电弧的可见光和紫外线通过。房间完全遮暗之后，涂了氰亚铂酸钡的纸屏一靠近装置，每一次放电都明亮地荧光；涂药的一面朝向装置或反过来，都会亮。荧光在 2 米外仍然看得出来。原因来自放电装置，不来自回路上的其他部位。他也报告，射线从壁上阴极射线打到的地方发出；在一只用铝片封闭的装置上，金属壁同样可以充当这个终点，不限于玻璃。这些是他看见的安排，不是制作规程。电压、抽空程度和曝光时间，通讯没有写成可跟随的配方，本页也不补。

屏不是射线本身，是碰到之后会发可见光的那一层。人眼看不见新射线：视网膜对它不敏感，眼睛凑近装置也没有直接感觉，尽管按他的经验，眼球里的介质应当足够透明。看得见的是氰亚铂酸钡上的荧光。发荧光的不只有这一层药，钙化合物、铀玻璃、普通玻璃、方解石和岩盐也会发。铀玻璃被新射线打亮，不等于铀盐自己在发光。

底片是第二种读出。照相干板对新射线敏感。他写明：凡是重要的、能在荧光屏上用眼睛做的观察，只要办得到，就用照相再核对一次，以便减少看错。因为射线几乎不受阻碍地穿过较薄的木层、纸层和锡箔，底片可以放在暗盒里，或包在纸里。他没有断言银盐的化学变化一定是射线直接造成的。他留下一个开口：作用也可能来自玻璃或明胶层里被激起的荧光。胶片可以像玻璃干板一样使用。热效应他没有用实验证明，只根据“射线会转化”推测应当存在。推测不是测量。

穿透的例子，通讯第 2 节只给对比，不给“什么都能穿”。纸很透：大约 1000 页的装订书后面，屏仍然明显发亮，油墨几乎不构成障碍；双份惠斯特纸牌后面仍有荧光，单张纸牌夹在中间，眼睛几乎看不出来。木也透：厚木块仍通过，2 到 3 厘米厚的枞木板只吸收很少。手是同一节里的人体例子：放到装置和屏之间，骨头的影子更暗，嵌在手本身那层只略暗的影子里。金属则分化。单层锡箔几乎看不出，几层才在屏上留下清楚影子。大约 15 毫米的铝把作用减弱很多，却没有灭掉荧光。铜、银、铅、金、铂不太厚时，后面仍能认出荧光。0.2 毫米的铂仍透过，银和铜可以更厚；1.5 毫米的铅几乎不透，他因此常拿铅来挡。这些厚度是观察结果，不是照射步骤。

他还把铂、铅、锌、铝轧成看起来几乎一样透的薄片，用来比较“厚度乘密度”够不够解释差别。测得的厚度大约是铂 0.018 毫米、铅 0.05 毫米、锌 0.10 毫米、铝 3.5 毫米；若以铂为 1，相对厚度约为 3、6 和 200；密度他写作约 21.5、11.3、7.1 和 2.6。结论是否定的：厚度与密度的乘积相等，并不给出相等的透过。透过增加的程度，比那个乘积减小的程度更猛。等厚度时，密度是他能指出的最主要因素，但不是唯一因素。这张表不能扩写成后来的光电吸收公式。

第十四节把“射线”这个名字的部分资格放在影子是否规则上。他观察并部分拍摄了门的轮廓——装置在一个房间，底片在另一个房间——以及手骨、绕在木轴上藏起来的金属丝、盒中的一套砝码、金属壳完全包住的罗盘磁针，还有一块内部不均匀、因而显出差别的金属。小孔对黑纸包着的装置所成的像又弱又清楚，用来说明走的是直线。底片记下的是穿透之后剩下的差，没有一帧是表面反射回来的肖像。X 就放在这种尚未归类的作用旁边。

它测到了什么，没有测到什么#

它测到的，首先是黑纸板解释不了的作用：纸板不透可见光和紫外线，屏却在放电时发荧光，2 米外仍能看见。其次是透过的分化，纸、木、手和金属不在同一等级。再次是两种读出互相核对，屏上的荧光，干板上的影子。他又把新射线和阴极射线分开。阴极射线的标记之一是磁偏转；赫兹和勒纳德见过不同种类，吸收和偏转程度可以差，但他们检查过的都有可观偏转。伦琴在很强的磁场里仍得不到新射线的偏转，因此不肯拿掉这个标记。新射线从管壁上阴极射线的终点发出；那个终点在管内被磁铁挪开时，新射线的出发点跟着移动。阴极射线参与产生它，却不等于它。空气留住的份额也小得多：他用手头的韦伯光度计比较大约 100 毫米和 200 毫米两处的荧光，三次还算一致，强度大致按距离平方反比下降。这和 2 米外仍能看见放在一起，说明测到的是一组对比，不是一种已经命名的电磁波。

它没有测到普通光学里那些会被当成“已经是光”的阳性证据。水和二硫化碳的棱镜，大约 30 度，屏和底片上都看不出偏折；同样安排下，普通光在底片上大约偏开 10 毫米和 20 毫米。硬橡胶和铝的棱镜上或许有一点迹象，他写明很不确定；即便是真的，折射率也至多到 1.05。更密的金属棱镜没有可靠结果。岩盐粉、银粉和锌粉与同样质量的整块材料一样透，他用来论证可察觉的折射和规则反射都不存在。硬橡胶透镜和玻璃透镜也不能把射线会聚。圆棒的影子中间更暗，装了更透物质的管子则中间更亮。这是影子的几何，不是透镜成像。

规则反射被否定之后，还有一段容易读反的对照。底片玻璃面朝向装置，药膜上盖着抛光的铂、铅、锌和铝。显影后铂、铅尤其是锌下面更黑，铝没有这种作用。他先想到金属在返回射线。为排除紫外线从金属回到药膜，对照里夹进对紫外不透、对新射线却很透的薄铝，结果大体仍在。他因此承认这些金属上有一种返回。但粉末与整块一样透，粗糙面与抛光面也一样，所以这不是镜面式的规则反射。他的判断是：物体对新射线，像浑浊介质对光，只把作用打散，不交出可对焦的反射像。手骨在底片上仍是影子。把“锌下面更黑”读成反射肖像，是把这段对照读反了。

身份上没有测到的，就是第十七节拒绝越过去的那一条。他没有测到可用当时手段确认的偏振，没有测到干涉，没有测到可写进折射率表的偏折，也没有测到波长。他愿意公开的，是一个带着自我限制的猜测：新射线也许是以太中的纵振动。猜测被印出来，是为了让同行知道他倾向哪一边；限制被印出来，是为了不让倾向变成已经证实的波动身份。巴克拉后来的偏振，以及劳厄一派在 1912 年前后的晶体衍射，才把“它是波，而且可以干涉”做成另一层证据。那一层不属于 1895 年这块屏。

它也没有测到后来医学才要的那些量。没有剂量，没有防护，没有“哪一层器官”。手的影子只说明骨头比软组织挡住更多，不说明骨折怎样复位，也不说明一张胸片能排除什么病。通常被记在 12 月 22 日的那张手骨片，不在通讯正文里带着妻子的名字，更不带着看见死亡的那句转述。1896 年 1 月 23 日的学会演示、1896 年 3 月 9 日收束的续篇，都不能回头改写 12 月这封通讯的边界：阴极射线在管壁上产生的一种作用，不被磁铁偏转，由屏和底片读成影子，身份仍写成 X。其他壁材料他留到以后再查，不能用后来的靶和线质把留白填上。

跨域连接#

• X 射线影像：总览把穿透后的吸收差讲成后来的影像原理，并讲到球管、剂量和数字探测器。本页只钉 1895 年那根罩了黑纸板的放电管、氰亚铂酸钡屏、干板，以及 12 月 28 日提交的初步通讯。总览里的电磁波和光电吸收，都不是这封通讯测到的身份。一页管它后来怎样成为影像，一页管当时实际写下的影子和未知。
• CT 与 MRI：CT 把许多角度的投影重构成断面，MRI 改用磁场和射频，都不是一幅一次投出的影子。1895 年通讯里的门轮廓、盒中砝码、金属壳中的罗盘针和手骨，证明直线传播和差别透过，重叠仍在同一张底片上。戈弗雷·亨斯菲尔德的临床机器是另一代。把断面写进维尔茨堡的纸屏，会把计算问题提前报销。
• 放射性的发现：1896 年亨利·贝克勒尔的铀盐在黑暗中仍使包严的底片感光，源是盐本身，没有放电管。伦琴报告的作用从阴极射线打到的管壁发出，而且不被磁铁偏转。两页都用底片，来源却不是同一种。铀玻璃在新射线下会发荧光，也不能充当 1895 年已经测到放射性的证据。
• 超声成像：超声读的是发出再返回的回声，对比来自界面反射。1895 年的屏是在射线穿过纸、木、手或金属之后才发荧光，底片记下没被同等挡住的那一部分。回声图不是影子。把通常被记在 12 月 22 日的那张手骨片说成体内回声，是把两种读出焊在同一句话里。
• 听诊器：1816 年勒内·拉埃内克用纸筒把胸腔里的声音传到耳朵。那也是不切开，读的却是声音，不是穿透后的阴影。1895 年新加的是骨头比周围的手更暗的一幅影子。听诊正常不能排除底片上的致密差，影子也不能代替心音。两条“不切开”不是同一种检查。
• X 射线晶体学：晶体学记录衍射强度，再靠周期性、对称性和相位重建电子密度，不是给晶体拍照，也不是 1895 年屏上的那一层荧光。通讯写了干涉没有找到，并猜测纵波，同时声明解释仍缺根据。劳厄一派在 1912 年前后才把晶体做成光栅。波长和结构因子不能回写成 12 月 28 日已经知道的身份。

参考文献#

1. Röntgen, W. C. “Ueber eine neue Art von Strahlen (Vorläufige Mittheilung).” Sitzungsberichte der Physikalisch-medicinischen Gesellschaft zu Würzburg, Jahrgang 1895, Nr. 9, 132–141. 文末落款：Würzburg, Physikal. Institut der Universität, Dec. 1895.
2. Röntgen, W. C. Eine neue Art von Strahlen. Würzburg: Verlag und Druck der Stahel’schen k. Hof- und Universitäts-Buch- und Kunsthandlung, Ende 1895. 单行本初印，10 页；1896 年再版封面署 1896，正文与初印相同。扉页注明出自《Sitzungsberichte der Würzburger Physik.-medic. Gesellschaft》1895。
3. Röntgen, W. C. “Eine neue Art von Strahlen. II. Mittheilung.” Sitzungsberichte der Würzburger Physik.-medic. Gesellschaft, 1896, Nr. 1–2, 11–19. 文末：Abgeschlossen 9. März 1896. 本页只用来标出续篇的边界，不把它的新观察算进 1895 年 12 月的通讯。

延伸阅读#

• Glasser, O. Wilhelm Conrad Röntgen and the Early History of the Roentgen Rays. Charles C. Thomas, 1934.
• Dibner, B. Wilhelm Conrad Röntgen and the Discovery of X Rays. Franklin Watts, 1968.