方舟子: 科學(xué)史上著名公案——神秘的N射線

       美國著名物理學(xué)家和化學(xué)家、1932年諾貝爾化學(xué)獎得主歐文·朗
繆爾在1953年發(fā)明“病態(tài)科學(xué)”一詞，指科學(xué)家一廂情愿地研究一種
不存在的自然現(xiàn)象，由于過分強烈的主觀愿望而相信虛假的結(jié)果（參
見《科學(xué)史上著名公案——神秘的有絲分裂射線》，本版2008年5月
12日）。他舉了科學(xué)史上的幾個例子，其中最著名的是關(guān)于N射線的
“發(fā)現(xiàn)”。不過，這并非一個簡單的病態(tài)科學(xué)事件，它有著比較復(fù)雜
的政治、文化背景。

    故事應(yīng)該從德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)X射線講起。倫琴的實驗記錄
按其遺囑銷毀，該發(fā)現(xiàn)的具體細節(jié)已無從確知。根據(jù)當(dāng)時的資料
重建，大致是這樣的：1895年11月的一天，倫琴在暗室里用黑色薄紙
板把一個克魯克斯管（英國著名物理學(xué)家克魯克斯發(fā)明的一種高真空
放電管——陰極射線管）密封起來，接上高壓電流，準(zhǔn)備做陰極射線
的實驗，卻意外地發(fā)現(xiàn)一塊放在旁邊用來做別的實驗的熒光屏發(fā)出了
光輝。在連續(xù)進行了6周的嚴(yán)密實驗后，他認定放電管發(fā)出了一種未
知的射線——X射線。6年后，倫琴因此獲得了首屆諾貝爾物理學(xué)獎。

    后來發(fā)現(xiàn)，在倫琴之前，實際上已有幾個人，包括克魯克斯本人，
都觀察到了X射線，但都沒有意識到。倫琴不僅有好的運氣，更重要地
是他能把握住運氣。在倫琴之后，有許多人想成為倫琴第二。其中包
括法國南錫大學(xué)物理教授布朗洛。布朗洛是個杰出的物理學(xué)家，由于
在電磁學(xué)領(lǐng)域的成就，當(dāng)選法國科學(xué)院通訊院士并兩次獲得科學(xué)院大
獎。1903年，他在研究X射線的偏振現(xiàn)象時，遇到了類似倫琴一樣的運
氣。他的實驗材料是一根放在密閉鐵管中的熱鉑絲，鐵管留了一條鋁做
的細縫。他注意到從中射出的射線似乎能夠讓附近煤氣燈的火焰變得更
亮，而且還能讓熒光屏變得更亮。他認定這也是一種未知的新射線，取
名N射線，以紀(jì)念他任職的大學(xué)。

    布朗洛很快又發(fā)現(xiàn)很多材料都能天然地發(fā)射N射線，比如石英、大多
數(shù)的金屬，但是不包括木頭。太陽也能發(fā)出N射線，而且還能儲存在某些
材料中。把一塊磚用黑紙包好在太陽下曬一會，就能讓它持續(xù)不斷地發(fā)
出強烈的N射線。就像光透過玻璃三棱鏡發(fā)生折射形成光譜一樣，讓N射
線透過鋁質(zhì)三棱鏡也會形成頻譜，雖然看不見，但是可以用一塊特制的
熒光屏檢測出來。布朗洛還發(fā)現(xiàn)N射線能夠奇妙地增強人的視力。

    這種射線看來要比X射線神秘得多，也重要得多。布朗洛迫不及待
地發(fā)表論文宣布其發(fā)現(xiàn)，在三年內(nèi)發(fā)表了26篇相關(guān)論文和一部著作。其
他法國科學(xué)家也紛紛跟進，到1906年時已有120多名科學(xué)家發(fā)表了近300
篇研究N射線的論文。1903年諾貝爾物理學(xué)獎的獲得者貝克勒爾也湊這
個熱鬧，寫了10篇有關(guān)論文。最神的是布朗洛的同事、南錫大學(xué)醫(yī)學(xué)院
生物物理學(xué)教授查彭蒂爾，他發(fā)現(xiàn)兔子、青蛙、人體都能發(fā)射很強的N射
線，而且N射線不僅能增強人的視力，還能增強嗅覺、味覺和聽力。這種
“生理射線”還能通過電線傳導(dǎo)。查彭蒂爾為此發(fā)表了38篇論文，光是
1904年5月一個月就發(fā)表了7篇有關(guān)論文。

    但是德國、英國的物理學(xué)家們卻無法重復(fù)布朗洛的發(fā)現(xiàn)，不免心
存疑惑。這些“失敗者”中包括著名的物理學(xué)家 英國的開爾文勛爵、克
魯克斯，德國的魯本斯、盧默爾。特別是德國物理學(xué)家魯本斯，曾被德
國皇帝要求重復(fù)出法國人的發(fā)現(xiàn)，花了兩周時間也一無所獲。1904年，
恰好以善于揭露偽科學(xué)著稱的美國著名物理學(xué)家、約翰斯·霍普金斯大
學(xué)教授羅伯特·伍德到英國參加會議，與會者便請他去布朗洛實驗室看
個究竟。伍德建議魯本斯去做調(diào)查，但魯本斯覺得還是伍德去比較合適，
因為布朗洛曾彬彬有禮地回答過魯本斯的許多問題，拉不下臉來戳穿他。

    1904年夏天，伍德拜訪了布朗洛實驗室。布朗洛熱情地向伍德演示
N射線實驗。這些實驗都是在暗室中進行的，這就讓伍德有了惡作劇的
機會。在第一個實驗中，布朗洛用N射線源對準(zhǔn)電火花，聲稱這使火光
變亮，然后用手遮擋N射線源，聲稱火光又變暗了。但是伍德都看不出
亮度有變化，提議由他用手來遮擋N射線源讓布朗洛觀察火光亮度變化。
伍德后來向英國《自然》雜志報告說，他的手根本沒有動彈，布朗洛卻
一會說亮了，一會說暗了。

    第二個實驗是布朗洛把一把銼刀放在眼睛旁，聲稱銼刀發(fā)出的N
射線使得他的視力增強，能夠看清遠處夜光鐘的指針。伍德提出替他
握銼刀，偷偷地換成木頭尺子，按布朗洛的說法，木頭不能發(fā)出N射線，
但是布朗洛同樣聲稱看清了指針。第三個實驗是N射線的折射實驗，布
朗洛準(zhǔn)確地從屏幕上一條條讀出了N射線的頻譜，他不知道的是，伍德
早已偷偷地把鋁質(zhì)棱鏡拿走藏到兜里，N射線根本不應(yīng)該發(fā)生折射！

    有的文獻說，在伍德向外界公布了這些實驗結(jié)果，證明了N射線
純出想像之后，布朗洛就身敗名裂，甚至發(fā)瘋而死。其實布朗洛在那
一年再次獲得了法國科學(xué)院的大獎，到1910年才因到了退休年齡而退休，
并一直活到1930年，享年81歲。其間他還在著書立說、發(fā)表演講，絲
毫沒有發(fā)瘋的跡象——當(dāng)然，他一直堅持認為N射線是真實存在的，
只是太過微妙，不能用簡單的實驗來驗證。為了證明N射線是客觀存在
的，布朗洛在書中出示了似乎很客觀的證據(jù)：有照片為證，N射線讓電
火花變亮了，在照片上，有N射線的比沒有N射線的要亮得多。但是這
很可能是兩張照片的曝光或顯影的時間不同導(dǎo)致的。

    布朗洛看來是很真誠地相信他的發(fā)現(xiàn)，而不是有意造假。科學(xué)史
上類似這種由于強烈的主觀偏向而自欺欺人的例子屢見不鮮，但是為
何有如此多的訓(xùn)練有素甚至聲名卓著的科學(xué)家都在這一事件中跟著暈
頭轉(zhuǎn)向，卻是一個比N射線更神秘的謎。他們以法國科學(xué)家為主。在
19世紀(jì)下半葉，法國已喪失了世界科學(xué)中心的地位，落后于德國和英
國。1870年法國在普法戰(zhàn)爭中大敗，向德國割地賠款，更是沉重打擊
了法國人的民族自尊心。也許，正是在趕英超德、振興法國科學(xué)事業(yè)
的愛國激情的驅(qū)使下，法國科學(xué)家浮躁地拋棄了一些基本的科學(xué)原則，
結(jié)果卻淪為國際笑柄。

    這個事件經(jīng)常被有些反科學(xué)人士拿來證明科學(xué)研究并不像人們
設(shè)想的那么客觀，科學(xué)結(jié)論是靠不住的。其實它恰恰說明，雖然再著
名的科學(xué)家也有可能犯錯誤，但是科學(xué)卻有能力自我糾正錯誤，關(guān)鍵
在于如何嚴(yán)密地設(shè)計控制實驗，避免主觀偏向而獲得客觀的結(jié)果。畢
竟，否證N射線的也是科學(xué)家，而伍德的“惡作劇”實際上是在采用
一個基本的科學(xué)實驗方法排除主觀偏差：盲法試驗。

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