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(qiáng)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(gè)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(gè)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(shí)驗(yàn)記錄
按其遺囑銷毀，該發(fā)現(xiàn)的具體細(xì)節(jié)已無從確知。根據(jù)當(dāng)時(shí)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(gè)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(shí)驗(yàn)，卻意外地發(fā)現(xiàn)一塊放在旁邊用來做別的實(shí)驗(yàn)的熒光屏發(fā)出了
光輝。在連續(xù)進(jìn)行了6周的嚴(yán)密實(shí)驗(yàn)后，他認(rèn)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(shí)際上已有幾個(gè)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(yùn)氣，更重要地
是他能把握住運(yùn)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(gè)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(shí)，遇到了類似倫琴一樣的運(yùn)
氣。他的實(shí)驗(yàn)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(xì)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(rèn)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(qiáng)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(qiáng)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(jìn)，到1906年時(shí)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(gè)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(qiáng)的N射
線，而且N射線不僅能增強(qiáng)人的視力，還能增強(qiáng)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(gè)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(shí)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(shí)驗(yàn)室看
個(gè)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?yàn)椴祭事逶虮蛴卸Y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(shí)驗(yàn)室。布朗洛熱情地向伍德演示
N射線實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)都是在暗室中進(jìn)行的，這就讓伍德有了惡作劇的
機(jī)會。在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)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(bào)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(gè)實(shí)驗(yàn)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(qiáng)，能夠看清遠(yuǎn)處夜光鐘的指針。伍德提出替他
握銼刀，偷偷地?fù)Q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(gè)實(shí)驗(yàn)是N射線的折射實(shí)驗(yàn)，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(xiàn)說，在伍德向外界公布了這些實(shí)驗(yàn)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(shí)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(jiān)持認(rèn)為N射線是真實(shí)存在的，
只是太過微妙，不能用簡單的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)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(shí)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(qiáng)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(gè)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(gè)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(shí)它恰恰說明，雖然再著
名的科學(xué)家也有可能犯錯(cuò)誤，但是科學(xué)卻有能力自我糾正錯(cuò)誤，關(guān)鍵
在于如何嚴(yán)密地設(shè)計(jì)控制實(shí)驗(yàn)，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(shí)際上是在采用
一個(gè)基本的科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法排除主觀偏差：盲法試驗(yàn)。

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