1895年,德国威茨堡大学物理研究所所长威廉·康拉德·伦琴(Wilhelm Conrad Röntgen,1845—1923)在研究阴极射线时,为了防止放电管漏出光线,便用硬纸把它裹紧,并熄灯检测是否漏光。不过,熄灯后,他发现几米外的氰化铂酸钡的荧光屏有发光现象。他意识到,有一种看不见的光线,透过硬纸照射到了上面。又经过几天几夜不眠不休的实验,伦琴把它命名为X射线。
X射线的发现直接改变了人类的世界观,它使人可以不用解剖就能够对事物、人体的内部结构有更清晰的认识。1896年,签订《马关条约》后的李鸿章(1823—1901)在一片骂声中出访欧美。他于当年6月从俄国莫斯科乘火车来到德国柏林,希望拉拢德国,平衡列强。德国则希望在中国建立海军基地,特以高规格接待李鸿章,并且为他做了X线检查(李鸿章在日本马关遇刺受伤,左脸遗有子弹残片)。李鸿章不可能达到自己的外交目的,他只能装糊涂,从而回避德国“建立海军基地”的要求。7月,他又乘火车来到法国巴黎,登上埃菲尔铁塔。
不过,法国科学家对李鸿章并不关心,他们都在为另一件事高兴,1896年2月,法国物理学家安东尼·亨利·贝克勒尔(Antoine Henri Becquerel,1852—1908)发现,与双氧铀硫酸钾盐放在一起后,包在黑纸中的感光底板被感光了。很快,他又发现纯铀金属板也能产生这种辐射,从而确认了天然放射性的存在。
皮埃尔·居里(Pierre Curie,1859—1906)和玛丽·居里(Marie Curie,1867—1934)夫妇于1898年用沉淀法从沥青矿中发现放射性物质钋和镭。1902年他们又从十几吨矿物中提出了0.1毫克的氯化镭。
X射线和放射性物质的发现,改变了人类的世界观。伦琴获得了第一届的诺贝尔物理学奖,居里夫妇、贝克勒尔一起获得了1903年的诺贝尔物理学奖。
历史上的德国和法国一直处于竞争态势。德国马丁·路德开启宗教改革,法国有卡尔文紧跟(后来到日内瓦)其后。德国有康德、黑格尔、叔本华的哲学,法国有孟德斯鸠、伏尔泰、卢梭的社会学;德国有数学王子高斯,法国有拉普拉斯、傅里叶。
可是18世纪后期,法国社会动荡。近代化学之父安托万-洛朗·拉瓦锡(Antoine-Laurent lavoisier,1743—1794)在法国大革命初期被罗伯斯庇尔派处决。约瑟夫·路易·盖-吕萨克(Joseph Louis Gay-Lussac,1778—1850)在拿破仑的资助下,抢在英国的戴维(Davy)前发现了硼元素,但他在研究中被化学反应中产生的气体吸引,转而研究物理问题。而曾在盖-吕萨克(私人)实验室学习的尤斯图斯·冯·李比希(Justus von Liebig,1803—1873)把世界化学的中心转到了德国。德国的科学家更加严谨,当近代化学的大门被卡尔·威尔海姆·舍勒(Carl Wilhelm Scheele,1742—1786)、约瑟夫·普里斯特利(Joseph Priestley,1733—1804)、拉瓦锡等打开后,李比希-霍夫曼-贝耶尔-费歇尔一系占据世界化学鳌头半个多世纪。
18世纪蒸汽机革命由英国引领,19世纪电力革命由美国引领,法国的领先位置不再。普法战争失败后,民族主义在法国科学界抬头。在生命科学领域,德国出了科赫,法国出了巴斯德,后者所说的“科学家有自己的祖国”,就隐约流露出法国科学界的不甘。
伦琴宣布拒绝申报X射线的专利后,居里夫妇同样也拒绝申报镭放射性的医用专利。不过,X射线设备因为方便制造,成本低廉,很快普及。这一成果刚面世,外科医生就用它作为辅助,为头部中弹的士兵取出了子弹,被认为是医学的“希望之光”。X射线对于医学的应用前景,似乎要远大于镭等放射性物质。
1903年,法国物理学家普罗斯珀-勒内·布隆德洛(Prosper-René Blondlot,1849—1930)宣布他有了重磅发现——N射线,其在成像、透视等方面丝毫不逊于X射线。这立刻引起了法国物理学界的追捧,包括贝克勒尔在内的众多学者纷纷跟进。不到一年,几十名物理学家就出了上百篇N射线论文。但英国、美国和德国的物理学家却很难重复这些“成果”。一年后,N射线被揭穿为学术造假。
托马斯·阿尔瓦·爱迪生(Thomas Alva Edison,1847—1931)于1880年制造出能持续亮1200小时的碳化竹丝灯,从此电灯在全球普及。而爱迪生一边通过专利官司维护自己在电灯方面的垄断权,一边与尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla,1856—1943)展开直流电与交流电的“世纪之战”。得益于特斯拉获胜,世界进入电力社会。而镭由于其强烈的放射性,自身就能发出光芒。镭光带给医学界的影响,远比电灯光大得多。
居里先生去世后,居里夫人在巴黎创建了镭研究所(Institute of Radium),1921年,居里夫人根据战时笔记,整理、出版了《放射学和战争》。她在书中全面总结自己从事镭放射医疗、指导战时医疗队时的经验。
1921年3月,北京大学校长蔡元培(1868—1940)在法国前总理、巴黎大学中国研究院院长保罗·班乐卫(Paul Painlevé,1863—1933)的推荐下,来到镭研究所,邀请居里夫人访问中国。不过居里夫人已经订下了暑假前往美国的日程,只得婉拒。
1921年5月,居里夫人带两个女儿访问美国。美国新闻家、社会活动家玛丽·马丁利·梅洛妮 [Marie Mattingly Meloney,1878—1943,笔名梅洛妮夫人(Mrs. W.B. Meloney)]。发起一项“为居里夫人捐款行动”。美国妇女踊跃捐款,凑齐了10万美元,但这仅够买1克镭。这克镭以国家名义赠给了居里夫人,供其研究使用。
镭的费用是如此高昂,连发现者居里夫人也买不起了。这是因为,镭这种自然发散蓝色、梦幻光芒的物质,除了开采、提取成本高以外,还由于公众崇尚新奇、商家大肆吹嘘和媒体的炒作,早已经在世界范围内掀起“镭狂热”,助推其价格节节攀升。
镭甫一发现,“镭概念”商品就如雨后春笋一般面世。除了镭奶油、镭面包、镭香烟、镭巧克力等食品外,还有镭化妆品、镭牙膏、镭肥皂,以及生活中使用的镭鞋油、镭清洁剂、镭保暖服、镭加热器等各类“新潮”的“高科技”产品。当然,多数商品中并没有添加镭,只是商家的虚假宣传(感谢他们)。
有一个真的用镭的产品——镭装饰的夜间可视的镭手表,随着镭热潮产生。往表盘和指针上涂镭是个细活,需要灵巧的手,用纤细的刷毛涂上,不仅要求图案正确,还要涂料均匀,所以通常由女工操作。为了捋顺刷毛,需要不时地用舌头去舔一下,在这个过程中镭涂料不可避免地从口进入人体。
美国镭业公司(United States Radium Corp.)自1917年开始,招聘了大量女工从事这一工作。涂镭导致长期工作的女工们镭中毒,下颌骨坏死脱落,多发肿瘤,她们被称为“镭姑娘”。
格雷丝·弗赖尔(Grace Fryer,1899—1933)就是一位镭姑娘,她的父亲是工会代表,她也是积极选举的呼吁者。她带头与4名女孩在1927年提交了诉状,要求厂家赔偿125万美元。居里夫人也认为,“如果镭进入女孩们的体内,那一切都太晚了”。
1928年6月,双方和解。5名女孩每人获得1万美元,镭业公司还承担了诉讼及律师费用。女孩们还获得每年6000美元的补偿(在她们死亡前),但她们并没有享用几年。
科学家、冶金工程师詹姆斯·道格拉斯(James Douglas,1837—1918)的女儿患上乳腺癌,手术无效。虽然到欧洲进行了镭治疗,但仍于1910年去世。道格拉斯从此致力于镭治疗肿瘤事业。他于1913年在美国政府支持下成立了镭研究所,在科罗拉多州新发现的铀矿中提取镭,打破了奥地利对镭的垄断。道格拉斯深信镭可以治愈肿瘤,与居里夫人一样,他在自己办公桌上长年放着一瓶发光的镭。1918年,他因白血病去世。
在去世前一年,他捐赠了3.75克镭给美国癌症和相关疾病治疗纪念医院(Memorial Hospital for the Treatment of Cancer and Allied Diseases),即原来的纽约癌症医院(New York Cancer Hospital)。
医院的物理学家焦阿基诺·法伊拉(Gioacchino Failla,1891—1961)是居里夫人的学生。他在医院的地下室构建了一个提取镭的装置。1921年,居里夫人访问美国,专程到医院考察了这一装置。
到1926年,该医院成为世界上收集镭元素最多的地方,拥有9克镭,被称为“镭医院”。而医院的詹姆斯·尤文(James Ewing,1866—1943)团队一直在使用镭治疗肿瘤。镭姑娘一案的律师专门写信,要求尤文为镭的致癌性作证。
镭姑娘事件直接促成了美国《劳工法》的颁布,提出了职业病的概念。但是,镭姑娘用生命和健康为代价,并没有引起社会对镭的警觉。并且,镭在医学领域的应用同样也是花样百出,镭止痛片、镭消炎粉、镭眼药水、镭痤疮膏、镭避孕栓……无论内服还是外用的药品,只要添加镭就成了万能药。
哈佛大学在读学生威廉·约翰·阿洛伊修斯·贝利(William John Aloysius Bailey,1884—1949)看到了机会,果断退学,推出专利药品“镭雷神”(Radithor, Thor指北欧神话中的雷神)。
镭雷神饮料
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这种药物就是简单地把镭溶入水中。他成立的贝利镭实验室(Bailey Radium Laboratories)郑重承诺,如果有人发现该产品没有放射性,会得到1000美元奖金。贝利在产品质量方面是认真的,不过,他在产品疗效方面,宣称该产品有止痛、促愈,提高身体机能等作用,甚至还能刺激内分泌实现返老还童,这就有待证实了。而镭元素本身仿佛拥有源源不断的能量,似乎脱离热力学定律的限制,让人难免遐想,受到吸引。而凡为“镭雷神”开处方的医生均可拿到17%的回扣,短短几年,贝利就积累了大量财富。
1927年,耶鲁大学的校友、高尔夫球运动员埃本·拜尔斯(Eben Byers)在一次出席哈佛大学-耶鲁大学的比赛后摔伤,开始使用该产品。他每天服用三瓶,连续两年,结果下颌坏死,牙齿脱落,头痛难耐,颅骨出现空洞,1932年在纽约医院去世。报纸这样报道:“镭雷神很妙,喝了下巴掉。”(The radium water worked fine until his jaw came off)
镭雷神随即被叫停,FDA开始严查放射性食品、药物和仪器。镭的热度终于消退,而科学界也开始品尝X射线带来的苦果。当伦琴夫人看到自己手的X射线片时,她内心恐惧:“我好像看到了死亡。”
爱迪生与助手克拉伦斯·麦迪逊·达利(Clarence Madison Dally,1863—1904)研究了数千种材料在X射线照射下发出荧光的能力,发现钨酸钙最明显。1896年3月爱迪生发明了荧光观察管,后来被用于医用X射线的检验。爱迪生因放射线造成眼睛损伤,终止了自己对X射线的研究,他把这一任务交给了助手达利。达利因放射损伤,手部残疾,截去了整个左臂和右手四个手指,最后失去了胳膊,不久后去世。
美国康奈尔医学院的阿尔伯特·C.盖泽尔(Albert C. Geyser)曾因X射线研究受过损害,但他在1908年发明了一种改良X射线管,用铅材料做了必要的遮挡,他称之为“康乃尔管”,并号称安全无害。以此为基础,他发明了一种X射线脱毛设备——“发系统”(Tricho System),面向全国销售。不过,虽然这一产品引起的急性不良反应减少,但长期的辐射危害依旧存在。
1929年,美国医学协会提醒其成员注意“发系统”引起的皮肤损伤,并收集了几十个案例——大多数受害者是18~30岁的年轻女性。1930年,面临数百万美元赔偿官司的盖泽尔公司破产了。到了20世纪40年代,许多曾经接受过X射线脱毛的女士开始患上皮肤癌,陆续去世。
1936年4月4日,在德国汉堡圣乔治医院的花园里,揭幕了一座X射线的纪念碑,它是德国伦琴射线学会建成的,为了缅怀和哀悼世界最早的X射线事业献身者。石碑上有15个国家169位科学家、医生、护士和技师的名字,到1959年,增加到350人,他们都是为科学而献身的悲壮英雄。