科學(xué)史上不乏偶然發(fā)現(xiàn)的記錄。一些科學(xué)家在研究過程中外里，原本探尋的是某種預(yù)期的目標(biāo)疏虫，由于偶然事件的發(fā)生永罚，得到的卻是某種完全意外的結(jié)果，正所謂“有心栽花花不開卧秘，無心插柳柳成蔭”呢袱，他們“歪打正著”獲得了重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，在科學(xué)界傳為佳話翅敌。
倫琴“偶然發(fā)現(xiàn)”X射線
19世紀(jì)下半葉羞福，一些物理學(xué)家研究氣體的放電過程。德國物理學(xué)家倫琴自1895年起蚯涮，在實(shí)驗(yàn)室里研究陰極射線管中的氣體放電過程治专。在他之前，已有人做過這方面的實(shí)驗(yàn)研究遭顶，德國的勒納德發(fā)現(xiàn)陰極射線有很強(qiáng)的穿透能力张峰，他認(rèn)為這是一種電磁波；英國的克魯克斯也研究過陰極射線棒旗，認(rèn)為是這一種粒子流挟炬。
倫琴認(rèn)為，他們的研究中有些問題還有待解決嗦哆。他重復(fù)了這些人的實(shí)驗(yàn)谤祖。為防止陰極射線管內(nèi)的光線漏出，他用硬紙板和錫箔把管子包起來老速。1895年11月8日晚粥喜，倫琴發(fā)現(xiàn)了一個(gè)意外現(xiàn)象：在接上高壓電流時(shí)，在1米以外的一個(gè)涂有氰亞鉑酸鋇的熒光屏上發(fā)出微弱的閃光橘券，而切斷電源额湘，熒光就消失。
這一發(fā)現(xiàn)使他十分驚奇旁舰。他全神貫注地重復(fù)實(shí)驗(yàn)锋华，把熒光屏一步步移開，發(fā)現(xiàn)即使在2米左右箭窜，屏上仍有熒光出現(xiàn)毯焕。倫琴確信，這一新奇的現(xiàn)象已無法用陰極射線的性質(zhì)加以解釋，因?yàn)殛帢O射線只能在空氣中行進(jìn)幾厘米纳猫，不能使從1米到2米遠(yuǎn)的熒光屏閃光婆咸。
倫琴對(duì)這一新發(fā)現(xiàn)緊追不放。他設(shè)想芜辕，當(dāng)陰極射線撞擊玻璃壁時(shí)尚骄，可能會(huì)形成一種未知的射線，透過玻璃射在熒光屏上侵续，激發(fā)出熒光倔丈。他竭盡全力要得出“完整無瑕的結(jié)果”。為此状蜗，他一連在實(shí)驗(yàn)室里忘我地工作了6周需五。
經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，他發(fā)現(xiàn)诗舰，金屬片放在陰極射線管與熒光屏之間，在屏上有金屬片投射的陰影训裆，說明這種未知的射線不能穿過金屬片眶根；拿走金屬片，放上不透光的木片和紙片等边琉，在屏上幾乎沒有陰影属百，表明射線能穿過這類物質(zhì)。倫琴確認(rèn)這是一種新的射線变姨，因其性質(zhì)不明族扰，暫名為“X射線”。
12月22日定欧，倫琴做了一個(gè)十分有趣的實(shí)驗(yàn)渔呵，他請(qǐng)夫人到實(shí)驗(yàn)室來，請(qǐng)她把手放在用黑紙包嚴(yán)的照相底片上砍鸠，然后用X射線照相扩氢。由于射線對(duì)肌肉和骨骼的穿透不一樣，在顯影后爷辱，看到了倫琴夫人的手骨像录豺，手指上的結(jié)婚戒指也十分清晰。這是一張有歷史意義的極其珍貴的照片饭弓。
12月28日双饥，倫琴向《維爾茨堡物理醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)刊》提交論文“論一種新的射線”，把他的新發(fā)現(xiàn)公之于眾弟断。1896年1月5日咏花，維也納《新聞報(bào)》率先做了報(bào)道，引起了人們的驚奇阀趴，世界各地許多實(shí)驗(yàn)室都開動(dòng)了儀器迟螺，重復(fù)倫琴的實(shí)驗(yàn)冲秽，并向民眾做示范。這一年矩父，全世界發(fā)表了近百篇關(guān)于X射線研究的論文和報(bào)告锉桑，一門新的學(xué)科——X射線學(xué)——應(yīng)運(yùn)而生，這展示了科學(xué)研究新的未知領(lǐng)域窍株，把人們的注意力引向更廣闊的天地民轴，拉開了現(xiàn)代科學(xué)革命的序幕。
倫琴說球订，他是“偶然發(fā)現(xiàn)射線穿過黑紙的”后裸。誠然，倫琴做出重大發(fā)現(xiàn)多少帶有偶然性冒滩，但在偶然中卻有必然性微驶。是倫琴而不是其他人做出了這一發(fā)現(xiàn)，是因?yàn)樗哂袖J利的探索目光开睡、追究意外現(xiàn)象鍥而不舍的精神因苹、周密細(xì)致的觀察能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。倫琴所具備的科學(xué)素養(yǎng)篇恒，也是他成功的重要原因扶檐。
早年他在吉森大學(xué)工作期間，深入研究了電磁學(xué)和光學(xué)胁艰，根據(jù)電動(dòng)力學(xué)理論發(fā)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)款筑。他受過成為一名工程師的嚴(yán)格訓(xùn)練，養(yǎng)成了自己動(dòng)手制造實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器的習(xí)慣腾么，并善于利用儀器進(jìn)行觀察奈梳、獲得高精度的結(jié)果。他具備了必需的數(shù)學(xué)手段和以直觀形式提出物理思想和理論的能力解虱。
倫琴因發(fā)現(xiàn)X射線榮獲1901年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)颈嚼，這是第一屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)！
柏林科學(xué)院在給倫琴的賀信中指出：“科學(xué)史告訴我們饭寺，在每一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)中阻课，功勞和幸運(yùn)獨(dú)特地結(jié)合在一起。在這種情況下艰匙，許多外行人也許認(rèn)為幸運(yùn)是主要的因素限煞。但是，了解您的創(chuàng)造個(gè)性特點(diǎn)的人將會(huì)懂得员凝，正是您署驻，一位擺脫了一切成見的、把完善的實(shí)驗(yàn)藝術(shù)與最高的科學(xué)誠意和注意力結(jié)合起來的研究者，應(yīng)當(dāng)?shù)玫阶龀鲞@一偉大發(fā)現(xiàn)的幸福旺上∑柯欤”
戴維森從“意外的”實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)電子波的存在
20世紀(jì)初，美國西方電氣公司買了一種新式真空三極管的專利宣吱，以改進(jìn)長(zhǎng)途電話通信窃这。這種三極管的電子發(fā)射源是用涂敷氧化物的鉑絲做的。不久征候，美國通用電氣公司發(fā)明了用鎢絲作為陰極的真空三極管杭攻，并申請(qǐng)真空三極管的專利。
通用電氣公司提出訴訟疤坝，聲稱自己的三極管是真正的高真空管兆解，而西方電氣公司的三極管真空度不高，里面有殘余空氣跑揉，依靠空氣中的陽離子轟擊涂敷氧化物的燈絲才能引起陰極發(fā)射電子锅睛。
這場(chǎng)官司延續(xù)了好幾年。西方電氣公司一邊打官司历谍，一邊做實(shí)驗(yàn)探究三極管的電子發(fā)射機(jī)理现拒。公司實(shí)驗(yàn)室（后來的貝爾實(shí)驗(yàn)室）的戴維森和助手革末測(cè)試了陽離子轟擊涂敷氧化物發(fā)射出的電子量，證明了鉑絲發(fā)射電子與陽離子的轟擊根本無關(guān)扮饶。
美國最高法院最終判西方電氣公司勝訴具练，擁有真空三極管的專利權(quán)乍构。
之后甜无，戴維森和革末繼續(xù)研究電子管里的電子輻射問題。1925年的一天哥遮，他們用電子束轟擊放在真空系統(tǒng)里的鎳靶岂丘，突然一個(gè)盛放液態(tài)空氣的容器因放置不當(dāng)?shù)沟卣眩簯B(tài)空氣蒸發(fā)眠饮，鉆進(jìn)了真空系統(tǒng)奥帘，那塊鎳靶立即被氧化。
他倆長(zhǎng)時(shí)間地進(jìn)行熱處理以凈化鎳靶表面仪召，待表面的氧化膜去除后寨蹋，再裝回真空管中。重新啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)扔茅，他們發(fā)現(xiàn)了奇異的現(xiàn)象：投射到鎳靶上的電子束強(qiáng)度會(huì)隨著鎳靶的取向而變化已旧；在某些取向上，強(qiáng)度達(dá)到最大值召娜。這種現(xiàn)象很像一束波繞過障礙物時(shí)發(fā)生了“衍射”运褪。
戴維森深感困惑，因?yàn)樵缭?897年，英國物理學(xué)家湯姆孫（J. J. Thomson）已經(jīng)證實(shí)：電子是一種帶負(fù)電的微粒秸讹，現(xiàn)在怎么又變成了“波”呢檀咙？
1926年夏天，戴維森到英國劍橋參加學(xué)術(shù)活動(dòng)時(shí)璃诀，結(jié)識(shí)了一些物理學(xué)家弧可，其中有德國著名的物理學(xué)家玻恩。戴維森對(duì)玻恩提起了自己的實(shí)驗(yàn)文虏，玻恩向他介紹了新的“物質(zhì)波”理論侣诺，這是法國物理學(xué)家德布羅意在1924年提出的：包括電子在內(nèi)的一切微觀粒子既有波動(dòng)性又有粒子性，概括為“波粒二象性”氧秘。另外年鸳，德布羅意還給出了粒子的波動(dòng)性和粒子性的關(guān)系式。
玻恩認(rèn)為丸相，戴維森得到的“意外”實(shí)驗(yàn)結(jié)果搔确，很可能是由于鎳的晶格引起電子的衍射而引起的，這或許是確認(rèn)物質(zhì)波存在的一個(gè)證據(jù)灭忠。
戴維森深受啟發(fā)膳算，他想起那回?zé)崽幚肀谎趸逆嚢斜砻娴倪^程，始料未及的弛作，熱處理竟會(huì)使鎳發(fā)生了變化：它原先由無數(shù)小晶體構(gòu)成涕蜂，處理后成了大塊的單晶體，使電子發(fā)生了衍射映琳。戴維森回國之后机隙，開始以更仔細(xì)的實(shí)驗(yàn)證實(shí)電子波的存在。
戴維森與革末在實(shí)驗(yàn)中萨西，把一個(gè)長(zhǎng)12.70厘米有鹿、高5.08厘米的裝置密封在玻璃泡里，其真空度為1.33×10-6帕斯卡谎脯。電子收集器是個(gè)雙層的用石英絕緣的法拉第圓筒葱跋，兩層加反向電壓，收集器可以在一個(gè)固定平面中圍繞電子束的入射點(diǎn)旋轉(zhuǎn)源梭，散射角在20°~90°的范圍內(nèi)娱俺，用一只靈敏電流計(jì)來測(cè)量不同方向上被反射的電子電流強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)時(shí)使電子槍的熱鎢帶發(fā)射電子废麻，用電場(chǎng)把電子加速到所需要的速度荠卷，再通過準(zhǔn)直孔徑形成窄細(xì)的電子束，投射到一個(gè)經(jīng)過研磨和腐蝕制備的單晶鎳的表面上脑溢，晶體可以繞與入射電子束一致的軸旋轉(zhuǎn)僵朗。
他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中認(rèn)真觀測(cè)了散射電子束的強(qiáng)度與散射角之間的關(guān)系赖欣。1927年1月他們利用散射電子束的強(qiáng)度最大值與散射角之間的定量關(guān)系，計(jì)算出了電子的德布羅意波長(zhǎng)验庙，與用德布羅意關(guān)系算出的結(jié)果一致顶吮。
幾乎與此同時(shí)，英國湯姆孫的兒子小湯姆孫（G.P.Thomson）在不知道戴維森實(shí)驗(yàn)的情況下粪薛，也進(jìn)行了類似的實(shí)驗(yàn)悴了，他用一束窄陰極射線，使快速電子穿過金屬薄膜违寿，在金屬膜后面的照相底片上留下了環(huán)狀的衍射圖樣湃交。他的實(shí)驗(yàn)與戴維森的實(shí)驗(yàn)，異曲同工藤巢，殊途同歸搞莺，都證明了電子波的存在，確認(rèn)了電子的“波粒二象性”掂咒。
1937年才沧，戴維森和小湯姆孫因發(fā)現(xiàn)電子的在晶體中的衍射現(xiàn)象而共獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
休伊什和貝爾“出人意料”探測(cè)到脈沖星
英國劍橋卡文迪許實(shí)驗(yàn)室射電天文小組的休伊什自20世紀(jì)50年代起绍刮，利用星光閃爍現(xiàn)象來研究地球大氣結(jié)構(gòu)温圆，測(cè)出電離層的一系列數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了上電離層風(fēng)的存在孩革，風(fēng)速為每秒100米至300米岁歉。在60年代，他進(jìn)一步研究太陽風(fēng)膝蜈。太陽風(fēng)是由太陽噴發(fā)的高速帶電粒子流锅移，當(dāng)它強(qiáng)勁地吹過行星際空間，同樣會(huì)使射電源的信號(hào)出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象彬檀。
休伊什研制了一種新式閃爍射電望遠(yuǎn)鏡帆啃，以進(jìn)一步觀測(cè)太陽風(fēng)瞬女。1963年美國帕洛瑪天文臺(tái)的馬丁·施密特發(fā)現(xiàn)類星體窍帝，休伊什期望自己的這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡也能發(fā)現(xiàn)新的類星體和射電星系。
他用2048個(gè)全波偶極天線擺成一個(gè)長(zhǎng)方形矩陣诽偷，接收面積為1.8萬平方米坤学，矩陣具有高靈敏度和高時(shí)間分辨率，在大于0.1秒時(shí)間內(nèi)信號(hào)強(qiáng)度如發(fā)生變化报慕，都能準(zhǔn)確地記錄下來深浮。他使用了4臺(tái)接收機(jī)，同時(shí)接受來自4個(gè)不同天區(qū)的信號(hào)眠冈。
1967年7月飞苇，休伊什的這架射電望遠(yuǎn)鏡投入巡天觀測(cè)菌瘫。
望遠(yuǎn)鏡對(duì)整個(gè)天空掃視一遍需4天時(shí)間，由于與射電望遠(yuǎn)鏡天線配套的計(jì)算機(jī)還未安裝布卡，收到的信號(hào)記錄在紙帶上雨让，每天輸出的記錄紙帶長(zhǎng)達(dá)30米。對(duì)海量的信號(hào)進(jìn)行處理忿等，是一件非称苤遥枯燥的工作，工作量十分浩大贸街，休伊什把這項(xiàng)任務(wù)交給24歲的女研究生喬瑟林·貝爾庵寞。
貝爾每隔4天就必須整理近122米長(zhǎng)的記錄紙帶，她要一點(diǎn)一點(diǎn)地審視記錄紙帶薛匪，既要從紙帶上分離出地球上人類發(fā)出的各種無線電信號(hào)捐川，又要把真正由射電體發(fā)出的射電信號(hào)標(biāo)示出來。
這一年10月份的一天逸尖，貝爾從紙帶上發(fā)現(xiàn)了一個(gè)波長(zhǎng)約1.27厘米的特殊信號(hào)属拾，以前的紙帶上是否也有這樣的信號(hào)呢？貝爾仔細(xì)地審查一下以往的記錄冷溶，發(fā)現(xiàn)最早在8月6日出現(xiàn)過這種奇怪的信號(hào)渐白，到9月底為止，已記錄到6次之多逞频。她把這一情況報(bào)告給休伊什纯衍，休伊什指示她改用新安裝的時(shí)間分辨率很高的快速記錄儀記錄下信號(hào)。
到11月底苗胀，貝爾發(fā)現(xiàn)這是一種短暫的脈沖襟诸，其周期為1.33728秒，而且很有規(guī)律基协，出現(xiàn)的間隔是23小時(shí)56分歌亲，這正好是恒星周日視運(yùn)動(dòng)的時(shí)間間隔。
這個(gè)發(fā)現(xiàn)出人意料澜驮，為慎重起見陷揪，休伊什寫信給全英國的天文研究小組，詢問他們是否有類似的發(fā)現(xiàn)杂穷，回答是否定的悍缠。
休伊什起初認(rèn)為，這種脈沖是人為的耐量，沒有什么自然物體可以保持其周期振動(dòng)如此快速且又準(zhǔn)確飞蚓，是不是在遙遠(yuǎn)星球上的“外星人”以某種方式在尋呼呢？小組的成員很振奮廊蜒、并為“外星人”起了一個(gè)很好聽的名字——“小綠人”趴拧。
貝爾對(duì)“小綠人”的說法不以為然溅漾。她認(rèn)為，這種射電天體有固定的位置著榴，天線接收的方向和速度也都不變樟凄，不像是“小綠人”所為。如果是“小綠人”所為兄渺，那么它們居住的行星的運(yùn)行會(huì)影響信號(hào)的速度缝龄，進(jìn)而產(chǎn)生所謂的“多普勒頻移”，但幾個(gè)月的觀測(cè)并未發(fā)現(xiàn)這種效應(yīng)挂谍。
貝爾接著又發(fā)現(xiàn)3個(gè)輻射脈沖的天體叔壤，“小綠人”不可能在4個(gè)相距如此遙遠(yuǎn)的天體上同時(shí)使用同頻段發(fā)射射電信號(hào)。
1968年2月口叙，休伊什和貝爾等5人署名在《自然》雜志上發(fā)表了題為“對(duì)一個(gè)快速脈動(dòng)射電源的觀測(cè)”的報(bào)道炼绘，文中對(duì)發(fā)出輻射脈沖的天體作了嘗試性解釋，認(rèn)為它可能是物理學(xué)家預(yù)言的超級(jí)致密的脈沖星（中子星）妄田。
他們的設(shè)想很快得到了證實(shí)俺亮，做出了天文學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)，這個(gè)發(fā)現(xiàn)與類星體疟呐、星際分子脚曾、微波背景輻射被稱為20世紀(jì)60年代天體物理學(xué)的四大發(fā)現(xiàn)。這四大發(fā)現(xiàn)為天文學(xué)研究開辟了新的研究方向启具，而且對(duì)現(xiàn)代天體物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響本讥。
1974年，休伊什獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)鲁冯，這是天文學(xué)家第一次獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)拷沸。不少著名的科學(xué)家為喬瑟林?·貝爾沒能同時(shí)得獎(jiǎng)深表遺憾，然而他們充分肯定了貝爾在發(fā)現(xiàn)脈沖星的過程中發(fā)揮的至關(guān)重要的作用薯演。
機(jī)遇偏愛有準(zhǔn)備的頭腦
在科學(xué)探究過程中由于意外的事件導(dǎo)致科學(xué)上的新發(fā)現(xiàn)撞芍，稱為機(jī)遇。其最大的特點(diǎn)是意外性跨扮，這種意外性十分有意義：意外的偶然的發(fā)現(xiàn)會(huì)使研究遇到的難題迎刃而解序无；意外地發(fā)現(xiàn)的另一事物，或許會(huì)比原先要研究的事物更有價(jià)值好港，從而開辟了新的研究方向和目標(biāo)愉镰。
在科學(xué)史上米罚，當(dāng)某些重大發(fā)現(xiàn)公布之后钧汹，常有一些科學(xué)家后悔莫及——他們也曾遇到過類似的現(xiàn)象，可惜未予注意录择，與重大的發(fā)現(xiàn)失之交臂拔莱。在倫琴發(fā)現(xiàn)X射線之前碗降，克魯克斯和勒納德都發(fā)現(xiàn)在陰極射線管附近的密封照片被感光的現(xiàn)象，卻沒有重視塘秦。與此相反讼渊，倫琴抓住了偶然現(xiàn)象并追蹤不放，從而發(fā)現(xiàn)了未知射線尊剔。
如何才能抓住機(jī)遇獲得成功呢爪幻？法國微生物學(xué)家巴斯德說得好：“在觀察的領(lǐng)域里，機(jī)遇只偏愛那些有準(zhǔn)備的頭腦须误“じ澹”
這里，“有準(zhǔn)備”的含義主要是：一要有哲學(xué)素養(yǎng)方面的準(zhǔn)備京痢，深刻理解偶然性與必然性之間的辯證關(guān)系奶甘，認(rèn)識(shí)到偶然性背后可能隱藏著某種必然性，抓住偶然性去揭示其事物內(nèi)在的必然性或規(guī)律性祭椰、有可能做出科學(xué)發(fā)現(xiàn)臭家；二是有及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題的認(rèn)識(shí)能力上的準(zhǔn)備，要具有廣博的知識(shí)背景方淤、開放的思路钉赁、活躍的思想、敏銳而深刻的洞察力和分析批判能力携茂。
來源：世界科學(xué)
原標(biāo)題：“歪打正著”獲得的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)｜科學(xué)史
