Buntownik bez matury, fizyk od siedmiu boleści i pierwszy noblista z dziedziny fizyki. Poznajcie bliżej pana Roentgena

Gdyby szwajcarska Politechnika w Zurychu, jak inne XIX-wieczne uczelnie, wymagała już matury od kandydatów na studentów, prawdopodobnie świat nigdy nie usłyszałby o Roentgenie, a niezwykłe promieniowanie X jeszcze za jego życia nie byłoby nazywane promieniowaniem rentgenowskim.

To już 13. odcinek cyklu: "Pogromcy chorób". Ponieważ nie należymy do wyznawców fatalnych dat i liczb, nie zakładamy, że okaże się pechowym. Piszemy w nim o pacjentach, bohaterskich lekarzach, pokręconych ścieżkach prowadzących do znalezienia antidotum... Opowiadamy, jak błogosławiona Dorota z Mątew walczyła z morowym powietrzem, o chłopcu, który zbierał kości skazańców, by poszerzać wiedzę o anatomii, a także dlaczego wciąż nie można lekceważyć gruźlicy. Ku pokrzepieniu serc i nauce. Człowiek bywa bezradny wobec natury, ale może więcej, niż zazwyczaj sądzimy. Ludzki upór i praca bywają nagrodzone, a czasem po prostu mamy szczęście lub pomaga nam przypadek. 

Wciąż niezastąpiony wynalazek

Badanie rtg do lamusa? Nic bardziej błędnego. Promieniowanie X, znane dziś bardziej jako promieniowanie rentgenowskie, wciąż jest niezastąpione w medycynie, choćby do oceny urazów kości: tanie i stosunkowo bezpieczne. Nie wyeliminowały go badania usg czy rezonans magnetyczny. Nowoczesna tomografia komputerowa wykorzystuje zresztą promienie rentgena i w przypadku wielu schorzeń wciąż jest bardziej miarodajna od rezonansu. Okazała się choćby nieoceniona w diagnozowaniu covidu.

Więcej na ten temat:

Kiedy tomografia jest lepsza od rezonansu czy usg?

Promieniowanie rentgenowskie znajduje też zastosowanie na lotniskach (prześwietlenie bagażu) czy w archeologii (w pracach poszukiwawczych i prześwietleniach eksponatów bez ich uszkodzenia).

Zdążyć przed Teslą

A jak to wszystko się zaczęło? Promieniowanie rentgenowskie prawdopodobnie świat poznałby i bez Wilhelma Roentgena (1845-1923), niemieckiego uczonego, który ich obserwacje rozpoczął na początku listopada 1895 roku, podczas eksperymentów z lampami katodowymi. Powszechnie nieznane wcześniej promienie powstały przez wyhamowywanie rozpędzonych elektronów (dla zainteresowanych - oryginalne opracowanie z 1925 roku kapitana Janusza Groszkowskiego, inżyniera elektryka: "Lampy katodowe oraz ich zastosowanie w radjotechnice"). Roentgen nazwał je promieniami X.

Od początku uczony miał świadomość znaczenia znaleziska i wiedząc, że inni naukowcy mogą mu deptać po piętach, zadbał, by świat jak najszybciej dowiedział się o epokowym odkryciu. Uznawany generalnie za flegmatyka uczony tym razem zadziałał z niepowtarzalną werwą. 28 grudnia 1895 roku wyniki swych badań wręczył sekretarzowi Towarzystwa Fizyko-Medycznego w Wurzburgu. Usilnie prosił go, by artykuł ukazał się jeszcze w numerze grudniowym, bez wcześniejszego okazania na zebraniu, co nigdy wcześniej nie było praktykowane. Ponieważ odkrycie opisał w sposób niezwykle zrozumiały i okrasił go szokującymi ilustracjami (w tym słynnym zdjęciem kości ręki małżonki), udało się. Artykuł zatytułowany: "Ueber eine neue Art von Strahlen" ukazał się w siedem dni po oddaniu do redakcji w Sitzungsberichte der Physikalisch-Medizinischen Gesellschaft zu Würzburg, a Wilhelm z dnia na dzień stał się bardzo sławnym człowiekiem.

Z kim ścigał się Roentgen? Choćby z Heinrichem Hertzem,Thomasem Edisonem czy angielskim fizykiem Williamem Crookesem, który badał efekty wyładowań elektrycznych w gazach szlachetnych. Ten zauważył choćby, że jeżeli umieści w pobliżu lampy kliszę fotograficzną, to ulega ona naświetleniu i pojawiają się na niej cienie przedmiotów. Efekt ten jednak nie wzbudził jego zainteresowania.

Najbliżej wyprzedzenia Roentgena był amerykański inżynier serbskiego pochodzenia Nikola Tesla, ten sam, który skutecznie konkurował z Edisonem, konstruując urządzenia wykorzystujące prąd przemienny (Edison uznawał tylko prąd stały) i wynalazł radio (patent przyznano mu pośmiertnie, wcześniej za twórcę radia uznając Guglielma Marconiego). W kwietniu 1887 roku Tesla rozpoczął eksperymenty z wysokimi napięciami i lampami próżniowymi. Opublikował wiele prac o udoskonalonych lampach z elektrodą. Umiał wytworzyć na tyle silne promieniowanie katodowe, że udało mu się zaobserwować jego negatywny wpływ na istoty żywe. Już w 1892 roku zdał sobie sprawę, że promienie katodowe mogą służyć do obserwacji wnętrza ciała człowieka i wykonał szereg fotografii. Gdy Wilhelm Roentgen ogłosił swoje odkrycie, Tesla przesłał mu wykonane przez siebie fotografie. (1)

Donos na kolegę? Zapomnijcie!

Nim Wilhelm Konrad Roentgen został jednym z najbardziej znanych uczonych w historii, musiał przejść oficjalną ścieżkę edukacyjną. Podobnie jak wielu wybitnych badaczy, choćby Louis Pasteur czy Harald zur Hausen (noblista, który dowiódł, że rak szyjki macicy to skutek zakażenia wirusowego), w szkole nie był orłem. Ten jedyny syn fabrykanta z Lennep (dziś dzielnica Remscheid, Niemcy) wykazywał pewne uzdolnienia w kierunku mechaniki, ale obowiązkowe przedmioty sprawiały mu wyraźną trudność. W szkole w Appeldoorn (Holandia, rodzice przenieśli się tam, gdy Wilhelm miał trzy lata) z fizyki uzyskał ocenę końcową "zeerslecht" (stopień dopuszczający). Niestety nie wiemy, czy nauczyciele Roentgena dożyli dnia, gdy właśnie z fizyki zdobył pierwszą w historii Nagrodę Nobla. Był to zresztą w ogóle pierwszy nobel.(2)

Szesnastoletni Wilhelm podjął naukę w Szkole Technicznej w Utrechcie (Holandia). Nie zagrzał tam miejsca. Wyrzucono go, gdy odmówił wskazania kolegi, który narysował karykaturę nauczyciela. Co więcej: "za niewłaściwą postawę" dostał tak zwany "wilczy bilet", czyli zakaz wstępu na jakąkolwiek uczelnię na terenie Niemiec i Holandii. (3) Nie zrobił matury i wydawało się, że utracił szansę na dalszą edukację.

Szczęśliwie Politechnika w Zurychu (Szwajcaria) przyjmowała kandydatów bez referencji czy matury. Trzeba było jedynie zdać dość trudne egzaminy wstępne. Roentgen wykorzystał tę możliwość i w listopadzie 1865 roku został studentem inżynierii mechanicznej. Przez trzy lata nie miał żadnych zajęć z fizyki, ale nauczył się konstruować skomplikowane urządzenia. Wreszcie jego stopnie pozwalały na opinię prymusa.

Podążając za mentorem

Istotną rolę w karierze przyszłego noblisty odegrał prof. August Kundt (1839-1894). Ten znakomity naukowiec prowadzący badania nad falami dźwiękowymi, a zarazem człowiek wielkiego serca i dydaktyk z powołania, zdołał przekonać Roentgena, żeby został jego asystentem na Uniwersytecie w Zurychu.

Kundt wprowadził mnie w fizykę i w ten sposób rozwiał wątpliwości i niepewności odnośnie mojej przyszłości

- wspominał potem Roentgen i podkreślał, że nauczyciel zrobił dla niego znacznie więcej. Poparł choćby jego przewód doktorski z fizyki teoretycznej.

Kiedy w 1870 roku Kundt objął katedrę fizyki na Uniwersytecie w Wurzburgu, Roentgen także się tam przeniósł. Asystując profesorowi, poznał technikę eksperymentu i metod pomiarowych, co okazało się bezcenne przy późniejszym odkryciu.

Nie rozpieszczać studentów

Już jako trzydziestolatek Wilhelm Roentgen został mianowany profesorem fizyki i matematyki na Akademii Rolniczej Hohenheim w Wirtembergii. Cztery lata później został profesorem zwyczajnym fizyki doświadczalnej na Uniwersytecie w Giessen w Hesji. 

Od 1888 roku piastował stanowisko fizyka oraz dyrektora w nowym Physikalische Instytut Uniwersytetu im. Juliusa Maximiliana w Wurzburgu. Niewątpliwie był wykładowcą nietuzinkowym, chociaż w ocenie studentów - niemiłosiernie przynudzającym. Zajęcia zawsze prowadził we fraku, a swoim wąsom i brodzie "pozwalał rosnąć wolno". Jego wykłady były skrupulatnie przygotowane, ale monotonne. Egzaminy? "Przerażające". Motto Roentgena - nauczyciela:

Nie rozpieszczać studentów. Pozwolić każdemu znaleźć własną drogę do rozwiązania trudności.

Oddając się zajęciom dydaktycznym, nie zaniedbał pracy naukowej. Dokonał wielu odkryć, badając ciecze, elektrolity, wpływ ciepła na rozszerzalność substancji.

Niewiele wiemy o kluczowej pracy nad promieniami X. Od pierwszych obserwacji do wiążących wniosków upłynęło zaledwie siedem tygodni. Roentgen pracował wówczas sam. Polecił w testamencie, by nikomu nie udostępniać jego notatek. Zgodnie z jego wolą wszystkie papiery, notatki, a nawet książki z laboratorium, zostały spalone.

Wiadomo jednak, jak powstało słynne zdjęcie, dokumentujące odkrycie Roentgena. W niedzielę 22 grudnia 1895 roku, po kolacji, Roentgen zaprosił żonę Annę Berthę (używała głównie drugiego imienia) do swego laboratorium, Już to było niezwykłe, bo nigdy przedtem ani ona, ani ich adoptowana córka, nie miały do niego wstępu. W pracowni Roentgen położył lewą dłoń żony na drewnianej kasecie zawierającej płytę fotograficzną. Na czwartym palcu Bertha miała złoty pierścionek. Następnie umieścił lampę Crookesa powyżej dłoni i włączył prąd. Czas naświetlania wynosił około 15 minut. Poprosił żonę, aby poczekała, aż on wywoła płytę. Po kilku minutach przyniósł ją, jeszcze mokrą:

Zobacz, tu jest zdjęcie twojej dłoni, wykonane za pomocą moich nowych promieni X

- miał powiedzieć tryumfalnie.

Reakcja żony?

Właśnie zobaczyłam własną śmierć!

- krzyknęła, obróciła się na pięcie i uciekła z pracowni męża.(4)

Tak powstało pierwsze na świecie zdjęcie rentgenowskie części ciała ludzkiego.

Niech świat się dowie

Wilhelm Roentgen nie miał złudzeń. Czasopismo, w którym wymusił szybką publikację, nie było wydawnictwem liczącym się w świecie naukowym. Było oczywiste, że bez autoreklamy na sławę nie ma co liczyć. Za własne pieniądze zrobił więc kopie artykułu, dołączył zdjęcia i rozesłał go do znajomych uczonych w kraju i za granicą (między innymi z Nowego Jorku, Wiednia i Paryża). Opłaciło się. Przedruki ukazały się wkrótce w prestiżowych tytułach, jak: "Frankfurter Zeitung", "Lancet", "British Medical Journal", "Nature", "Times" czy "Science”.

Osobiście Roentgenowi pogratulowali: Thomas Edison, Albert Einstein, Maria Skłodowska-Curie, a nawet cesarz Niemiec Wilhelm II, który odznaczył uczonego prestiżowym Orderem Korony Pruskiej II klasy. 

Potem posypały się wszelkiego rodzaju zaszczyty, odznaczenia, medale, tytuły, ale z natury skromny Roentgen nie zawsze je przyjmował. Był pierwszym uczonym, który odmówił przyjęcia tytułu szlacheckiego "von", jaki nadało mu Księstwo Bawarii, chociaż z entuzjazmem przyjął honorowe obywatelstwo swego rodzinnego miasta Lennep. Nie zdecydował się na odczyt podczas wręczenia Nagrody Nobla. Przy każdej okazji podkreślał dokonania poprzedników - innych badaczy promieniowania katodowego. Poza epizodem z artykułem, nie zabiegał o rozgłos. Niechętnie odrywał się od swej pracy. Do końca żył skromnie, a nawet oszczędnie.

Imponujący kręgosłup moralny

Promieniowanie X wywoływane przez ostro hamujące elektrony, odkrył człowiek, który w istnienie elektronów nie wierzył. Uparcie bronił ówcześnie obowiązującej fizyki klasycznej, chociaż sam zapoczątkował nowe rozdanie w tej nauce. I ten upór to właściwie jedyna wyraźna wada, jaką historia wytyka uczonemu.

Roentgen przez całe życie pozostał wierny swoim zasadom, zarówno naukowym, jak i moralnym. Jest budujące, że uczciwość i prostolinijność jednak nie przeszkodziły mu w wielkiej karierze. Chociaż go do tego namawiano, nigdy nie opatentował swojego wynalazku. Uważał bowiem, że "wszelkiego rodzaju odkrycia winny należeć do całej ludzkości". Pieniądze otrzymane w ramach Nagrody Nobla przekazał Uniwersytetowi w Wurzburgu na dalsze badania naukowe.

Z żoną Berthą spędził prawie pół wieku (małżeństwem byli przez 47 lat) i opiekował się nią do końca, chociaż nie był to łatwy związek. Bertha niemal całe dorosłe życie uskarżała się na bliżej nieokreślone dolegliwości. Roentgen robił jej zastrzyki z morfiny, od której najpewniej była uzależniona.

Pod koniec pierwszej wojny światowej, gdy w Niemczech panował głód, przyjaciele z Holandii przysyłali starzejącemu się uczonemu masło i cukier. Ten uważał "za rzecz niegodną osobisty dostatek wśród ogólnej nędzy". Wycieńczony, niedożywiony, oddawał wszystkie holenderskie przesyłki do społecznego podziału, czego omal nie przypłacił życiem.

Życie dało mu dużo, lecz on dał nam więcej niż sam otrzymał. Iskra w jego umyśle zapaliła światło, które rozjaśniło ciemne ścieżki nauki. Nieśmiertelną jest jego praca; nieśmiertelny jest on sam

- o Roentgenie - Rudolph Grashey (1876-1950) – jeden z pionierów radiologii.

Co ciekawe: nagrody i honory przypadały Roentgenowi jeszcze długo po śmierci. Od listopada 2004 roku pierwiastek chemiczny znany wcześniej jako unununium oficjalnie otrzymał nazwę roentgen (Rg).

Zobacz wideo

Przypisy:

  1. Maja Hrabak, Ranka Stern Padovan, Marko Kralik, David Ozretic, Kristina Potocki, "Nikola Tesla and the Discovery of X-rays", "RadioGraphics", 28 (4), 2008, s. 1189–1192.
  2. Wszystko na ten temat na oficjalnej stronie Nagrody Nobla: The Nobel Prize in Physics 1901
  3. Krzysztof Besztak, Grzegorz Jezierski, "Wilhelm Konrad Roentgen – wielki człowiek i naukowiec", Wiadomości Uczelniane Politechniki Opolskiej, Aktualności, Popularyzacja wiedzy/ 6 957, 27.03.2015
  4. Ula Idzikowska, "Ręka pani Röntgen", Tygodnik Powszechny, 18.11.19