說明：這是早年發在科學網博客的一篇文章，后刊發在《科技中國》2017年第1期，網上又有未被告知的轉發。現重貼于此。

布隆德洛

近年來，世界各國科研不端行為不斷發生，引起了人們對于科研工作者的科研道德和科研誠信的擔憂。認定科研不端行為，有狹義與廣義之分。狹義的科研不端包括全世界公認的捏造、作假和剽竊等嚴重行為，這種科研行為導致的結果被人們稱為“欺詐的科學”。廣義的科研不端還包括人的疏忽大意造成錯誤陳述等性質的科研行為。這后面一種科研不端行為，有的人叫做“科研不當行為”，這種科研不當造成的結果是“病態的科學”“壞的科學”。科學史上記錄了不少科研不端和科研不當的事件。法國著名科學家布隆德洛發現N射線的過程就是20世紀初發生的最著名的科研不當事件。本文簡單描述這一段科學史，N射線(Nancy ray）如何從新射線（New ray）到不存在的射線（No ray）。

1 前奏：射線輩出的年代

進入20世紀的前后5年，是物理學快速發展的活躍時期，出現了一個又一個重大的成果和驚人的發現。

1895年11月，德國科學家倫琴（W.Rongtgen）發現了X射線。這一年，倫琴51歲。

1896年，荷蘭科學家塞曼(P.Zeeman)發現了塞曼效應。

1896年，法國科學家貝克勒爾(A.H.Becquerel)觀察到了鈾射線即放射性。隨后，居里夫婦闡明放射性是某些元素的一種特性。

1897年，英國科學家湯姆孫(J.J.Thomson)發現了電子。

1898年，新西蘭籍科學家盧瑟福發現兩種放射性射線：α射線和β射線。

1900年，法國科學家維拉德（P. Villard）發現了γ射線。

1900年，德國科學家普朗克(Plank)首次提出量子概念。

1905年，愛因斯坦（Einstein）提出光量子假設，發表關于狹義相對論的論文。

因為X射線發現引起的射線研究、因為放射性發現引起的輻射研究，成為20世紀前后幾年物理學研究的熱點前沿。物理學家們紛紛加入到這一領域，希望能在這一淘金潮中有大的收獲。

在這期間，法國科學家布隆德洛（Rene Blondlot）發現N射線的故事，成為科學史上一段令人噓唏不已的插曲。

2 布隆德洛并非等閑之輩

布隆德洛教授是位于法國東北部的南錫大學物理系的主任，雖然科學成就說不上特別重大，但足夠令人尊敬。他的物理學成就包括測定電線中電流的速度與光速接近，設計了驗證無線電波和X射線的極性和速度的精巧實驗。

雖然X射線被發現了多年，但對于X射線是像γ射線那樣的粒子流，還是像可見光和無線電那樣的波，物理學家并沒有完全弄清楚。布隆德洛設計了這樣的實驗：陰極管發射X射線，讓其通過充電電場，并在偏離X射線直線路徑的地方，放置了一個探測器。如果X射線是一種波，電場會讓X射線的路徑發生偏離，并將射線發送到旁邊的探測器上，導致探測器內部產生火花并變亮。布隆德洛通過這一實驗，成功地證實了X射線是一種波。

在這些實驗過程中，布隆德洛得到自己的科學名聲，也不慎走上了科學歧途。

3 N射線的誕生

科學探索是無止境的。布隆德洛在科學道路上看到了美麗的風景，但他想要走得更遠。他做了進一步的實驗：用陰極管發射X射線，讓其通過一個石英三棱鏡。他眼睛的余光捕捉到了新的現象，當X射線通過三棱鏡時，探測器內的火花變得更亮了。

布隆德洛知道，這樣的實驗現象與已知事實不盡相同，是不應發生的。過去的實驗已經確切地證明，石英三棱鏡不會使X射線發生偏折。布隆德洛開始也懷疑自己的發現，并重復做了多次試驗。雖然每次試驗后，火花變亮的程度難以捉摸，但確實是變亮了。如果使火花變亮的射線不是X射線，那會是什么呢？一定是一種別的什么東西。

通過這樣的推理，布隆德洛相信自己發現了一種新的射線。

1903年3月，在一本科學院會議論文中，布隆德洛發表了他的第一篇關于新射線發現的論文。這一論文立即引起了物理學界和醫學界的關注。布隆德洛把這一新射線命名為N射線，N是南錫（Nancy）的首字母，用以紀念自己可愛的家鄉小城南錫。

這一年，布隆德洛54歲，走到了他科學生涯的分水嶺上。

4 N射線研究的興旺

N射線一經發現，就如同打開一扇通往神秘世界的大門。布隆德洛將各種實驗材料放進了他的實驗室，不停地進行實驗，關于N射線的奇妙無比的特性便逐一展現在他的眼前。

N射線能夠直線通過那些阻擋可見光的物體，如木頭、金屬鋁、黑色的紙張。相反，能夠透過可見光的物體，如水、石鹽，則無法透過N射線。鋁三棱鏡能折射分離N射線，正如玻璃三棱鏡能折射分離可見光一樣。

太陽也能發射N射線，雖然云團遮擋會減弱太陽發射N射線的能力。多種不同的電燈泡也能發射N射線。透鏡形狀的金屬鋁和石英能夠聚焦N射線，如同玻璃透鏡能夠聚焦太陽光一樣。甚至暴露在太陽下的鵝卵石也能發射N射線，因為此鵝卵石接近硫化磷光物屏幕能增加其亮度。

鹽水能夠儲存N射線，這意味著地球上有海水的地方，只要被太陽照射后，就變成了一個能發射N射線的巨大電池。甚至，你只要擠壓某些物質，如手表彈簧、竹竿，也能發射N射線。

當然，不只是布隆德洛和他的助手做出了關于N射線的重要發現。法國還有其他科學家也陸續發表文章，報道N射線的性質。一位醫學物理教授恰彭提爾（A Charpentier）發現人體也能發射N射線，這一發現很快得到兩位英國人的證實。他們邀請《柳葉刀》雜志的編輯去觀看在屏幕下彎折大拇指引起亮度的變化。這一發現引起了醫學界的廣泛關注，因為X射線已經在醫學界發揮了作用，通過N射線技術，就能觀察到原本無法看見的人類神經系統。

恰彭提爾

5 對N射線的質疑

如何才能用肉眼觀察到N射線產生的亮光呢？布隆德洛告知了大家實驗中的兩大最大技巧：一是觀察者把自己關在黑暗的屋子里至少半個小時的時間，使自己的眼球能夠適應觀察熒光屏上亮度的微弱變化。二是，眼光不能集中在熒屏的中軸線，而要集中外邊緣地帶，用眼睛的余光才能觀察到N射線。

布隆德洛認為，不同的人能夠捕捉到的不同強度的光的能力是不一樣的。對N射線的觀察，幾乎處在人眼觀察的極限。只有經過不短的時間，才能捕捉并確信N射線的存在。這樣一來，大部分眼神不好的物理學家特別是老年物理學家，比如著名的開爾文勛爵，就無法看到N射線，只有部分眼睛敏銳的科學家才能觀察到N射線。

英國物理學家自然不甘落在法國物理學家后面，也紛紛加入到N射線的研究之中，其結果是《自然》雜志在1904年幾乎每個月都會收到無法探測到N射線的來信或者文章。不管他們怎么用眼觀察，也看不到一丁點N射線射到他們的硫化鈣屏幕上。一些人甚至暗示，人體根本無法發出N射線，而是人體體溫使得屏幕閃光。也就是說，使得屏幕發光，不過是熱造成的。

即使這樣，物理學家并沒有貿然宣稱N射線不存在。他們不相信，一個像布隆德洛這樣優秀的實驗物理學家會通過實驗來騙別人，來騙自己。

6 布隆德洛越走越遠

盡管有其他國家的科學家表示“N射線的輻射弱到法國之外的科學家根本無法探測的程度”，但是在一片質疑聲中，N射線的性質卻變得越來越神奇。

1904年，N射線完全占領了布隆德洛的生活，他每個月都有新論文發表。在一個寒冷的日子里，布隆德洛坐在漆黑的實驗室里等著自己的眼睛適應黑暗。他幾乎看不見自己面前的手，也看不見掛在實驗室墻上的鐘。當他把自己的眼睛轉向一堆能發出N射線的物體后，驚喜發生了。他的手變得可見了，掛在墻上的鐘也變得清晰了，慢慢地他甚至能看見鐘的指針了。

這一發現表明，N射線對人類的感官產生影響。其他幾位科學家也發表論文，證實了布隆德洛的結果。例如，恰彭提爾發現，如果舌頭、鼻膜、內耳用適度N射線照射后，會使味覺、嗅覺和聽覺變得更加靈敏。

1904年8月26日，布隆德洛收到法國科學院的來信，告訴他被授予“勒貢獎”。這一獎項不僅意味著他將獲得五萬法郎的獎金，而且意味著他被承認是法國最偉大科學家之一。或許，他將像倫琴發現X射線、貝克勒爾和居里夫婦發現天然放射性獲諾貝爾物理學獎那樣，也會因為發現N射線獲得諾貝爾物理學獎。

7 真相如何浮出水面

真正揭示N射線真相的，不是英國科學家、法國科學家，而要歸功于一個德國科學家，一個美國科學家。

1904年7月的一天，一群物理學家參加在劍橋舉行的英國科學促進會的會議，聚集會場一角。N射線是熱點討論的話題，因為他們當中沒有人能夠重復布隆德洛的實驗結果，而他們也得知法國科學界正準備給布隆德洛頒發一個獎項，以獎勵他在N射線研究上的成就。

來自德國柏林的科學家魯本斯（Rubens）教授心里更是著急。因為N射線也引起了德國皇室的凱撒·威廉的關注，他要求德國物理學家演示N射線的實驗給他看。這一任務落在了魯本斯的頭上。魯本斯做了兩個月的實驗卻一無所獲，不得不蒙羞直接回復威廉，承認自己的無能為力。

魯本斯

伍德

在會場上，魯本斯看到了來自美國的物理學家和發明家伍德（R Wood）。伍德是約翰霍普金斯大學物理系負責人，從事紅外線和紫外線成像研究，對光學實驗了如指掌。伍德在物理學界還以頑皮和冒險出名，它曾沿著仍在建設中的泛西伯利亞鐵路兜風，也曾駕駛仍處于設計之中、并非完全安全可靠的滑翔機冒險俯沖。

魯本斯極力勸說伍德立即去南錫大學，到布隆德洛實驗室看看實驗究竟是怎么回事。魯本斯自己不去布隆德洛實驗的原因在于，自己不能太過失禮，因為他與布隆德洛就實驗問題有過通信往來，他對布隆德洛大潑冷水，而布隆德洛卻對他友好回復。伍德到布隆德洛實驗室去則沒有這種面子上的顧慮。

1904年9月21日，布隆德洛對伍德的到訪表示歡迎，因為專程到離巴黎尚有一段不近的距離的南錫大學來觀看他實驗的物理學家不多，而且布隆德洛也樂于向同行展示最新的發現。

實驗演示的結果是，伍德承認自己沒有看到熒光的變化。而布隆德洛堅持認為是伍德的視力靈敏度不高所致。

伍德的頑皮再次派上了用場，一次用在了布隆德洛自己操作的實驗中，一次用在了布隆德洛助手操作的實驗中。因為實驗必須在漆黑的實驗室里進行，使得伍德的小小伎倆無法被布隆德洛和助手發現。

在布隆德洛操作的實驗中，伍德詢問布隆德洛是否可以在N射線路徑上，放進或者移走一個不透明的鉛板，來確定熒光屏上亮度的變化。在伍德聲稱移動其實并沒有移動鉛板的時候，布隆德洛卻告訴伍德，他觀察到了變化。

布隆德洛助手操作的實驗是三棱鏡對N射線的分光觀察。N射線通過三棱鏡后，會在熒光屏的某個位置出現亮點；拿走三棱鏡后，那個亮點就會消失。伍德用聽得見的腳步聲假裝去移走三棱鏡，其實他根本沒有移動三棱鏡，助手卻立即報告說亮點看不見了。

不存在的N射線

伍德在心中已經得出了結論，但沒有告訴布隆德洛。他回家后寫信給《自然》編輯部，描述了自己的觀察過程和結果：自己訪問了一個實驗室，實驗觀察表明，這個實驗室宣稱的某種輻射是無法捕捉到的，是一種自我幻覺。雖然伍德隱去了布隆德洛的任何信息甚至國家的名字，學術圈里都知道伍德所指。伍德的來信在1904年9月29日的《自然》上一發表，關于N射線的論文在學術期刊上也戛然而止。

8 判決性實驗的落空

一個風生水起的研究主題，N射線在熒光屏產生的魔幻一般的亮光，就這樣歸于沉寂。

法國科學院雖然很尷尬，但似乎已經騎虎難下了。勒貢獎的頒獎儀式在1904年12月如期舉行，畢竟布隆德洛曾是法國科學院受人尊敬和有影響力的科學家。但是科學院對N射線的態度已經非常明確了，因為給布隆德洛頒獎是因為“他一生的工作，作為一個整體來考慮”，對N射線卻只字未提。

只有布隆德洛自己還沉醉在這個偉大的發現中。將自己對N射線的研究翻譯成英文，在1905年結集出版，告訴讀者如何建立實驗去觀察N射線，但這本論文集幾乎沒有得到回應。

布隆德洛的文集

法國新聞媒體給出布隆德洛扔出了最后一根稻草，一次讓他證明N射線存在的機會。在一本期刊上，幾位科學家發表了一篇文章，提出了實驗方法：用兩個能透過N射線、不帶電的木頭盒子，在一個盒子里裝有淬過火的鋼質工具，在另一個盒子里裝有鉛塊。究竟那個盒子里裝的什么，布隆德洛事先并不知情。他必須通過測量N射線，來探測出哪個盒子里裝的是鉛塊，那個裝的是鋼質工具，因為按照布隆德洛的發現，鉛塊不發射N射線，而鋼質工具發射N射線。

布隆德洛沉默了很長一段時間后，給編輯部回信拒絕了這一實驗挑戰：現象遠比這個簡單化的實驗精細得多。讓每個人通過自己實驗或者他已建立信任的其他人的實驗，形成自己對N射線的看法吧。

布隆德洛退縮了，害怕實驗的真實結果，用卑微的方式承認了N射線的不存在，也正式宣告N射線從科學中徹底消失。

1909年，布隆德洛退休。他遠離了科學界，科學界也拋棄了他。進入老年生活的布隆德洛在精神失常中度過，直到1930年去世。

9 布隆德洛的問題出在哪兒

是什么導致一個被科學界普遍接受為誠實的和資深的實驗物理學家在他科研生涯的后期誤入歧途，在自我欺騙的路上越走越遠呢？

是眼見為實的誤導嗎？一個本應該相信儀器測試的科學家，卻過分相信自己的眼睛，他甚至把實驗的訣竅限定在“眼見為實”上。他認為，為了避免眼睛失準，一個人必須首先訓練和調適自己的視覺，以便確信自己能看到熒光屏上光亮的變化。實際上，眼睛不是一個可靠的觀測儀器。當被肉眼觀測的現象處于視力的臨界值時，虛幻的圖像就會產生，能夠看的東西實際上是他個人心里期待看到的東西。

是急于發表導致的誤導嗎？當一個科學家認為自己做出了重大發現之后，本應該嚴格檢驗自己觀察的現象，排除所有干擾項，以免自己的新發現之夢想化為灰燼。布隆德洛可能是被新發現的喜悅沖昏了頭腦，以最快的速度發表論文，可以確保科學家的優先發現權。即使他把自己關進黑屋子工作進行了重復試驗，但是他的嚴謹也下意識地滑進了黑暗的深淵。

是受實驗助手的誤導嗎？有的人認為，是他那過分熱衷于想證明自己對教授是不可或缺的實驗室助手，首先暗示了N射線的存在。為了取悅教授，他提供的是教授愿意看到的實驗結果，而不是像一個真正的實驗物理學家那樣，小心追求嚴謹的科學真實。

所有的這些都只是猜測，布隆德洛為他的科研不當得到不存在的科學發現，付出了應有的代價。

10 朗格繆爾的看法

美國物理化學家、1932年諾貝爾化學獎得主朗格繆爾（I Langmuir），在1953年的一次演講中，把布隆德洛的這一事件作為病態科學的一個經典案例。病態科學具有如下幾個特征。

（1）被觀察的最大效果產生于可剛好探測量強度的那個原生主體，而可探測量的多少卻與可探測量的強度無關。這句話不好理解，舉個例子來說明：一塊磚能否發出N射線與磚的特性有關，過了某種可探測強度，就能發射N射線。但是一塊磚發出的N射線應與相同的十塊磚發出的N射線的多少不一樣。可是，N射線卻不是這樣。

（2）測量次數的多少取決于可探測能力的極限，或者說，非常多的測量是必要的，因為結果是個低統計意義的事件。對于N射線來說，能否被觀察到與人眼的觀測能力有關，與觀測的次數有關。

（3）宣稱需要顯著的精確。對N射線而言，眼睛需要適應黑暗環境，只能用眼角的余光去觀測圖案的邊緣部分。

（4）引入與個人體驗相對立的特異理論。

（5）快速發展時遇到的批評將被某些特殊的想法免除掉。

（6）支持與批評的比例上升到大致各占一半之后，支持比例逐漸下降為零。

這類病態科學也被稱為壞的科學。簡單地說，當某些科學家在科學方法中的某個致命路徑上迷失了方向，壞的科學就會在他身上發生，比如觀察的失誤、公式的誤用。

結語：可再現實驗是檢驗科學發現的唯一標準

科學家聲稱做出一個重大發現并在學術期刊上公開之后，其他的科學家會快速地以各種方式去跟進這一研究領域，通過重復實驗對其進行檢驗。實驗結果的可再現，不是原來首先提出發現的科學家能夠重復，不是這個科學發現只能在首先提出發現的科學家自己的實驗室里能夠重復，而是其他科學家在其他實驗室里，按照這個科學家公開提供的思路和方法，也能夠重復出相同的發現。布隆德洛的這個N射線，最終因為未能在更多的實驗室里再現，被認為是不真實存在的科學發現。

值得肯定的是，即使遭遇了自我欺騙，布隆德洛依舊被認為是一個誠實的、純粹的物理學家。他公開自己的方法、結果和實驗室，也讓伍德識別出了布隆德洛的科學發現是無意識錯誤的科研不當行為所致，而不是弄虛作假的科研不端行為所為。

可以大膽猜測，已發表的科學論文中，充滿著大量的科研不當的成果，只是這些成果因為不是非常重要，不受科學界特別關注，沒有別的科學家去重復實驗進行跟蹤確證，便淹沒和湮滅在科學的進程之中了。