皮埃尔·居里,图片来源:nobelprize.org
绯闻主角
皮埃尔·居里(Pierre Curie),帅哥的天才学者。恐怕唯一比他更优秀的只有他的老婆——居里夫人。
有一阵子,他对晶体产生了兴趣,找来金属丝、锡箔纸、石英等,变着法子进行实验。发现了一种非常神奇的现象:对晶体施加一个压力,可以让晶体内的电荷产生移动,对晶体施加一股电流,可以让晶体产生震荡。这就是压电效应。
这个发现意味着电能和机械能可以互相转化。如今随处可见的电子打火机正是利用这一原理,压电效应的发现也使得超声波利用成为可能。
索尔维会议,红框内为爱因斯坦和朗之万,图片来源于网络
1906年,皮埃尔·居里因车祸去世,居里夫人陷入巨大的悲痛之中。保罗·朗之万(Paul Langevin)作为她的学生和好友,便经常安慰开导她。一来二去,二人就成了八卦小报上的绯闻主角。
这段关系给他们造成了巨大的麻烦,第一次世界大战才转移了人们的注意力。在这场战争中,潜水艇第一次登场。它们可以潜伏在水面之下,轻易摧毁一艘军舰。也让朗之万想到了皮埃尔·居里的研究。借助压电效应,他发明了世界上第一台主动性声纳。
早期声纳设备,图片来源:《The History of US》
声纳使超声波从一种单纯的现象变成了工具。在那之后,又有人发现了超声波的其他用途,比如,检查坦克的装甲是否存在裂隙。也有人觉得,怎么说来说去都是关于战争的呢,就不能用超声波做点利民的事儿吗。
这个人,叫做约翰·怀尔德(John Wild)。
科学怪人
怀尔德(右)和同事,图片来源:ob-ultrasound.net.
怀尔德是个不折不扣的科学怪人。他先后拿下了自然科学学士、文学硕士、医学博士等一系列学位,好像要把全世界的书读完。
第二次世界大战期间,怀尔德应征入伍成为了一名军医。纳粹德国为了让英国屈服,对伦敦进行了疯狂地轰炸。数以万计的人死亡,受伤的就更不计其数了。
期间,怀尔德遇到众多腹部受伤的患者感染后肠道梗阻,胀痛难忍,可是始终找不到好的治疗手段和设备探测患者腹部,帮助他们缓解痛苦。一直到1949年,他移居美国之后才得到一点灵感。
说来也巧,在一次聚会上他遇到一位工程师,恰好正在为空军基地调试一种声纳设备。怀尔德一听就很感兴趣,声纳可以检查潜艇,能不能查探患者的腹腔呢?
于是,二人约了个时间,怀尔德带着肠壁样本进入基地进行试验,结果显示,声纳设备果然可以反应人体组织。
当然,事情不是灵光一闪那么简单。当时用的声纳设备,不仅体积大,而且分辨率低,检查潜艇尚可,医生们需要更多、更准确的数据,检查人体就有点力所不逮。
为此,怀尔德在自己的家里,领着一群研究生开始了研究,终于在1951年制作出一台原型机。