اشعه ایکس

اختراع اشعه ایکس

-
ویلهلم رونتگن

اگر با پدربزرگ یا مادربزرگتان هم‌صحبت شوید، احتمالاً با این حرف مواجه می‌شوید که «زمان ما همه‌چیز فرق داشت». اغلب ما نمی‌توانیم درک درستی از این حرف قدیمی‌ترها داشته باشیم، مگر این‌که خودمان هم به سنی برسیم که این تغییر شتابان و فزاینده فناوری را شخصاً تجربه کنیم. یک مثال ساده، این موضوع را روشن‌تر می‌سازد. لحظه‌ای به یک یا دو دهه قبل فکر کنید که نهایت پیشرفت فناوری در گوشی‌های تلفن همراه، برند مشهور و نوستالژیک نوکیا بود. در آن زمان، حتی تصور این‌که در آینده نزدیک گوشی‌های لمسی، تاشو و یا مدل‌های شفاف با قابلیت دیده شدن پشت صفحه‌نمایش عرضه می‌شوند هم به شدت دور از ذهن بود. این پیشرفت خیره‌کننده در صنعت تلفن همراه، تنها به طراحی و ویژگی‌های سخت‌افزاری محدود نشده و برای مثال، قابلیت حضور در شبکه‌های اجتماعی، اپلیکیشن‌های هوشمند حمل‌ونقل و دستیاران صوتی را هم در بر می‌گیرد. به نظر می‌رسد که دنیا با سرعتی باورنکردنی در حال تغییر است!

اجازه دهید کمی عقب‌تر برویم و مثال دیگری از اختراعات بزرگ و تحول‌آفرین تاریخ بشر را مرور کنیم. فرض کنید با دوستانتان به یک مسابقه دوستانه والیبال رفته‌اید و در یکی از پرش‌ها، مچ پایتان به شدت آسیب دیده است. اولین کاری که می‌کنید، به سراغ پزشک ارتوپد رفته تا پایتان را معاینه کند. او هم در اولین اقدام، از شما می‌خواهد تا یک عکس از مچ پایتان بگیرید تا از نشکستن استخوان‌ها اطمینان یابد. فرآیندی ساده و پیش‌پاافتاده به نظر می‌رسد، اما اگر بدانید که تا اواخر قرن نوزدهم میلادی، چنین کاری میسر نبوده، احتمالاً به شدت شگفت‌زده می‌شوید.

تا پیش از کشف اشعه ایکس (X-Ray) توسط ویلهلم رونتگن (Wilhelm Roentgen) در سال ۱۸۹۵ میلادی، امکان مشاهده اجزا و جوارح داخل بدن، به‌ویژه استخوان‌ها فراهم نبود. درمان آسیب‌های جسمی، تنها از طریق معاینه فیزیکی بدن و حدس و گمان پزشک صورت می‌گرفت که بسیاری از اوقات هم، با تشخیص‌های اشتباه همراه می‌شد. بدیهی است که هزینه این اشتباهات را بیماران می‌پرداختند. رونتگن در یک فرآیند کاملاً تصادفی، تابش اشعه الکترومغناطیس که بعدها به اشعه ایکس یا اشعه رونتگن مشهور شد را کشف کرد و به لطف همین اختراع بزرگ، به‌عنوان اولین برنده جایزه نوبل فیزیک در سال ۱۹۰۱ میلادی معرفی شد.

اختراع رونتگن، از نقاط عطف تاریخ بشر به حساب می‌آید. در دنیای امروز، پزشکان برای تشخیص انواع مشکلات پزشکی، اشعه ایکس را تجویز می‌کنند، از شکستگی استخوان‌ها گرفته تا ذات‌الریه و حتی روش‌های غربالگری سرطان سینه که به سادگی با یک عکس‌برداری سریع انجام می‌گیرد. بدون این اختراع ارزشمند، انسان اطلاع چندانی از داخل بدنش نداشت و علم پزشکی هم مسیر امروز را طی نکرده بود. تصور این‌که توموری در بدنتان است یا جسمی را اشتباهاً بلعیده‌اید و برای یافتن آن باید حتماً بدنتان شکافته شود، آن هم بدون آن‌که بدانید که آن تومور یا شیء خارجی دقیقاً در کجا قرار دارد، بسیار دشوار است.

ویلهلم رونتگن، در سال ۱۸۴۵ میلادی، در یکی از شهرهای کوچک پروس شرقی که امروزه بخشی از آلمان است، متولد شد. وی از همان دوران نوجوانی، به ساخت دستگاه‌ها و تجهیزات فنی علاقه داشت و از همین رو، در مدرسه فنی شهر اوترخت (Utrecht) مشغول به تحصیل شد. یک سوءتفاهم بزرگ مبنی بر کشیدن کاریکاتور یکی از اساتید، موجب شد تا ویلهلم جوان از آنجا اخراج شده و از تحصیل در دانشگاه باز بماند. این وضعیت ادامه داشت تا این‌که در بیست سالگی، موفق به اخذ پذیرش از دانشگاه پلی‌تکنیک زوریخ شد و خود را در فعالیت‌های علمی و فنی غرق نمود.

آشنایی رونتگن با آگست کونت (August Kundt)، فیزیکدان، محقق و نظریه‌پرداز مشهور آن زمان، موجب شد تا دریچه جدیدی به رویش باز شود. رونتگن در برخی کلاس‌های کونت شرکت کرد و مبانی اولیه فیزیک را آموخت. کونت به استعدادهای شاگرد جدیدش پی برده بود و به همین دلیل، به وی پیشنهاد داد تا در مطالعات فیزیک، دستیار او شود. نتیجه ‌این همکاری، تبدیل رونتگن به یک محقق کنجکاو و مجرب در حوزه فیزیک بود.

دو دهه بعدی، به تلاش رونتگن در کسوت استاد دانشگاه و تألیف مقالات متعدد گذشت. حالا وی به یک استاد کارکشته و دانشمند بزرگ تبدیل شده بود. در سال ۱۸۹۵ میلادی، در حالی‌که تحقیقات دانشمندان در زمینه خصوصیات و ویژگی‌های اشعه‌های کاتدی به اوج خود رسیده بود، ویلهلم رونتگن هم به این حوزه علاقه‌مند شد و بخش عمده‌ای از وقتش را به آن اختصاص ‌داد. اتفاق بزرگ، در هشتم نوامبر ۱۸۹۵ رخ داد. وی در حال کار با یک لامپ اشعه کاتدی بود که یک اتفاق عجیب را مشاهده کرد. روی لامپ پوشانده شده بود، اما وقتی در یک اتاق تاریک آن را روشن می‌کرد، صفحه فلوئورسنت روبروی آن می‌درخشید. رونتگن سعی داشت تا اشعه‌ها را به نحوی مسدود کند، اما هر چیزی در مقابل آن قرار می‌داد، باز هم نتیجه‌ای نداشت. نهایتاً دستش را مقابل لامپ گرفت و در کمال شگفتی، استخوان‌های خود را در صفحه‌نمایش دید. چند بار این آزمایش تکرار شد و هر بار، نتیجه‌ای مشابه در پی داشت. رونتگن که به شدت هیجان‌زده شده بود، یک صفحه عکاسی را جایگزین کرد تا بتواند پدیده‌ای که پیش چشمانش بود را ثبت کند و به این ترتیب، نخستین عکس با اشعه ایکس گرفته شد.

هیجان ناشی از این کشف بزرگ، خواب و خوراک را از رونتگن گرفته بود. او در هفته‌های بعد، آزمایشات متعددی انجام داد و به این نتیجه رسید که اشعه‌ها، از مقوا، چوب، پارچه و حتی کتاب‌های ضخیم هم عبور می‌کنند. حضور مداوم در آزمایشگاه، آشفتگی ذهنی و حتی خوابیدن در آزمایشگاه، همسر رونتگن را بسیار نگران کرده بود. پرس و جوی وی درباره علت این مسئله، موجب شد تا رونتگن، برتا (Anna Bertha Ludwig) را با خود به آزمایشگاهش برده و عکس دست وی را با اشعه ایکس ثبت کند. همسرش نخستین فردی بود که از این کشف بزرگ مطلع شد.

در نهایت، رونتگن با تکمیل تحقیقاتش در ۲۸ دسامبر ۱۸۹۵، رسماً این اختراع بزرگ را طی یک مقاله مشهور، تحت عنوان «نوع جدیدی از اشعه‌ها» منتشر ساخت. از آنجاکه رونتگن نمی‌دانست ماهیت این اشعه‌ها چیست، آن‌ها را «X» و به معنای «ناشناخته» نامید. در ژانویه سال بعد، مجموعه بزرگی از دانشمندان، مقامات دولتی و نظامی و طیف وسیعی از پزشکان، در سخنرانی رونتگن حضور به هم رساندند تا با این فناوری جدید آشنا شوند. وی برای اثبات گفته‌هایش و تشریح چگونگی عملکرد اشعه ایکس، از دکتر کالیکر (Albert von Kolliker) دعوت کرد تا عکسی از دست وی بگیرد. نتیجه آن‌چنان تعجب‌آمیز بود که کالیکر با نام‌گذاری اشعه‌ها به نام رونتگن، این کشف را به‌عنوان بزرگ‌ترین پدیده علمی عمرش توصیف کرد.

سال‌های بعدی، سال‌های شهرت و کسب جوایز برای ویلهلم رونتگن بود. نقطه اوج این موفقیت‌ها، معرفی وی به‌عنوان اولین برنده جایزه نوبل فیزیک در سال ۱۹۰۱ میلادی است. طی سال‌های بعد، استفاده از اشعه ایکس به شدت رایج شد، به حدی که حتی در سال‌های ۱۹۳۰ تا ۱۹۴۰، برخی فروشگاه‌های کفش اقدام به ارائه رایگان اشعه ایکس برای مشاهده استخوان‌های پای مشتریان خود نمودند. این کم‌توجهی به عوارض جانبی احتمالی که پیش از این از سوی دانشمندانی نظیر توماس ادیسون (Thomas Edison)، نیکولا تسلا (Nikola Tesla) و ویلیام مورتون (William J. Morton) گزارش شده بود، با افزایش یافته‌های تحقیقاتی و درک بهتر از خطرات اشعه ایکس، متوقف شد و حتی پروتکل‌هایی برای به حداقل رساندن آسیب‌های ناشی از در معرض قرار گرفتن افراد به تصویب رسید.

اشعه ایکس را می‌توان سنگ بنای پزشکی مدرن دانست که با کشف آن، زمینه برای توسعه طیف وسیعی از تکنیک‌های تصویربرداری امروز، اعم از «MRI»، سونوگرافی و ... فراهم گردید. لازم به تأکید است که رونتگن هیچ‌گاه نسبت به ثبت اختراع اقدام نکرد. وی تنها بر تحقیقات و چگونگی توسعه آن‌ها متمرکز بود و حتی مبلغ دریافتی جایزه نوبل خود را به دانشگاه محل کارش اعطا کرد تا بر روی پروژه‌های علمی جدید سرمایه‌گذاری شود. البته رویکرد خاص رونتگن نسبت به کشف ارزشمندش و عدم توجه به حفاظت از آن، یک استثنا بود. دیگر بازیگرانی که در این عرصه شروع به کار کردند، به اهمیت تجاری این اختراع واقف بودند و طبیعتاً حفاظت از آن را در اولویت استراتژی‌های خود قرار می‌دادند. نخستین پتنت مرتبط با اشعه ایکس، در ۲۱ مارس سال ۱۸۹۶ میلادی، توسط شرکت زیمنس و هالسکه (Siemens & Halske) به ثبت رسید.

در ادامه، پیشرفت‌های جدیدی به دست آمد و پتنت‌های مختلف، یکی پس از دیگری از سوی محققین مختلف به ثبت می‌رسید. یکی از نوآوری‌های عمده در مسیر توسعه و تکامل فناوری اشعه ایکس، توسط ویلیام دیوید کولیج (William David Coolidge) صورت گرفت که پتنت‌هایی با شماره «US 1082933» و «US 1203495» را برای شرکت جنرال الکتریک به همراه داشت. بنا بر مطالعه‌ای که روی پتنت‌های موجود در بانک اطلاعاتی دفتر ثبت اختراع اروپا صورت گرفته، تا سال ۲۰۱۳ میلادی، بالغ بر ۱۹۰۰۰ پتنت در سرتاسر جهان با موضوع اشعه ایکس به ثبت رسیده که از این تعداد، ۲۷۷ مورد در عنوان یا چکیده به نام رونتگن اشاره کرده‌اند. این آمار، به خوبی نقش این دانشمند آلمانی در کشف و توسعه اشعه ایکس را نشان می‌دهد.