1 问题提出
人们在实验或者实践活动中，在采取某种措施或操作后，却得到了意想不到的结果；如在研究某一种现象A时，却意外地发现了另一新现象B等，这种在观察和实验中出乎人们意料的新现象，称为机遇发现。在物理学研究中，意外的机遇透露了大自然的信息，给我们提供了许多线索，新发现常常是通过对细小线索的注意而取得。
在物理学史中有很多的机遇发现，说明产生这种现象有其内在规律性。科学研究的重要特点之一是探索性，即通过各种途径去寻求自然界未知规律。这个认识过程是曲折复杂的，不可能完全循着一条预定的路程达到预期的目的。所以科学研究的认识过程既有目的性，又有意外性。机遇发现之所以出乎人们意料，是因为它突破了旧的科学理论和技术方法，所以它往往成为新的科学技术的生长点，开拓出新的科技领域。如贝克勒尔的偶然发现，开辟了原子物理学的这一新领域。伽伐尼和奥斯特的偶然发现，开辟了电磁学的新领域。因此，我们要正确对待机遇发现，用辩证唯物论的认识论所要求对待机遇，并且认识到机遇发现是科学探索中的一个重要认识问题。我们首先要有丰富的知识准备的头脑，才能在机遇来临时能及时识别和捕捉，以致不错过时机；其次要有批判的头脑，思想不受原有知识的束缚，才能抓住线索，敢于创新。同时反对两种错误倾向：一种是盲目崇拜偶然性，把成功的希望寄托在碰运气上，这是唯心论的倾向；另一种是否定机遇在认识中的作用，这样会阻碍人的认识能动性的发挥，这是形而上学机械论的倾向。我们只有坚持辩证唯物论的认识论，才能正确对待科学探索中的机遇，去揭开自然界的奥秘。
2 机遇只施惠于有准备的头脑——X射线的发现
2.1 阴极射线是发现的基础
1859年后人们才注意到稀薄气体中的放电。1869年希托夫（J·Hittorf）发现将一物体放在阴极和产生荧光的管壁之间，会投出一个阴影。克鲁克斯（W·Crookes）和希托夫在1879年描述了阴极射线会使小叶轮旋转，而磁铁会使阴极射线偏转的情况。1892年赫兹（H·Hertz）描述了阴极射线可穿透克鲁克斯管中的薄金属片的实验，这使勒纳德（P·Lenard）受到启发，发现阴极射线可透过15层铝箔。他将铝箔放在管子玻璃壁的孔前密封好，在克鲁克斯管外获得了阴极射线。射线会在铝窗口外沿各个方向扩展，5 cm内会使荧光物质发光，在6 cm～8 cm处荧光消失。射线可穿过薄金、银、铝箔，还可以使照相底片感光；用射线照射带电铝盘，会使电荷放掉。
2.2 伦琴对X射线的发现
阴极射线引起了伦琴的关注，他相信还有一些与之相关的问题尚未解决。1895年10月他在一个小实验室中摆好了装置，开始研究。一个新课题开始时，伦琴总是先重复他人的重要实验。他用一张涂有氰亚铂酸钡晶体细颗粒的纸板作为荧光屏，并用黑色硬纸片剪好粘起来，给克鲁克斯管做成一个遮光罩。利用比勒纳德更高的电压和真空度，他希望阴极射线透入空气更远些。11月8日（星期五）的晚上，伦琴正准备开始下一组实验。勒纳德管发生了泄漏，他用一个厚壁的克鲁克斯管代替它。熄灭了照明灯，接通感应圈，未发现罩子有漏光现象，准备先断开电源，再做下一步实验。突然，他发现在黑暗中距离放电管约1m处的长凳上发出微弱的闪光。断开电源，闪光随即消逝；再次加上电压，闪光重新出现。划着火柴一看，原来是自制的荧光纸屏上出现的闪光；当纸屏距离移远到2m处时仍有荧光。他注意到无论纸屏涂有氰亚铂酸钡的一面朝着或背对放电管都有荧光。伦琴马上意识到这是一种新的别人没有报道过的不可见光，他将其称为X射线（后来著名解剖学教授（A·VnKo·lliker）倡议称为伦琴射线，受到一致赞同）。
2.3 进一步研究
伦琴经过实验发现几乎所有物体对这种射线都是透明的，尽管程度有很大差别。一千页厚的书使明亮的荧光几乎没有减弱。几层锡箔、两三厘米厚的松木板也只有轻度吸收；厚约15 mm的铝板，使其变弱了很多，但不能完全消失。含铅玻璃比其它玻璃吸收更多些。铜、银、金和铂板后面仍能看到荧光，但1.5 mm厚的铅板实际上就不透明了。一连几个夜晚，伦琴都在实验室紧张工作。他发现照相底片能记录这些射线，是一个重大突破。伦琴的眼睛色盲，分辨绿色有困难，用照相法白天也能研究。他开启X射线管，将物体放在装有感光底片的不透光暗盒上，拍下了一套在木盒内的砝码、双筒猎枪和蝾螈的骨骼像。12月22日，伦琴把夫人带到实验室，让她把手平放在一个装有底片的暗盒上，在X射线下曝光、冲洗。底片上的戒指几乎全部挡住射线；手骨骼比周围软组织处显得更亮些。这是用X射线拍的第一张人体组织照片。在研究X射线的穿透特点时，除了常见的金属板，还考察了盛放在云母容器中的水、二硫化碳等液体。他考察了能使X射线产生荧光的各种物质，还研究了不同材料的棱镜（如装水、二硫化碳的棱镜，用铝和硬橡胶制成的棱镜）他认为对X射线的偏转即使有也很小，X射线不能用透镜使之会聚。他还给X射线加上强磁场观察其偏转情况，检测其传播、干涉和偏振情况，但没有看到明显的现象。
2.4 伦琴发现X射线的启示
伦琴的发现引起了科学界的密切关注，伦琴的工作很快被同行们肯定了。X射线的发现，使他在1901年获得了第一届诺贝尔物理奖。X射线带给人类的好处几乎超过了其它任何一种物理手段。在今天，从未照过X射线的人很少。它在医学诊断和治疗中已成为一种常规手段，一百多年来用它查出疾病和治愈肿瘤的患者不下几百万人。近半个世纪以来，X射线还用于判定DNA的结构，成为分子生物学的开端。从伦琴这一工作中，我们可以得到很多有益的启示：
（1）正如法国著名微生物学家巴斯德（LouisPasteur）所说：“机遇只施惠于有准备的头脑。”哈佛大学的一位哲学家说过：“也许机遇是有帮助的。在加伐尼偶然看到蛙腿在铁门上收缩之前，世界上也存在许多加伐尼效应。世界上充满了这样的机遇，然而像加伐尼和伦琴这样的人却很少”
伦琴意在研究阴极射线的有关规律时，观察到了1 m远处的闪光，他抓住了这个疑点，深入研究，反复验证，最终发现了新射线。伦琴的发现是一系列研究的结果。唯一偶然性的因素是伦琴偶然在现象明显的特殊时刻注意到了屏上的闪光。如果那个晚上没有观察到，在稍晚些时候也会观察到。但如果伦琴没对X射线做出正确解释，X射线可能会在更长的一段时间内作为未知的东西被埋没。
（2）伦琴创新的特点。一是不断研究他人成果，始终跟上科学的发展。他从科学文献中吸取了渊博的知识，为了连续跟踪科学发展的动向，常常阅读文献到深夜。二是靠敏锐的观察力和准确的判断力的结合，才能够将从荧光屏上观察到的简单现象深化到对其本质的解释。试想如果伦琴不注意观察实验现象，或者看到现象之后解释不了就丢到脑后置之不理，那么这样的机遇岂不就白白失去了么？三是靠严格细致的精神。他要求自己的结果严格可靠，因此常常一遍又一遍地实验，以确保他的实验结果经得起时间的检验。
（3）集中精力，避免干扰。在做出发现的最初日子里，他极端努力地工作着，几乎完全处于与世隔绝的状态，甚至吃饭、睡觉都在实验室（尽管他的家就在同一座楼顶层），以便突然产生灵感后能立即进行实验。他的神经处在高度紧张的状态中，即使回去吃饭也是很晚，有时只吃上一点就匆匆返回实验室。思想的高度集中，无疑是使伦琴更易于做出重要成果的必要条件之一。
不管机遇如何奥妙，在人类创造历史的今天，充满着竞争和发展。要使我们多一些成功少一些失败，多一些机遇，必须要坚持辩证唯物主义的科学技术方法，利用科学假说、科学思维来观察，进一步经过模型实验，透过事实材料而提出对事物本质的猜想，从而推动经验思维向理论思维的跃升，机遇的来临，也是由于由普遍性、系统性、逻辑性，上升到科学证据，最后使事实一举成功。
