居里夫人：開啟原子時代大門

尹傳紅

居里夫人是歷史上第一個獲得諾貝爾獎的女性，也是第一個獲得物理學(xué)和化學(xué)兩項諾貝爾獎的女科學(xué)家。她對放射性物質(zhì)的研究，把人類帶進(jìn)了科學(xué)世界的新天地，奠定了現(xiàn)代放射化學(xué)的基礎(chǔ)。

瑪麗的留學(xué)生活：居里夫人自述

我住在頂層的閣樓里。巴黎的冬天特別冷，我取暖的爐子又小，屋子里怎么也燒不暖和，而且還經(jīng)常缺煤，所以屋子里臉盆中的水夜晚常常結(jié)冰。為了睡得暖和些，我把所有的衣服全都壓在被子上。

做飯，我用的是一盞酒精燈，其他的炊事用具就談不上了。為了省錢省時間，我的飯常常是一點(diǎn)面包加一杯巧克力茶，再加幾個雞蛋和一個水果。我獨(dú)自處理家務(wù)瑣事，沒有任何人幫助。取暖用的煤，也是我自己提上七樓的。

這種生活在別人看來也許過于艱苦，但我卻自得其樂。這段生活經(jīng)歷也讓我充分地體會到自由與獨(dú)立精神彌足珍貴。

在偌大的巴黎，盡管我子然一身、無依無靠，但我并沒有萎靡消沉，也沒有感到黯淡凄慘。有時，孤獨(dú)會在不知不覺中襲來，但通常我的情緒都十分平穩(wěn)，精神上極大滿足，所以孤獨(dú)情緒也能轉(zhuǎn)瞬即逝。

我的精力全部集中在學(xué)習(xí)上，特別是在開始時，學(xué)習(xí)上有著一定的困難。確實，我以前的基礎(chǔ)知識很弱，雖然來之前做了一些準(zhǔn)備，卻是很不充分的，與法國同學(xué)相比有著較大的差距，尤其是數(shù)學(xué)的差距更大。我不得不付出更大的努力去彌補(bǔ)自己的不足。

我把白天的時間分別用于課堂、實驗室和圖書館，晚上則一個人躲在閣樓陋室中刻苦努力，常常學(xué)到深夜還不停手。每每學(xué)到新的東西，我便會興奮、激動起來。科學(xué)奧秘如同一個新的世界漸漸地展現(xiàn)在我的面前，我因而也就可以自由地學(xué)習(xí)它們、掌握它們，這真的讓我非常開心。

結(jié)識居里先生

1894年春，來自波蘭、剛獲得巴黎大學(xué)物理學(xué)學(xué)士學(xué)位的瑪麗·斯科洛多斯卡，接受了一項由國家工業(yè)促進(jìn)委員會提供的有償任務(wù)——研究鋼鐵的磁性，以補(bǔ)充留學(xué)費(fèi)用的不足。可眼下讓她犯愁的是，找不到合適的實驗室供她分析各種礦物。

恰在此時，瑪麗的一位波蘭同胞兼同行到訪，提議可以找他熟悉的一位朋友幫忙。就這樣，27歲的瑪麗結(jié)識了35歲的皮埃爾·居里——一切順理成章。一年多后，她成了居里夫人。

居里夫婦攜手追尋科學(xué)夢想之時，適逢科學(xué)史上的兩項重大發(fā)現(xiàn)被公諸于世：1895年11月8日，德國物理學(xué)家威廉·倫琴在研究陰極射線時，發(fā)現(xiàn)了一種能夠穿透許多不同類型物質(zhì)的神奇放射物，他將其命名為×射線（后被證實是波長比可見光短的電磁輻射的一種形式）；幾個月后，法國物理學(xué)家亨利·貝克勒爾在進(jìn)一步研究×射線時發(fā)現(xiàn)，鈾鹽（含鈾礦物）也會發(fā)出某種穿透性很強(qiáng)的未知射線，這種白發(fā)放射出的“鈾射線”和×射線一樣，能把周圍的空氣變?yōu)閷?dǎo)電體，使驗電器放電。

“鈾射線”引起了居里夫婦極大的興趣，他們想：鈾化合物不斷地以輻射形式發(fā)出的能量來自哪里？這種輻射的性質(zhì)是什么？帶著這些問題，居里夫人決心把“鈾射線”當(dāng)作攻讀博士學(xué)位的課題，深入研究這一全新的領(lǐng)域。

放射性與未知元素

居里夫人對新射線做精確的定量測量（即利用驗電器放電的特性進(jìn)行測量）后，得到了初步的結(jié)果：這種射線的放射實際上是鈾元素的原子特性之一，與鈾鹽的物理和化學(xué)性質(zhì)無關(guān)。

一種新的自然界的力量被發(fā)現(xiàn)了。居里夫人把這種放射現(xiàn)象稱為放射性，而像鈾這樣有特殊輻射強(qiáng)度的物質(zhì)，就叫放射元素。

鈾是自然界中最重的元素。居里夫人不禁想到：自然界中第二重的元素釷是否也有放射性呢？答案是肯定的。正當(dāng)她準(zhǔn)備進(jìn)一步研究鈾和釷的放射性時，又發(fā)現(xiàn)了一個新現(xiàn)象：一種瀝青鈾礦的放射性強(qiáng)度是鈾的三四倍！合理的推測是：在這些礦物中一定含有一種未知的元素，其放射性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了鈾和釷。

為了支持夫人，居里先生暫時停止了自己在結(jié)晶體方面的研究，也全力投入到對新物質(zhì)的找尋工作中去。他們不辭勞苦，對瀝青鈾礦進(jìn)行分離和分析，終于在1898年7月和12月先后發(fā)現(xiàn)了兩種新元素：釙和鐳。

鐳的發(fā)現(xiàn)從根本上改變了物理學(xué)的基本原理。而居里夫婦一向拒絕從自己的科學(xué)發(fā)現(xiàn)中獲取任何物質(zhì)利益，因此，他們毫無保留地把提取鐳的方法公之于眾。

“一種別具一格的化學(xué)”

1903年，居里夫婦和貝克勒爾因?qū)Πl(fā)現(xiàn)“天然放射性”所做出的貢獻(xiàn)，被授予諾貝爾物理學(xué)獎。

上天總會嫉妒幸福的人們。1906年，居里夫人摯愛的丈夫和親密的合作伙伴——皮埃爾，不幸因車禍離世。多年后她在自傳中寫道：“這一沉重打擊讓我的精神處于崩潰狀態(tài)，覺得自己完全喪失了面對未來的勇氣和精力。但是，皮埃爾的話始終銘刻在我的心中，我永遠(yuǎn)也不會忘記：‘即使我不在了，你也必須繼續(xù)干下去。”

居里夫人沒有辜負(fù)丈夫的期望——她于1911年因成功分離鐳元素而獲得諾貝爾化學(xué)獎。這一年的12月11日，居里夫人站在斯德哥爾摩音樂廳中，做了題為“鐳與化學(xué)中的新概念”的諾貝爾獎演說，描述了她的“新”工作：“目前，我們在實驗室里已經(jīng)習(xí)慣了處理只以其放射性顯示其存在的物質(zhì)，而不只是能在其溶液和沉淀中（以電解）來確定、溶解和再凝結(jié)的那種物質(zhì)。這意味著我們現(xiàn)在有了一種別具一格的化學(xué)；對于這種化學(xué)，我們目前使用的工具是靜電計，而非天平。我們可以恰當(dāng)?shù)匕堰@種化學(xué)叫作不可稱量的化學(xué)。”

更令居里夫人深感欣慰的是，她的大女兒伊蕾娜·居里和女婿弗雷德里克·約里奧繼承了她和居里的科學(xué)事業(yè)。

科學(xué)事業(yè)后繼有人

約里奧一居里夫婦當(dāng)時正對自然放射源自然釋放的放射性粒子進(jìn)行研究。1933年12月，他們注意到，當(dāng)鋁暴露在a射線中時，它會釋放出中子和正電子（質(zhì)子）。當(dāng)a射線源被移走時，盡管不會再產(chǎn)生新的質(zhì)子，但仍然可以檢測到放射現(xiàn)象——指向鋁箔靶的蓋草計數(shù)器不斷地發(fā)出他們熟悉的“咯咯”聲。

難道，通常穩(wěn)定的鋁也變得有放射性了？或者，是蓋革計數(shù)器出了毛病？通過進(jìn)一步研究，他們斷定，這是對鋁的轟擊使鋁變成了磷的緣故。這種來自于鋁的磷不是普通的磷，而是新形成的一種不穩(wěn)定的形式，稱為放射性同位素。放射性磷同位素不會天然存在。

就這樣，他們發(fā)現(xiàn)了“人工放射性”。由此，人們意識到，放射性并不局限于鈾、釷之類的很重的元素，任何元素，只要能制出適當(dāng)?shù)耐凰兀紩蟹派湫浴?/p>

為了得到可見的證據(jù)，約里奧一居里夫婦用化學(xué)方法分離了那些新產(chǎn)生的放射性物質(zhì)。照射鋁產(chǎn)生的磷30只有3分15秒的半衰期。當(dāng)約里奧一居里夫婦讓居里夫人觀看裝在一個小試管里的第一批人工放射性元素時，她表現(xiàn)出了由衷的喜悅，并用她被鐳灼傷而結(jié)痂的手指，夾著裝有微弱放射性的小試管，靠近一臺蓋革計數(shù)器，聽它發(fā)出一串“咯咯”聲。

1935年，約里奧一居里夫婦因發(fā)現(xiàn)人工放射性現(xiàn)象，而獲得了諾貝爾化學(xué)獎。

居里夫人曾經(jīng)如是表白：如果能隨理想而生活，本著正直自由的精神、勇往直前的毅力、誠實不自欺的思想而行，一定能臻于至美至善的境地。愛因斯坦曾評價說，居里夫人的品德力量和熱忱，哪怕只有一小部分存在于歐洲的知識分子中間，歐洲就會面臨一個比較光明的未來。endprint