金沙国际唯一网址 金沙国际唯一网址 居里内人传: 第五章 镭的开掘

居里内人传: 第五章 镭的开掘



  玛丽说 :“怎么样呢?”她对于这个谈话兴趣不大。

发现钋元素之后,居里夫妇以孜孜不倦的精神,继续对放射性比纯铀强900倍的含钡部分进行分析。经过浓缩,分部结晶,终于在同年12月得到少量的不很纯净的白色粉末。这种白色粉末在黑暗中闪烁着白光,据此居里夫妇把它命名为镭,它的拉丁语原意是“放射”。钋和镭的发现,给科学界带来极大的不安。一些物理学家保持谨慎的态度,要等研究得到进一步成果,才愿表示意见。一些化学家则明确地表示,测不出原子量,就无法表示镭的存在。把镭指给我何看,我们才相信它的存在。要从铀矿中提炼出纯镭或钋,井把它们的原子量测出来,这对于当时既无完好和足够的实验设备,又无购买矿石资金和足够的实验费用的居里夫妇,显然比从铀矿中发现钋、镭要难得多。为了克服这一困难,他们四处奔波,争取有关部门的帮助和支援。在他们的努力下,奥地利惠赠1吨铀矿残渣。他们又在理化学校借到一个连搁死尸都不合用的破漏棚屋,开始了更为艰辛的工作。这个棚屋,夏天燥热得象一间烤炉,冬天却冻得可以结冰,不通风的环境还迫使他们把许多炼制操作放在院子里露天下进行。没有一个工人愿意在这种条件下工作,居里夫妇却在这一环境中奋斗了4年。

玛丽娅·斯可罗多夫斯卡娅,即著名的居里夫人,被誉为“镭的母亲”。她1867年11月7日诞生于俄国沙皇侵略者统治下的波兰首都华沙。父亲是华沙高等学校的物理学教授,使她从小就对科学实验发生了兴趣。

  不过,玛丽和比埃尔要习惯室外的严寒,这也是很需要的。他们的微不足道的设备,没有把有害气体放出去的叫做“通风罩”的装置,而且大部分炼制工作必须在院子的露天里进行。每逢骤雨猝至,这两个物理学家就狼狈地忙把设备搬进棚屋,大开着门窗让空气流通,以便继续工作,而不至于被烟窒息。

藏有钋和镭的沥青铀矿是一种贵重的矿物,在奥地利,一个提取玻璃工业铀盐的矿场里就有这样的矿物。他们预料,沥青铀矿在提起铀之后,矿渣当中所含有的微量元素钋和镭也许还会原封未动。于是,在一个奥国同行的帮忙下,他们得到奥地利政府同意馈赠的一吨铀矿的残渣。

玛丽.居里是第一个荣获诺贝尔科学奖的女科学家,也是第一个两次荣获诺贝尔科学奖的科学家。自从1897年居里夫妇发现放射性元素镭之后,
80多年来,称颂他们的文章、书籍从未间断,可见她所建立的勋业和她所具有的品质深深地留在后人的印象中,成为科学家和广大青少年学习的楷模。

居里夫人受过严格的高等化学教育,她在研究铀盐矿石时想到,没有什么理由可以证明铀是惟一能发射射线的化学元素。她根据门捷列夫的元素周期律排列的元素,逐一进行测定,结果很快发现另外一种钍元素的化合物,也能自动发出射线,与铀射线相似,强度也相像。居里夫人认识到,这种现象绝不只是铀的特性,必须给它起一个新名称。居里夫人提议叫它“放射性”,铀、钍等有这种特殊“放射”功能的物质,叫作“放射性元素”。

  两个学士学位,考取大学毕业生在中等教育界任职的文凭,一篇回火钢的磁化作用专论,这些是玛丽到1897年年底的活动总结。分娩后刚刚复元,她就回去工作。

在黑暗的棚屋里,镭宝贝就装在一只极小的玻璃容器里,它自动的发出蓝色的荧光。玛丽恍如进入梦幻般的世界,在那首次看到荧光闪耀的一晚,被永远铭刻在记忆中。

4年中,不论寒冬还是酷暑,繁重的劳动,毒烟的熏烤,他们从不叫苦。对科学事业的执着追求使艰辛的工作变成了生活的真正乐趣,百折不挠的毅力使他们终于在1902年,即发现镭后的第45个月,从数吨沥青铀矿的炼渣中提炼出0.1克的纯净的氯化镭,并测得镭的原子量为225。镭元素是存在的,那些持怀疑态度的科学家不得不在事实面前低下了头。这么一点点镭盐,这一简单的数字,凝聚了居里夫妇多少辛勤劳动的心血!夜间,当他们来到棚屋,不开灯而欣赏那闪烁着荧光的氯化镭时,他们完全沉醉在幸福而又神奇的幻境中。每当居里夫人回忆起这段生活,都认为这是“过着他们夫妇一生中最有意义的年代”。

继镭的发现之后,另一些新的放射性元素如锕等也相继被发现。探讨放射性现象的规律以及放射性的本质成为科学界的首要研究课题。

  这两个物理学家空自梦想着的实验室还远得很,可是他们仍须继续他们的细致的实验。

玛丽知道要先从矿石当中提炼出带放射性的微量元素,无异于大海捞针。他和比埃尔采用的方法是以放射性为基础,采用分步结晶的方法,从沥青铀矿当中分离出新的放射性物质,她先用静电计测定出沥青铀矿当中矿石成分具有的放射性强度,在以此为线索追踪放射性元素隐藏在什么成分当中。

她的调查很快从盐和氧化物扩展到一切矿物。她毫不厌倦地用同一方法去研究大量的材料,终于有了新的发现:有些矿物的放射性强度比其单纯由所含铀或钍所产生的放射性强度要大得多。开始她还不敢确信这一测定,但是经过一二十次重复测量,不得不承认这是事实。这事实表明这些矿物中含有放射性比铀、钍强得多的某种未知元素。这是一个十分重要而吸引人的推断。尽管一些同行劝她谨慎些,她还是深信自己的试验没有错,并下定决心把这一新元素找出来。

这种反常的而且过强的放射性是哪里来的?只能有一种解释:这些沥青矿物中含有一种少量的比铀和钍的放射性作用强得多的新元素。居里夫人在以前所做的试验中,已经检查过当时所有已知的元素了。居里夫人断定,这是一种人类还不知道的新元素,她要找到它!

  他这封信是居里夫妇的生活情况和为事业献身情况的惊人写照。

镭确实太不可思议了。

1934年7月4日,长期积蓄体内的放射性物质所造成的恶性贫血即白血病终于夺去了居里夫人宝贵的生命。她虽然离开了人世,但是她为人类所作的贡献以及她的崇高品行将永远铭记在人们的心里。

理化学校校长经过皮埃尔多次请求,才允许居里夫人使用一间潮湿的小屋作理化实验。在摄氏6度的室温里,她完全投入到铀盐的研究中去了。

  “怎么样呢,我们须在两种决定中选择一个。一种是毫无保留地叙述我们的研究成果,包括提纯方法在内”

在法兰西科学院,1898年12月《论文汇编》上刊登了一则报告,报告中有一段话:“我们有充分的理由可以得出以下结论,这种放射性的新物质里含有一种新元素,我们给他定名为镭。”提出了镭,并不等于已经看见了镭。为了把钋和镭展现在不相信的人们面前,为了向全世界证明他们确实存在,居里夫妇还要付出长期的、艰苦的、代价高昂的努力。

这种未知元素存在于铀沥青矿中,但是他们根本没有想到这种新元素在矿石中的含量只不过百万分之一。他们废寝忘食,夜以继日,接着化学分析的程序,分析矿石所含有的各种元素及其放射性,几经淘汰,逐渐得知那种制造反常的放射性的未知元素隐藏在矿石的两个化学部分里。经过不懈的努力,1898年7月,他们从其中一个部分寻找到一种新元素,它的化学性质与铅相似,放射性比铀强400倍。彼埃尔请玛丽给这一新元素命名,她安静地想了一会,回答说:“我们可否叫它为钋”。玛丽以此纪念她念念不忘的祖国,那个在当时的世界地图上已被俄、德、奥瓜分掉的国家——波兰,为了表示对祖国的热爱,玛丽在论文交给理科博士学院的同时,把论文原稿寄回祖国,所以她的论文差不多在巴黎和华沙同时发表。她的成就为祖国人民争得了骄傲和光荣。

居里夫人与镭的发现

  在冬天,简直不知道是应该希望下霜还是应该希望下雨,若是下雨,雨水就以一种令人厌烦的轻柔的声音,一滴一滴地落在地上,落在工作台上,落在这两个物理学家的标上记号永不放仪器的地方;若是下霜,就连人都冻僵了。没有方法补救。那个炉子即使把它烧到炽热程度,也令人完全失望,走到差不多可以碰着它的地方,才能感受一点暖气,可是离开一步,立刻就回到寒带去了。

在永远的相同的周期内,每一种放射性元素会失掉它实体的一半,铀减去一半,需要几十万年,镭需要1600天,镭射气需要4天,镭射气的子孙只需要几秒钟。

1896年法国物理学家贝克勒尔发现一种铀盐能自动地放射出一种性质不明的射线。这一发现引起居里夫妇的极大兴趣,这是一个极好的研究领域。在一间原来用作贮藏室的闭塞潮湿的房子里、玛丽利用极其简单的装置,开始向这个新领域进军。仅仅几个星期,她便取得可喜的成果。她证明铀盐的这种惊人的放射强度与化合物中所含的铀量成正比,而不受化合物状况或外界环境的影响。她还认为,这种不可知的放射性是一种元素的特征。难道只有铀元素才有这种特性?遵循这一思路,她决定检查所有已知的化学物质。通过繁重而又艰巨的普查,她发现了另一种元素钍的化合物也能自动地发出与铀射线相似的射线,由此她深信具有放射现象决不只是铀的特性,而是一种自然现象。对此她提议把这种现象叫作放射性,把铀、钍等具有这种特性的物质叫作放射性物质。

1891年,她到巴黎继续深造,获得了两个硕士学位。学业完成后,她本打算返回祖国为受奴役的波兰人民服务,但是,与法国年轻物理学家皮埃尔·居里的相识,改变了她的计划。1895年,她与皮埃尔结婚,1897年生了一个女儿,一个未来的诺贝尔奖金获得者。

  有了这种非常的天赋,镭还不自足;它使许多不能自己发光的物体发磷光,例如金刚石:“镭的作用可以使金刚石发磷光,这样可以辨认出烧料制的假金刚石,因为假金刚石的光极微弱。”

自从门捷列夫发现元素周期律以后,科学界对于找到一种新元素,并用它来填补周期表上的空白,怀有极大的兴趣,并且把每一种新元素的发现,当作化学领域的一个重大进展。雷被称为革命家,是因为居里夫妇在提炼镭的过程当中创造了化学界离析提纯的一种新方法,放射性加上分步结晶法,这种方法对化学的发展具有重要的意义。居里夫妇不但最先发现了镭的辐射强度大大超过了铀,而且比埃尔还测出,一克原子镭每小时放出22.5千卡的热量。按数量级来计算这个热量,与一克氢气燃烧时产生的热量相等,这实际上是人类第一次测出的原子能。

居里夫妇的实验室条件极差,夏天,因为顶棚是玻璃的,里面被太阳晒得像一个烤箱;冬天,又冷得人都快冻僵了。居里夫妇克服了人们难以想像的困难,为了提炼镭,他们辛勤地奋斗着。居里夫人立即投入提取实验,她每次把20多公斤的废矿渣放入冶炼锅熔化,连续几小时不停地用一根粗大的铁棍搅动沸腾的材料,而后从中提取仅含百万分之一的微量物质。

  玛丽毫不动摇地重新开始测量,用同样的产物,重复测量了十次,二十次。她不得不承认这个事实:在这些矿物中的铀和钍的含量,决不能解释她观察到的这种异乎寻常的辐射强度。这种反常的而且过度的放射性是哪里来的?这只能有一种解释:这些矿物一定含有少量的一种比铀和钍的放射性强得多的物质。

1882年当玛丽还只有15岁,她在一所公立高中念书的时候,23岁的比埃尔·居里已经被任命为巴黎市理化学校物理实验室的主任。比埃尔的哥哥雅克·居里也非常喜爱物理,他在1880年发现了晶体的压电效应,就是石英、电气石、酒石酸钾钠等不对称的晶体,在外力的作用下,因为极性而使两端表现出电势差的现象,这就是晶体的正压电效应。后来比埃尔加入到雅克的研究当中,继续进行这个实验,又确定了产生压电效应的条件和变化的规律。1881年发现了这一效应的逆反应,也就是逆压电效应,他们还根据压电效应制造出非常精密的静电计。这种静电计可以准确的测量非常微小的电量,被称为压电石英静电计。

玛丽的研究工作太重要了,使得不仅是丈夫、而且是战友的彼埃尔决定暂时停止他在晶体方面的研究,协助妻子共同寻找这一未知元素。彼埃尔的参加,对于玛丽来说无疑是一个极大的鼓励和支持。从此,在那间潮湿的实验室里,有着两个头脑、四只手在忙碌。这种通力合作,持续了8年,直到一次意外事故夺去了彼埃尔的生命。

他们从1898年一直工作到1902年,经过几万次的提炼,处理了几十吨矿石残渣,终于得到0.l克的镭盐,测定出了它的原子量是225。

  但是,这是什么物质?玛丽在以前所作的试验中,已经检查过所有已知的元素了。

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1903年英国皇家学会邀请他们夫妇到伦敦讲学,并授予皇家学会最高的荣誉——戴维奖章。1903年底,居里夫妇和贝克勒尔一起被授予诺贝尔物理学奖。由于玛丽·居里在分离金属镭和研究它的性质上所作的杰出贡献,
1911年她又荣获了诺贝尔化学奖。

  从1898年到1902年,居里先生和夫人就是在这种条件下工作。第一年里,他们共同从事镭和钋的化学离析工作,并且研究他们所得到的活性产物的放射性。不久,他们认为分工的效率比较高,比埃尔·居里便试着确定镭的特性,以求熟悉这种新金属。

贝克勒尔已经发现铀天然放射性的三种效应,能够使照相底片感光,可以使气体分离,对不同物质有不同的穿透力。他采用的测定方法无法做到定量的分析,使他忽略了后两种效应。玛丽·居里的高明之处,在于它的方法,利用了放射性的电离效应,可以通过补偿法精确测出铀射线的强度。

经过仔细的研究,居里夫人不得不承认,用这些沥青铀矿中铀和钍的含量,绝不能解释她观察到的放射性的强度。

  玛丽心里有一个严格认真的魔鬼,她这样自己折磨自己是不公平的。她的父亲的晚年很快乐,并且因为她而更快乐。他一家人对他的爱,他作父亲和祖父所得到的满足,已经使斯可罗多夫斯基先生忘记了自己的不煊赫的一生的沧桑;而他的最终的、最大的快乐,是来自玛丽。钋和镭的发现,巴黎科学院《论文汇编》里署他女儿名字的惊人的学术报告,使这个物理学教师深为感动。他自己一生中日常工作太多,不能无牵无挂地从事研究。他一直随时注意他女儿的工作,他了解它的重要,料到它将来一定一鸣惊人。最近玛丽告诉他,坚持四年努力之后,她已经得到一点纯镭。斯可罗多夫斯基先生在去世前六天,用颤抖的手给她写了最后一封信,大不象他一向的美丽规矩的字迹。

然而居里夫人是不会放弃的。比埃尔非常了解玛丽性格坚韧的程度。玛丽就是这样一种人,她想要做的事就要做到,她想离析镭就一定要把它离析出来。镭终于在顽强的对手面前屈服了!1902年,居里夫妇宣布镭可能存在之后的45个月,玛丽终于打赢了这场持久战,提炼出了一分克的纯镭,而且初步测定了镭原子量225.93。

一天,居里夫人想到,矿物是否有放射性?在皮埃尔的帮助下,她连续几天测定能够收集到的所有矿物。她发现一种沥青铀矿的放射性强度比预计的强度大得多。

  按照合乎逻辑的发展次序,她的事业的下一步,当然是考博士学位:为了这一件事,她踌躇了好几个星期。她必须选一个充分发挥的新颖的研究题目。玛丽细读物理学方面最新的著作,想找出了一个论文题目。

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居里夫人 (Marie
Curie,1867-1934)法国籍波兰科学家,研究放射性现象,发现镭和钋两种放射性元素,一生两度获诺贝尔奖。

  学者们不重辩才和宏论,聚集于理学院的主考人在授予玛丽博士学位的时候,用的也是朴实无华的词句;但是30年后重读这些词句,却使人感受到很深的感情价值。

镭是铀的子孙,钋是镭的子孙!

贝克勒尔发现的射线,引起了居里夫人极大兴趣,射线放射出来的力量是从哪里来的?居里夫人看到当时欧洲所有的实验室还没有人对铀射线进行过深刻研究,于是决心闯进这个领域。

  它能穿过黑纸在照相底版上留影;它能使空气导电,并使远处的验电器放电;它能使装它的玻璃容器成为紫色或淡紫色;它能一点一点地腐蚀包裹它的纸或棉花,使它们成为粉末它能发光,这是已经知道的。

玛丽的研究工作,除了生孩子那几天外从来就没有间断过,既然她已经确信有了新的放射性元素存在,那她就一定要把这种新元素给找出来。玛丽生活的时代,人类总共发现了大约80种元素,每种元素的发现都使它的发现者在科学史上千古留名,如果她能够使元素的大家族再添上一种,这是多么有价值,多么吸引人的事情啊!

居里夫妇决定拿出实物来证明。当时,藏有钋和镭的沥青铀矿,是一种很昂贵的矿物,主要产在波希米亚的圣约阿希母斯塔尔矿,人们炼制这种矿物,从中提取制造彩色玻璃用的铀盐。对于生活十分清贫的居里夫妇来说,哪有钱来支付这件工作所必需的费用呢?他们的智慧补足了财力,他们预料,提出铀之后,矿物里所含的新放射性元素一定还存在,那么一定能从提炼铀盐后的矿物残渣中找到它们。经过无数次的周折,奥地利政府决定馈赠一吨废矿渣给居里夫妇,并答应若他们将来还需要大量的矿渣,可以在最优惠的条件下供应。

  研究和工作使他们疲于奔命,废寝忘餐。玛丽从前规定的“正常”生活规则,以及烹饪治家的成绩,都被忘记了。这对夫妇并不意识到自己的愚蠢,仍旧使用着而且过度地耗费着他们那日渐衰退的体力。有许多次,比埃尔因为四肢突发不能忍受的剧痛,不得不卧床休息。玛丽有紧张的神经支持着,还不显衰弱。

1903年,诺贝尔奖颁发给一位弱不禁风的金发女郎居里夫人居里夫人,她是第一位获得该奖的女性,在男性占统治地位的物理学领域获奖,居里夫人令人肃然起敬!

镭宣告诞生了!

  六度,这真是太低了!玛丽加上了十个小惊叹号,表示她的不满。

利用压电石英静电计,玛丽经过非常细致和耐心的测量,得出一个重要的结论:铀射线的强度与铀化合物当中铀含量成正比,与铀化合物的组成无关,也不受光照、加热和通电等因素的影响。这个结论进一步证实了贝克勒尔“铀射线的发射是一种原子的自发过程”。

居里夫妇证实了镭元素的存在,使全世界都开始关注放射性现象。镭的发现在科学界爆发了一次真正的革命。

  三年之后,在1902年5月,玛丽又登上火车返回波兰。来信告诉她,她的父亲突然患病,胆囊开刀,取出很大的结石。她先接到一些使她可以安心的消息,后来突然来了一封电报。这可完了。玛丽要立刻动身,但是护照的手续很复杂;等了好几天,那张官样文件才办妥。经过两天半的旅程,玛丽到了华沙,来到斯可罗多夫斯基先生居住的约瑟夫的家,但是太晚了。

1898年初,玛丽发现除了铀之外,钍也是一种放射性元素,正是这个发现,玛丽决定把研究的范围扩大到铀和钍以外的化合物,包括测试大量的自然矿石。她缜密的逻辑思维能力,使她产生了一个更大胆的设想,既然放射性是一种原子的特性,那么更强的放射性就意味着有新的元素存在。同样量的铀盐和含铀的沥青相比较,含铀的沥青放射性强度要比纯铀盐要强4倍多,这说明含铀盐的沥青中还含有其它新元素。

居里夫人的发现吸引了皮埃尔的注意,居里夫妇一起向未知元素进军。在潮湿的工作室里,经过居里夫妇的合力攻关,1898年7月,他们宣布发现了这种新元素,它比纯铀放射性要强400倍。为了纪念居里夫人的祖国——波兰,新元素被命名为钋。

  物质在光的照射下放射出来的。亨利·柏克勒尔也注意同样的问题,他观察到了一种“稀有金属”——铀盐;但是没有得到他预测的现象,却观察到另外一种完全不同并且不可解释的现象:铀盐自发地放射出一种性质不明的射线,不必先受光的照射。把铀的一种化合物放在黑纸包的照相底片上,它可以透过黑纸使底片感光;这种奇怪的“铀”射线和X
射线一样,能把周围空气变为导电体,使验电器放电。

居里夫人

1898年12月,居里夫妇又根据实验事实宣布,他们又发现了第二种放射性元素,这种新元素的放射性比钋还强。他们把这种新元素命名为“镭”。可是,当时谁也不能确认他们的发现,因为按化学界的传统,一个科学家在宣布他发现新元素的时候,必须拿到实物,并精确地测定出它的原子量。而居里夫人的报告中却没有针和镭的原子量,手头也没有镭的样品。

  放射性的研究起于法国,很快就征服了外国。从1900年起,许多科学界的知名人物由英国、德国、奥国、丹麦写信到娄蒙路,请求提供资料。居里夫妇与威廉·克鲁克斯爵士、维也纳的绪斯教授和玻尔兹曼教授、
丹麦探险家巴尔森不断地书信往来,
镭的“父母”慷慨地向他们的同行提供说明和专门的劝告。

30岁的玛丽·居里正在选择她的博士论文,为了寻找有吸引力的课题,她把近几年的科学期刊,差不多翻了个遍。在翻阅大量的文献过程,她对贝克勒关于由射线的论文产生了兴趣,由于射线神秘兮兮,谁也弄不清楚它的能量是从哪儿来。受对未知事物探究内心冲动的驱使,玛丽·居里觉得这个问题很有研究价值。她选择这个课题,还有一个原因,贝壳勒尔的发现,尽管引起了很大的轰动,但接下来的研究工作并没有取得普遍的重视,因此选择这个课题研究成功的可能性比较大。

居里夫人注意到法国物理学家贝克勒尔的研究工作。自从伦琴发现
X射线之后,贝克勒尔在检查一种稀有矿物质“铀盐”时,又发现了一种“铀射线”,朋友们都叫它贝克勒尔射线。

  这些严格的考试,这些严肃而且朴实的仪式,对于有天才的研究者和对于努力的工作者,都以同样的方式举行,这并不可笑。

1898年,当时人们对放射性的认识还很肤浅,不相信可以用放射性的方法,来寻找和确定新的元素,科学家们一味坚持必须要用元素的特征光谱,来确定是否是新元素。

居里夫人以为题,完成了她的博士论文。1903年,居里夫人获得巴黎大学的物理学博士学位。同年,居里夫妇和贝克勒尔共同荣获诺贝尔物理学奖。

  对科学来说,它的仆役是富是贫,是快乐是不快乐,是健壮是有病,有什么关系呢?科学知道,这些人生来就是为了研究和发现。他们要研究,要发现,一直到力竭为止。学者不能和他的使命对抗,即使他觉得厌烦,觉得要反抗,他的脚步还必然要把他引到他的实验室的仪器前面。

19世纪末的那几年,在物理学家面前展现了一个光怪陆离、变幻莫测的神奇世界,同时也令全人类为之眼花缭乱。英国物理学家汤姆逊发现的电子,使原来认为原子是不可分的最基本的物质单位的传统科学信条发生了动摇。法国物理学家贝克勒尔发现的铀元素的质量在天然辐射中减少的现象,也动摇了物质质量不能自行改变的信条。经典物理学认为原子如果存在的话,就一定是最小而又不能再分割的粒子,而铀原子却能不断的放射出一种射线来,那么原子不是仍然可以分割的吗?更使人迷惑不解的是,铀盐可以不断的放出射线来,而射线又是带有能量的,那么这个能量是从哪儿来的呢?如果是这样,那么能量守恒定理岂不是也要发生动摇了吗?

  还有一件事可以证明这点:她提交科学院的文章《论沥青矿中所含的放射性新物质》还没有在《论文汇编》上发表之前,玛丽已经把原稿寄回祖国一份,交给她从前作初步试验的工农业博物馆的实验室主任约瑟夫·柏古斯基。差不多在巴黎发表的同时,这篇文章在华沙的一个叫做《斯维阿特罗》的画报月刊上发表了。

结果,他们发现放射性很强的化合物,不是一种,而是两种,其中,一种是沥青铀矿当中含钡的化合物,另一种是含铋的化合物。放射性强度不同意味有不同元素,如果他们没有猜错的话,这两种新元素当中的一种,应该隐藏在含钡的化合物里,而另一种新元素应该隐藏在含铋的化合物里。他们进一步确认,在含铋的化合物里,放射性不是出自铋本身,而是混合在铋内部一种极微量的元素。直到1898年7月的一天,他们终于在铋的化合物里,找到了期待已久的新元素。玛丽建议把新元素起名为钋,以此来纪念她的祖国波兰。

  这种放射性新物质的确含有很大一部分钡,虽然如此,它的放射性仍是很可观,足见镭的放射性一定是大极了。“

镭自动放热,它在一个小时内放出的热量也可以融化与它等量的冰,在不受冷气影响的情况下,它的热度可以使周围空气的温度升高10℃。

  这个青年妇女并不气馁。虽然没有专用的电气设备,也没有开始科学研究所需的一切材料,她仍找到了办法能在这间陋室里运用她的仪器。

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  这种放射性的新科学的发展有了一个惊人的开端,居里夫妇现在需要合作者。直到这时候,只有一个叫作伯第的实验室工人偶尔来帮一点忙。这个勇敢的人,在他工作钟点以外的时间,由于他个人的热心,差不多秘密地来与他们一起工作。但是他们现在需要杰出的技术人员。他们的发现在化学领域内有重要的进展,这是必须专心加以研究的,他们愿意与有能力的研究者合作。

镭有它的特征光谱,有确定的原子量,而且有种奇异的特性,除了发光,镭的放射性强度是铀的几十万倍,一种新元素不容置疑的诞生了。他们付出巨大代价的新发现,奠定了一个新的学科,放射性学科。

  一个星期日早晨,比埃尔在克勒曼大道的小房子里,把这些事情解释给他的妻子听。邮递员刚送到一封由美国寄来的信,这个学者很注意地看完,把它折起来,放在书桌上。

这么显著的能量从哪里来!直到1905年,伟大的物理学家爱因斯坦提出,质量是物体当中含有能量的尺度,才得到问题的答案!

  钋和镭的特性推翻了几世纪来学者们相信的基本理论。这些放射性物体的自发放射如何解释?这种发现动摇了全部已得概念,并且与已经根深蒂固的物质观念相反。因此,物理学家要保持谨慎态度,他们对于比埃尔和玛丽·居里的工作极感兴趣,但是还要等得到决定性的结果之后,再表示意见。

1895年在科学史上是很重要的一年,在这一年的12月,德国物理学家伦琴发现x射线。第二年3月,法国物科学家贝克勒尔,又由于研究x射线,而发现了铀的放射性。正是这一年,玛丽以第一名的成绩通过了教师资格考试。1897年怀孕的玛丽·居里完成了论文《淬火钢的磁特性》。这个研究,告一段落之后,30岁的玛丽,面临着需要找一个合适的博士论文的研究课题。对于一个科学工作者来说,能否选择正确的研究课题是至关重要的。有人说方向选择对了,就成功了一半,这话很有道理。

  “比埃尔!”

镭发出一种白天看不见的光,在黑暗里,一点点镭发出的光足以用来照明,它不但自己发光,还能使金刚石等不能发光的物体发出磷光,可以用来辨别金刚石的真假。

  自从伦琴发现X 射线之后,亨利·普安加瑞就有意研究,与X
射线类似的别种射线是否是“荧光性”

镭的神奇非常直观,它能够穿过黑色的纸在照相底片留下影子,也能使空气电离,使远处的验电器放电,能够使装它的玻璃容器成为紫色或淡紫色,能够把包裹它的纸或棉花一点点的腐蚀掉成粉末。

  他们的目标是要取得纯镭和纯钋。在这两个学者已经提炼成的放射性最强的产物中,这两种物质仍只有不易觉察的痕迹。

从1898年到1902年,这四年当中,居里夫妇就在简易的棚子里,点火熔化,过滤沉淀,倒出来再熔化,再过滤再沉淀……。后来居里夫人采用自己独创的分步结晶法,来完成最繁重的那部分工作,把每吨沥青残渣当中,提起10到20公斤的硫酸钡,再把硫酸钡变成氯化物,这些氯化物当中含镭量大约是万分之三,现在居里夫人可以从氯化物当中完成最后的结晶了。这四个寒暑,是居里夫妇英勇的岁月。镭似乎要与它最执著的发现者作对,不肯轻易露出它的面容。居里夫人被他极强的放射性所迷惑,以为在沥青铀矿的残渣镭里的含量可以达到百分之一,事实上并非如此,它的含量小的多,而且跟其他杂质密切的混合着,很难被离析。狡猾的镭把居里夫妇拖住了旷日持久的较量当中。

  比埃尔·居里在十月离开工艺学校,换了一个报酬比较高的工作,在居维埃路索尔本附设的P.C.N.学部任教。玛丽也尽她的一部分责任,申请到凡尔赛附近赛福尔女子高等师范学校的教职。该校副校长给她送来了聘书。

在认识玛丽之前,比埃尔已经有了许多卓越的发现,比如用他的名字命名的居里精密天平,居里定律,居里温度等等,这些概念对磁学的研究,至今仍然非常重要。比埃尔和雅克发现了晶体的对称性和电压现象之后,又独立推广了对称原理,把它应用到许多物理现象当中,比埃尔也是第一个把群论的概念引进到物理学领域的人。

  玛丽在院子里穿着满是尘污和酸迹的旧工作服,头发被风吹得飘起来,周围的烟刺激着眼睛和咽喉,她独自一个人操纵一个工厂。

分离含铀的沥青矿碴

  总之,镭的放射是“传染的”像强烈的气味或疾病一样地传染!若把一件东西、一种植物、一个动物或一个人放在装镭的玻璃管旁边,一定立刻得到一种可以看得出来的“活动”。
这种传染扰乱精密实验的结果,它是比埃尔和玛丽的日常仇敌。

1897年底,玛丽.居里在比埃尔·居里的帮助下,在理化学校找到了一间小房间,建立了她第一个独立的实验室,开始玛丽只是重复贝克勒尔做过的实验,在重复实验当中,她做了一个很关键的改动。为了更精确的观测铀射线的强度,她没有采用贝克勒尔使用的底片感光的方法,而是采用比埃尔·居里和他的哥哥雅克·居里共同发明的压电石英静电计,来精确测定铀射线的强度。贝克勒尔是根据底片感光程度,或者验电器金属箔下垂的快慢,来猜测铀射线的强度,这些方法根本无法做到定量的控制和测量。

  1899至1904年之间,居里夫妇有时候一起,有时候单独,有时候与同行合作,发表了32篇科学报告。这些报告的题目都很难懂,字里行间满是图解和公式,外行望而生畏。但是每一篇报告都代表一次胜利。

镭的放射是传染的,如果某种植物、动物和人靠近它,就会看到它传染的痕迹。

  在夏天,因为棚顶是玻璃的,棚屋里面燥热得像温室。

仅仅在几年前,人们还确定,物体是由永远不变的元素组成的。可是镭让所有的人都惊呆了,现在每一秒钟,镭粒子用极大的力量,把本身的氦气原子放射出去。玛丽把这种极小的惊人的爆发,叫做原子嬗变的激变。爆发后的残渣是镭射线的一种气体原子,这种气体原子又变成另外一种具有放射性的物质,这种物质又再次发生变化。这些放射性元素,作为这个家庭的一个成员,都是从她母体自动嬗变产生的。

  他的儿子和三个女儿在华沙为当家庭教师而奔走,好像还是不太久以前的事现在约瑟夫是著名的医生,有妻子女儿;布罗妮雅同卡西密尔创立了疗养院;海拉在学校任教,工作很有成绩,她的丈夫斯塔尼斯拉斯·扎拉伊领导一家重要的照相企业。而这个玛妮雅在实验室里工作,并且已经发表研究成绩。

镭会自动产生一种特殊的气体,镭射线。这种活跃的射线即使在封闭的玻璃管里也会有规律的自我毁灭,很多温泉的水里就含有这种镭射线。

  玛丽的直觉告诉她自己,这种未知的物质一定存在,她也已经宣布了它的存在;但是她还须打开它的秘密。现在她必须以实验证实假定,必须把这种物质分离出来,必须做到能够公布
:“它在这里,我已经看见它了。”

  玛丽后来写道
:“白天看不见这种光,但是在半黑中就很容易看出来,在黑暗中,一点儿镭发的光就足够照读之用。”

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