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6 天然放射线
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1896年3月,法国物理学家贝克勒尔发表了一篇工作报告,详细介绍了他通过多次实验所发现的铀元素。
贝克勒尔在报告中介绍说,铀具有一种特性,能够自动地、连续地释放出一种人眼看不见的放射线。这种放射线和一般光线不同,能透过黑纸使照相底片感光,但也不同于伦琴发现的X射线。X射线是利用人工设备制成的人工放射线,而这种放射线却能从铀中自动地释放出来,因此属于天然放射线。
人工放射线和天然放射线的发现,在科学家面前展现了一个崭新的、神秘莫测的世界。居里夫人在看过贝克勒尔的工作报告后,觉得放射性在科学界属于未经仔细探究的神秘部分,需要有人去做进一步的研究。
“含有放射能的铀能够不断地释放出放射线,向外辐射能量,这真是个有趣的现象。”居里夫人饶有趣味地对丈夫说,她对此发生了极大的兴趣。
“这些能量来自于什么地方呢?这种与众不同的自发放射线的性质又是什么呢?”皮埃尔像妻子一样,也对自发放射现象产生了浓厚的兴趣。两人在谈论过程中,一致认为这是一个特别有意义的科研项目,下定心要去揭开它的秘密。
实际上,这个决定是既聪明又大胆的。首先,这个课题十分新颖,当时还没有其他人对其做进一步的研究,然而对于这种能量的来源问题却是十分棘手的,用当时的科学概念几乎无法解释,想要彻底搞清楚也十分困难。
但是,既然确定了方向,那就要坚定不移地往前走。于是,不顾现实条件的极端困难,带着探索未知世界的渴望与热情,夫妇俩开始了对沥青铀矿石的分离和分析工作。
事实上,正是这个研究放射性物质的课题,把两人带进了一个全新的科学天地。
圭亚那(2001):诺奖百年,1903年诺贝尔物理学奖获得者贝克勒尔(发现天然放射性现象)
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7 发现钋与镭
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沥青铀矿石是晶体铀矿的一种,化学成分是UO2,比重为6.5~8.5,含有释放放射线的铀。
铀的放射性不是很强,但沥青铀矿石的放射性却非常强,这说明沥青铀矿石中一定含有铀之外的其他放射性物质,而且其放射性远远大于铀的放射性。
经过缜密的科学思考后,居里夫妇循着这样的思路,加紧了对沥青铀矿石的研究,向新的未知元素发起了冲击。
沥青铀矿石的分离和分析是一项非常艰难的工作,然而面对巨大的困难,夫妇俩没有退缩,而是知难而上,夜以继日地忙碌在实验室里。两人买来捷克约阿希姆斯塔尔出产的沥青铀矿石,用锤子将一块块沥青铀矿石敲碎,把不含放射性的部分全部扔掉,留下含有放射性的部分,如此不断地重复,筛选范围越来越小。
夫妇俩把握每一寸光阴,在实验室里互相勉励,把枯燥乏味的工作演绎成了一段“妇唱夫随”的美丽时光。通过艰苦的敲击、筛选、归类,他们终于获得了一些可以找到释放放射线的沥青铀矿石了。
接着,两人将这些小块的沥青铀矿石磨成粉末,用筛子筛一遍,煮熔,然后蒸发掉液体,把剩下部分过滤蒸馏,再进行电解。经过这样一道道复杂的工序,居里夫妇终于有了收获。
1898年7月,居里夫妇发现了一种比铀的放射性更强的元素,两人向科学院递交了《论沥青铀矿中一种放射性新物质》的报告,指出这种新发现的84号放射性物质的放射性比铀强四百倍。
居里夫人是一个有着浓郁乡情的人,她人在远方,心却在故乡。她将这种新发现的元素命名为与波兰的“波”同音的“钋”,以此寄托对祖国的无限热爱。她关于发现新元素钋的报告,被用波兰文在华沙的《斯维阿特罗》画报月刊上发表。
在发现了钋后,居里夫妇并没有停止研究的步伐,而是更加努力地探寻。12月,夫妇俩又发现了另一种新的放射性物质,他们向科学院递交了《论沥青铀矿中含有一种放射性很强的新物质》的报告,指出又发现的88号放射性物质具有非常强的放射性,他们将这种元素命名为“镭”,意思是“赋予放射性的物质”。
摩纳哥(1998):居里夫妇发现镭元素100周年
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8 荣获诺奖
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钋和镭这两种新元素的发现,以及它们所拥有的放射性特征,动摇了几个世纪以来对物质的物理认知。物理学家们普遍认为,原子是不可分割的,是物质存在的最小单元。按照传统观点,钋和镭这些新元素是不可能自发地发出放射线的。因此,当时的科学界虽然对居里夫妇的研究工作充满兴趣,但同时也充满疑惑。为了最终证实这一科学发现,也为了进一步研究镭的各种性质,居里夫妇意识到自己还有更长的道路要走,他们必须获得纯净的镭化物。
为了提炼纯净的镭化物,居里夫妇投入到更为艰苦的工作状态中。由于缺乏资金购买大量含镭的铀矿石,他们只好一再压缩自己的生活开支,筹措资金地去购买廉价的铀沥青残渣进行提炼。
夫妇俩借了一间破旧的棚屋作为实验室,冒着酷暑和严寒,在四面透风又极度潮湿的恶劣环境里,使用最原始和简单的工具,忍着刺鼻的气味,在烟熏火燎中艰苦地工作。德国化学家奥斯特瓦尔德曾经参观过这个实验室,他看过之后,心中十分难过。
后来,他这样对别人说:“经过我的反复恳求,居里夫妇才答应我去参观他们的实验室。可是,当我走进那个实验室的时候,发现那竟然是一所既像马厩,又像马铃薯窖的简陋屋子。如果不是身边站着居里夫妇和桌子上的一些仪器,我真会以为这是一个天大的恶作剧!”
事实上,居里夫妇虽然都是学者,其实却更像苦工,两人就在这样的艰苦环境中,埋头于科学研究。功夫不负有心人!在经过长达近四年的艰苦劳动后,两人终于从数以吨计的铀沥青残渣中提炼出了0.12克纯净的氯化镭,并初步测出它的原子量约225(后来又精确地测出为226),放射性比铀强二百多万倍。这几个看似简单的数字,蕴含了夫妇俩无限的心血和汗水。从此,镭的存在得到了最终的证实。
1903年5月,居里夫妇受英国皇家学会邀请,到英国去作关于镭的演讲。6月,居里夫人以《放射性物质的研究》一文作为博士答辩论文,获巴黎大学物理学博士学位。11月5日,居里夫妇被英国皇家学会授予戴维金质奖章。
11月14日,瑞典科学院院士、常务秘书欧利维利乌斯给居里夫妇写了一封信,信中说:
居里先生暨夫人:
……瑞典科学院在11月12日的会议中,决定将本年度诺贝尔物理学奖金的一半授予你们,表示尊重你们在贝克勒尔射线的研究上共同取得的卓越成就……
12月10日,一直秘而不宣的诺贝尔奖获奖消息正式公布了,因对放射性现象研究的突出贡献,居里夫妇与贝克勒尔共同获得了1903年诺贝尔物理学奖。居里夫人因此成为历史上第一个获得诺贝尔奖的女性。
放射性元素特别是镭的发现具有划时代意义,不仅从根本上改变了物理学的基本原理,还开辟了科学世界的新天地。镭的强大放射性,作用于各种不同的细胞和组织会产生各种作用,那些繁殖异常迅速的细胞经过一定剂量的镭照射后,很快就被破坏了,这个特性为镭照射治疗癌症奠定了基础,引出了肿瘤治疗学的巨大进步。美丽的镭元素,它的璀璨光芒,照亮了整个二十世纪。
居里夫人和自己的丈夫一起,辛勤地开垦了一片处女地,奠定了现代放射学的基础,为人类做出了巨大的贡献。夫妇俩的科研成果功勋盖世,但他们却极其淡泊名利,拒绝将宝贵的时间浪费在无为的应酬上,而是一如既往地醉心科研,把自己的一切都献给了伟大的科学事业。
瑞典(1963):1903年诺贝尔物理学奖获得者贝克勒尔(左)、居里(中)、居里夫人(右)
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9 痛失挚爱
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居里夫妇的科学研究之路虽然走得极其艰辛,但因为彼此心心相印,互相支撑,家庭生活却是幸福甜蜜的。
居里夫人在回忆自己的婚姻生活时说:
我与皮埃尔一起从事这项研究的那些日子,是我俩共同生活中最伟大、最英勇的时期。工作间歇,我俩一边在木棚中踱来踱去,一边冷静地思考、讨论正在做的实验,那种喜悦心情是难以表达的。
有时候,我们夜晚也会跑到木棚里去,这可是我们的一件高兴事。我们可以在玻璃瓶或玻璃管里看到我们提炼、分离出来的宝贝在向四周散发出淡淡的光彩,真是美丽动人,令我们既欣喜又激动。那闪烁的奇光异彩,宛如神话中神灯的光芒。
从居里夫人的言语之中,我们可以感受到她家庭生活的幸福与精神生活的富足,这令她的科学研究充满了生活的情趣。
1905年6月,皮埃尔代表夫妇俩在瑞典科学院作了题为《放射性物质镭》的演讲,引起了巨大的反响。回巴黎后不久,即7月3日,他又被选为巴黎科学院院士。一切都变得那么顺利,又那么美好。
然而,美好的东西太过短暂,流年的风雨太过无情,残酷的现实总是捉弄善良的人们。
1906年4月19日下午,天下着阴雨,皮埃尔步行在巴黎旧区前往科学院的泥泞道路上。半路上,他不幸被一辆马车撞到在地,马车的后轮从他的脑袋上碾过,立即鲜血迸流,将大地染成了一片殷红。
就是这样一个突发事故,皮埃尔突然之间就失去了生命,年仅47岁。人们不敢相信,一个如此智慧、如此充满活力、如此富有科研能力的伟大科学家,怎么会突然之间就死去了呢?老天太无情,世道太不公!
人说人生如戏,总有痛断肝肠的时候。可是,这样的悲剧,为什么要发生在居里夫人身上呢?
科学家英年早逝,对科学界来说无异是巨大的损失,而对居里夫人来说,更是晴天霹雳,她悲痛欲绝,泪水如同决堤的河水一样倾泻而出,精神陷入了冰河状态。
曾经,一切是那么美好,可这美好的东西却为何消失得如此之快?好想一切都未曾离去,或者像一季季的花开,远去了还会重来。然而,居里夫人念想的归处,除了流不尽的泪水,还是泪水。这泪水,风干在滴血的黄昏里,散开了,却又撩拨起更加痛彻心扉的思念。
在那段以泪洗面的煎熬时光里,她处处寻找皮埃尔的身影,踏进实验室就看到他,走在路上也看到他,望天上的云朵是他,回到家里还是他。他是她的生活伴侣,一个女性的情感归宿;他是她的工作搭档,一个科学家的亲密伙伴;他是她的知心朋友,一个可以倾诉一切的至亲之人。他们已经结婚11年了,两人志同道合,生育了2个可爱的女儿。而今,他怎么就突然消失了呢?他说他要成为她一生的依傍,这一份爱的承诺,竟在瞬间化为了苍白!
忆起那段在一起的年华,忆起那帧牵手一生的誓约,曾经那么美好,那么甜蜜,足以令心儿沉醉。然而,爱人离开的脚步太急,夏季里盛开的这一季花事凋亡得太快,这样的痛,这样残酷的现实,只将居里夫人寒冰般的心剪成了碎片。
而今,这碎片已渐渐融化,化作一汪清水,从全身的各个毛孔中渗出来。她的整个身体都在哭泣。多少次午夜梦回,梦里与他执手相牵。可是,好梦不能圆,梦醒时分,只是更加钻心的痛。一夜之间,她成了一片秋叶,在秋风里孤单地颤抖,只等飘落的那一刻。
是的,她是一个女人,一个妻子,一个母亲,难以承受失去丈夫的痛。然而,她又不仅是一个妻子,一个母亲,一个女人,还是一个科学家,还有更加远大的理想与目标,这也是她和丈夫共同的心愿。她这一片孤叶,不能就这样凋落了。
想你时你在天边,想你时你在眼前;想你时你在脑海,想你时你在心田……哭过了,痛过了,想到丈夫未竟的事业,想到自己肩负的责任,她默默地告诉自己:生活这条路,科学这条路,以后都必须自己一个人走下去了。
对,从此一个人行走,做两个人的梦!
承受着巨大的不幸,她用坚强的理智压抑着悲伤,将爱人初见时的笑容藏在心底,把他的身影珍藏成隐秘于心中的一颗泪滴。她用女性柔弱的肩膀挑起了两个人共同的科学意愿,以一个伟大的灵魂担起了人类的众望。
那一年,她39岁。她谢绝法国政府为她颁发国家抚恤金,咬紧牙关,既承担了一个母亲的责任,又牢记自己的科学使命。她继任了丈夫开设的放射性讲座,穿着素衣长裙在讲台上继续丈夫的使命,由此成为巴黎大学有史以来第一位女教授。
上完第一堂课回来,居里夫人百感交集,她在自己的日记中写道:
皮埃尔,我已经接替了你之前的工作,坐在你坐过的椅子上,拿起你拿过的教鞭,我的心情是多么的错综复杂。想起你常常对我说的话:“无论发生什么事情,无论生活多么艰难,我们都要完成共同的事业。”你的这番话,给了我足够的勇气。
面对劫难与挫折,她咬紧牙关,鼓起勇气,朝着既定目标一路前行。
达荷美(1938):居里夫妇发现镭元素40周年
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10 再获诺奖
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1908年,法国物理学会委托著名物理学家郎之万编辑出版了《皮埃尔·居里著作集》,这是一本600多页厚的大著作,居里夫人满含深情地为著作撰序。在这篇序文中,她追述了丈夫的学者生涯,惋惜他在创业中途不幸失去了生命。
她深深地思念皮埃尔,岁月那条河他们曾经一起趟过,而今,人生的聚散,使得红尘中不再有他爽朗的笑声。
生命中,她感谢有这么一场相遇,值得她用心去深深地铭记。时光的青藤,早已爬满了思念的屏风,光阴的转角处,她知道未来的路还很长。而今,经年已过,心当坦然,从此一个人的科研路上,她更加珍惜每一个风雨阳光的日子,坚信终有一天,她和他的灵魂可以深情相拥。
深埋在心底的爱,撑起了居里夫人实验室里执着追梦的一片天地。1910年,她成功地提炼出了纯金属镭元素,并精确地测出了它的各种物理化学性质。她还测定了氡及其他许多元素的半衰期,在此基础上整理出放射性元素蜕变的关系,发表了一系列关于放射性的重要论著,完成了厚达1000多页的权威性专著《放射性专论》。
1911年12月,从瑞典斯德哥尔摩传来了令人振奋的消息,本年度的诺贝尔化学奖将颁发给居里夫人,以表彰她在丈夫皮埃尔去世后独自做出的出色成绩。作为一名女科学家,在首次获得诺贝尔物理学奖后的第七年,又一次在另一个科学领域里获得世界科学最高奖,如此辉煌的成果简直令人难以置信,这是史无前例的,也可能后无来者,她由此成为二十世纪最杰出的女科学家。
居里夫人受邀前往斯德哥尔摩领取诺贝尔化学奖,她在受奖之后发表了感言,她说:
今天,我所获得的荣誉,是我和我的丈夫皮埃尔·居里共同研究建立的。今天,我要把诸位给予我的赞誉,转赠给我的丈夫皮埃尔·居里先生。
此时,皮埃尔已经去世五年,然而在居里夫人的心中,他依然鲜活着
波兰(2011):居里夫人获得诺贝尔化学奖百年纪念
作者:王平,南京医科大学医学史研究中心客座教授,中华医学集邮研究会副会长。