瑪利亞·居里(Marie Curie),也就是我們熟知的居里夫人,她的原名是瑪利亞·斯克羅多夫斯卡(Marie Sklodowska),1867年11月7日她出生于波蘭華沙。瑪利亞出身教師家庭,她的祖父曾是波蘭國寶級作家波列斯拉夫·普魯斯的老師,父親則精通數學和物理。瑪利亞有四個姐姐哥哥,她從小就是家里成績最出色的一個。很遺憾的是,她的祖國波蘭那時候被俄羅斯占領,社會的動亂和對女性的歧視讓她無緣進入大學就讀。無奈之下,瑪利亞只能背井離鄉到法國去念大學,就是在法國,她遇見了自己的知己皮埃爾·居里(Pierre Curie)。對物理的熱愛讓這兩位年輕的研究者走在了一起,1895年6月他們步入了婚姻的殿堂。

1896年,法國的亨利·貝克勒爾(Henri Becquerel)發現了一個奇妙的現象:鈾鹽能夠釋放出某種源源不斷的輻射,而且輻射來自鈾鹽本身,而不是像磷光現象那樣需要先吸收外界的能量。這項驚人的發現很快傳遍了法國,正在攻讀物理博士專業的居里夫人,立即對此產生了極大的興趣,決定將它作為自己的研究方向。

居里夫人在這時候并沒有想到自己的這一決定將給世界帶來多大的影響。事實上,在一開始她曾經因為缺乏實驗設備而非常苦惱。她和丈夫皮埃爾都是最清貧的那種實驗員,沒有多少研究經費,但巧合的是,皮埃爾在二十歲的時候,曾經和兄弟一起搗騰出了一臺改良過的靜電計,它可以敏銳地測量微量的電荷。在這臺靜電計的幫助下,居里夫人研究測試了一些具有放射性的鈾鹽樣品,正式開啟了自己對放射的研究之路。

在那個時候,人們普遍認為放射性來自于鈾鹽分子間的化學反應,而居里夫人卻驚奇地發現,這些樣品的放射性只與鈾的質量有關。鈾含量越多,放射性越大。溫度、催化劑這種可以改變化學反應速率的因素,完全起不了作用。這種矛盾催生了一個大膽的假設——居里夫人認為,放射性很可能來自鈾原子本身。這個假想是人類的一大進步:在此之前,大家都認為原子是不能被分割的最小單位。

瑪利亞·居里(諾貝爾獎官方網站)

皮埃爾·居里(諾貝爾獎官方網站)

在艱苦的條件下,居里夫人繼續研究著那些具有放射性的礦物樣品。她發現,同樣質量的瀝青鈾礦和輝銅礦的放射性比純凈的鈾還要大——這明顯有問題。如果她先前的猜測是正確的,那么同等質量下雜質多多的鈾礦的放射性只會比純鈾要小,除非,除非雜質里含有某些放射性比鈾更強的元素。沒錯,居里夫人又做出了一個大膽的、幾近天馬行空的假設。皮埃爾注意到了妻子在實驗中獲得的進展,并高瞻遠矚地發現了其中的重大意義,決定終止自己原本在晶體方面的研究,加入到居里夫人的研究中來。

他們沒有專門的實驗室,兩夫婦大部分的研究工作,都是在一間原先作為解剖教室的小棚屋里進行的。這間簡陋的房間既不通風,又不防水,冬冷夏熱,巴黎任何一位體面的科學工作者都不會愿意屈尊于此。事實上,大部分人當時并不知道他們兩夫婦在研究些什么——“放射性”其實是居里夫婦于1898年在實驗室里創造的新詞匯。

在居里夫婦后來獲得諾貝爾物理學獎時,頒獎詞上有這么一句成就“提出了‘放射性’”。他們的工作當然遠遠不止發明了“放射性”這個詞語,居里夫婦兩人在那間簡陋小棚里通過不斷的測試研究出了放射物質的特性,奠定了放射學的基礎。

實驗室里的居里夫婦(網絡圖)

1898年4月12日,法國科學院發表了居里夫人的論文。這本該是個激起千層浪的發現,但因為她那明顯屬于女性的名字,人們選擇性地忽視了。一百多年前的科學界,尚未產生過任何有成就的女性科學家,學術界仍腐朽地充滿著對女性的偏見。皮埃爾不斷鼓勵著妻子,他認為,只要他們把這個神秘的元素提純出來,那就可以說服全世界了。

1898年4月14日,居里夫婦樂觀地準備了100克磨碎了的瀝青鈾礦樣品,準備從里面提取出夢中的新元素。1898年7月,居里夫婦發現了釙(polonium),并以居里夫人的故鄉波蘭(Poland)命名;但盡管他們已經發現了釙,礦物樣品的放射性和鈾、釙的質量之間依然體現不出完美的、平行的正比關系。這種感覺,就像是拼了命解開一個死結,發現下面還是一個死結。干勁十足的居里夫婦很快接受了這個事實,他們冷靜下來,在復雜的理論計算后推斷,礦物里還有一種未知的新元素,他們還把它命名為“鐳”,意思是“放射性的”。

瀝青鈾礦結晶(維基百科)

提煉鐳遠比提煉釙要困難。鋇的化學性質和鐳很相近,任何已知的方法都不能將它們分離,同時鐳在礦物中的含量簡直低得喪心病狂——居里夫婦沒有想到,他們最后居然靠雙手分離處理了整整一噸的礦物樣品。經過四年枯燥的提煉工作,他們在1902年提煉出了0.1克氯化鐳。沒錯,這寶貴的0.1克物質還只是鐳的化合物。兩夫婦繼續在科學的道路上跋涉,想要得到完全純凈的金屬鐳;不幸的是,1906年一場大雨中,皮埃爾在穿過道路時被一輛飛馳的馬車撞倒,車輪軋過了他,并碾碎了他的顱骨。失去知己摯愛的瑪利亞悲痛不已,但也只能獨自挑起工作的大梁。在距離他們發現鐳的十二年后,她終于提煉出了純凈的的金屬鐳。鐳很美麗——它是純白色的,雖然一旦暴露在空氣中,很快就會因為接觸到了氮氣,而在表面生成黑色的氮化鐳。翌年,瑪利亞·居里因為發現鐳和釙,并提煉出鐳的成就被授予了1911年的諾貝爾化學獎。

金屬鐳,表面是與氮氣接觸后產生的黑色氮化鐳(維基百科)

巴黎先賢祠中居里夫婦的墳墓(網絡圖)

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居里夫婦的陋室銘

圖文簡介

居里夫婦兩人通過不斷的測試研究出了放射物質的特性,奠定了放射學的基礎。