搖籃旁邊的發(fā)現(xiàn)——居里夫人與鐳

898年2月6日，法國，氣溫6.25℃。

這是室外的溫度嗎？不是，這是法國巴黎理化學(xué)校一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的氣溫記錄。

位于羅蒙德大街和婁西埃路交匯處的巴黎理化學(xué)校主樓，是一座中三側(cè)二、水泥墻面的灰色建筑。主樓后面是一個(gè)四面漏風(fēng)的玻璃工作室。這間棚屋原來是一個(gè)貯藏室和機(jī)器房，很閉塞，潮濕得直冒水，即使白天也得點(diǎn)著燈才能進(jìn)行工作。正是在這間寒冷潮濕的小工作室里，偉大的居里夫人發(fā)現(xiàn)了放射性元素——鐳。

如果能追隨理想而生活，本著自由的精神、勇往直前的毅力、誠實(shí)不自欺的思想而行，則定能臻于至美至善的境地?！永锓蛉?/p>

被譽(yù)為“鐳的母親”的居里夫人于1867年11月7日誕生于波蘭首都華沙。父親是華沙高等學(xué)校的物理學(xué)教授，母親是聞名遐邇的鋼琴家?，旣悑I具有父親那樣的智慧和母親那樣的巧手，她從小就對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)生了興趣，中學(xué)畢業(yè)后，她曾給人當(dāng)家庭教師。1891年，她到巴黎繼續(xù)深造，獲得了兩個(gè)碩士學(xué)位。學(xué)業(yè)完成后，她本打算返回祖國為受奴役的波蘭人民服務(wù)。但是，同法國年輕物理學(xué)家皮埃爾·居里的相識(shí)，改變了她的計(jì)劃，1895年，她與皮埃爾結(jié)婚，1897年生了一個(gè)女兒，一個(gè)未來的諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者。

居里夫人在撫育女兒的業(yè)余時(shí)間，翻閱了剛剛送到的試驗(yàn)研究報(bào)告，注意到法國物理學(xué)家貝克勒爾的研究工作。自從倫琴發(fā)現(xiàn)X射線之后，貝克勒爾在檢查一種稀有礦物質(zhì)“鈾鹽”時(shí)，又發(fā)現(xiàn)了一種“鈾射線”，朋友們都叫它“貝克勒爾射線”。事實(shí)上，貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的是后來瑪麗·居里夫人命名的放射性現(xiàn)象，不過在當(dāng)時(shí)這種“貝克勒爾射線”的來源，還是一個(gè)謎。

居里夫人與大女兒一起研究鐳

引起了居里夫婦的極大興趣是貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的射線，當(dāng)她看完試驗(yàn)研究報(bào)告后，她想，射線放射出來的力量是從哪里來的？這種放射的性質(zhì)是什么？這是一個(gè)絕好的研究題目，如果能夠取得成果，那會(huì)是一篇絕好的博士論文。居里夫人看到當(dāng)時(shí)歐洲所有的實(shí)驗(yàn)室還沒有人對(duì)鈾射線作過深刻研究，于是決心闖進(jìn)這個(gè)領(lǐng)域。

經(jīng)過皮埃爾多次向理化學(xué)校校長請(qǐng)求，才允許居里夫人使用那間潮濕的小屋作理化實(shí)驗(yàn)。在攝氏6℃的室溫里，居里夫人研究了各種鈾鹽礦石，她被鈾鹽礦石神奇的射線所吸引，她完全投入到鈾鹽的研究中去了。

居里夫人受過嚴(yán)格的高等化學(xué)教育，她在研究鈾鹽礦石時(shí)想到，沒有什么理由可以證明鈾是唯一能發(fā)射射線的化學(xué)元素，為什么別的元素不能有同樣的力量呢？她根據(jù)門捷列夫的元素周期律排列的元素，逐一進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果很快發(fā)現(xiàn)另外一種釷元素的化合物，也自動(dòng)發(fā)出射線，與鈾射線相似，強(qiáng)度也相像。居里夫人認(rèn)識(shí)到，這種現(xiàn)象決不只是鈾的特性，必須給它一個(gè)新名稱。居里夫人提議叫它“放射性”。鈾、釷等有這種特殊“放射”功能的物質(zhì)，叫做“放射性元素”。

一天，居里夫人幫助理化學(xué)校裝卸采集的各種礦物，她忽然想到應(yīng)該測(cè)量這些礦物是否有放射性。在皮埃爾的幫助下，她連續(xù)幾十天測(cè)定能夠收集到的所有礦物。在測(cè)量中她有一個(gè)戲劇性的發(fā)現(xiàn)，她發(fā)現(xiàn)一種來自捷克斯洛伐克的瀝青鈾礦放射性強(qiáng)度比預(yù)計(jì)的強(qiáng)度大得難以想象。

居里夫人想：“這一定是試驗(yàn)錯(cuò)了……”學(xué)者們對(duì)于出乎意料的現(xiàn)象的第一個(gè)反應(yīng)，總是懷疑。

經(jīng)過仔細(xì)的研究，居里夫人不得不承認(rèn)，用這些瀝青鈾礦中鈾和釷的含量，決不能解釋她觀察到的放射性的強(qiáng)度。

這種反常的而且過度的放射性是哪里來的？只能有一種解釋：這些瀝青礦物中含有一種少量的比鈾和釷的放射性作用強(qiáng)得多的新元素。

但是，這是什么元素呢？居里夫人在以前所作的試驗(yàn)中，已經(jīng)檢查過當(dāng)時(shí)所有已知的元素了。

居里夫人意識(shí)到，這是一種人類還不知道的新元素。她要找到它！

1898年4月12日，法國巴黎理科博士學(xué)院發(fā)表的報(bào)告中寫道：“瑪麗·斯可羅多夫斯卡·居里宣布在瀝青鈾礦中大約有一種新物質(zhì)，具有比以往更強(qiáng)的放射性……這種鈾礦比純鈾的放射性強(qiáng)得多。這種事實(shí)極需注意。它使人相信，這些礦物中含有一種比鈾的放射性強(qiáng)得多的元素?！?/p>

這是鐳的發(fā)現(xiàn)的第一階段。

居里夫人的發(fā)現(xiàn)吸引了皮埃爾的注意，居里夫婦一起向未知元素進(jìn)軍。在潮濕的工作室里，有了兩個(gè)頭腦，四只手，共同尋找這種未被人知的新元素，經(jīng)過居里夫婦的合力攻關(guān)，1898年7月，他們宣布發(fā)現(xiàn)了這種新元素。它比純鈾放射性要強(qiáng)400倍。為了紀(jì)念居里夫人的祖國——波蘭，新元素被命名為釙（波蘭的意思）。

皮埃爾·居里與妻子瑪麗·居里在實(shí)驗(yàn)室中

居里夫人雖然身居法國，但她的心一直熱愛著自己的祖國。她的有關(guān)新元素釙的論文“論瀝青鈾礦中所含的有放射性的新物質(zhì)”還未發(fā)表，她就已經(jīng)把原稿寄回波蘭一份，交給她從前作初步試驗(yàn)的實(shí)業(yè)博物館實(shí)驗(yàn)室主任約瑟·柏古斯基。于是這篇轟動(dòng)科學(xué)界的論文，差不多同時(shí)在巴黎和華沙發(fā)表，為波蘭當(dāng)時(shí)這個(gè)歐洲的弱小國家爭得了榮譽(yù)。

1898年12月，居里夫婦又根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)宣布，他們又發(fā)現(xiàn)了第二種放射性新元素，這種新元素的放射性比釙還強(qiáng)。他們把這種新元素命名為“鐳”。可是，當(dāng)時(shí)誰也不敢確認(rèn)他們的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)榘椿瘜W(xué)界的傳統(tǒng)，一個(gè)科學(xué)家在宣布他發(fā)現(xiàn)新元素的時(shí)候，必須拿到實(shí)物，并精確地測(cè)定出它的原子量。而居里夫人的報(bào)告卻沒有釙和鐳的原子量，手頭也沒有釙和鐳的樣品。

為了讓科學(xué)界同行們看到釙和鐳，證實(shí)它們的存在，居里夫婦決心拿出實(shí)物，這當(dāng)然也是為了使自己完全有把握。這是一件難上加難的事情，主要難在瀝青鈾礦石上。

當(dāng)時(shí)，藏有釙和鐳的瀝青鈾礦，是一種很昂貴的礦物，主要在波希米亞的圣約阿希姆斯塔爾礦，煉制這種礦物，人們從中提取制造彩色玻璃用的鈾鹽。對(duì)于生活十分清貧的居里夫婦來說，用哪一筆錢來支付這件工作必需的費(fèi)用呢？他們的智慧補(bǔ)足了財(cái)力，他們預(yù)料，提出鈾之后，礦物里所含的新放射性元素一定還存在，那么一定能從提煉鈾鹽后的礦物殘?jiān)姓业剿鼈儭?/p>

奧地利政府被居里夫婦這種精神所感動(dòng)，決定饋贈(zèng)一噸殘礦渣給居里夫婦，并答應(yīng)若他們將來還需要大量的礦渣，可以在最優(yōu)惠的條件下供應(yīng)。當(dāng)然，他們?nèi)皂氋徺I這種原料，并且付出運(yùn)到巴黎的費(fèi)用，居里夫婦高興極了，他們耐心地等待著礦物殘?jiān)牡絹怼?/p>

一天，天剛蒙蒙亮，一輛貨車似的載重馬車，停在巴黎理化學(xué)校門前。守門人通知了皮埃爾和居里夫人，當(dāng)他們看到礦渣時(shí)，居里夫人抑制不住內(nèi)心的歡樂，“這是鈾礦殘?jiān)D就藏在里面！”她剪斷繩子，打開那些粗布口袋，把雙手伸進(jìn)那黯無光彩的棕色礦物中，她就要從中提煉出鐳來。

居里夫婦在簡陋的實(shí)驗(yàn)試?yán)镄量嗟墓ぷ髦?/p>

居里夫婦的實(shí)驗(yàn)室頂棚是玻璃的，所以，在夏天，實(shí)驗(yàn)室里面被太陽曬得像一個(gè)烤箱；而在冬天，又冷得使人都快凍僵了。為了提煉鐳，居里夫婦克服了種種的困難，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里辛勤地奮斗著。居里夫人立即投入提取實(shí)驗(yàn)，她每次把20多公斤的廢礦渣放入冶煉鍋里熔化，連續(xù)幾小時(shí)不停地用一根粗大的鐵棍攪動(dòng)沸騰的材料，而后從中提取僅含百萬分之一的微量物質(zhì)。

日復(fù)一日，月復(fù)一月，年復(fù)一年的工作，這些并沒有居里夫婦失掉勇氣。他們從1898年一直工作到1902年，經(jīng)過幾萬次的提煉，處理了幾十噸礦石殘?jiān)K于得到了0.1克的鐳鹽，測(cè)定出了它的原子量是225。

鐳宣告誕生了！

居里夫人在實(shí)驗(yàn)室

居里夫婦證實(shí)了鐳元素的存在，使全世界都關(guān)注放射性現(xiàn)象。鐳的發(fā)現(xiàn)在科學(xué)界爆發(fā)了一次真正的革命。

居里夫人以《放射性物質(zhì)的研究》為題，完成了她的博士論文。1903年，居里夫人獲得巴黎大學(xué)的理學(xué)博士學(xué)位；同年，居里夫婦和貝克勒爾共同榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

繼鐳的發(fā)現(xiàn)之后，另一些新的放射性元素，如錒等也相繼被發(fā)現(xiàn)。探討放射現(xiàn)象的規(guī)律以及放射性的本質(zhì)成為科學(xué)界的首要研究課題。隨著X射線、放射性和電子的發(fā)現(xiàn)，動(dòng)搖了以古典物理學(xué)理論為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)觀念，使物理學(xué)處于“危機(jī)”之中。向原子內(nèi)部進(jìn)攻和“分裂”原子，已成為世紀(jì)交替時(shí)期科學(xué)領(lǐng)域中最振奮人心的口號(hào)。

君子贈(zèng)人以言，庶人贈(zèng)人以財(cái)。

——荀況