4. 居里夫人与镭的发现
天然放射性现象的发现没有像X 射线那样， 一问世就立即轰动了世界。但是， 它却引起了众多物理学家、化学家的注意。侨居在法国巴黎的波兰女科学家玛丽・斯谷都芙斯卡就是其中突出的一位。玛丽・斯谷都芙斯卡在和法国物理学家皮埃尔・居里结婚以后， 就被称为居里夫人。当时， 居里夫人正在为自己的博士论文选择题目， 贝克勒尔关于天然放射性的发现引起了她的浓厚兴趣。这些放射性到底从何而来？ 它们具有什么样的性质； 这真是一个诱人的未知领域。于是， 居里夫人决定研究新发现的天然放射性现象。
居里夫人在研究中首先遇到的一个问题是， 要研究这种肉眼无法看见的放射线， 必须要有一种迅速又方便的检测方法。如果用照相底片感光的方法来记录放射线的话， 既费时又麻烦。居里夫人注意到了贝克勒尔的研究报告中， 一个未被他人注意的细节。贝克勒尔在研究报告中谈到， 铀盐放出来的不可见的射线能使带电的金箔验电器放电。这个细节启发了居里夫人， 她想到可以用验电器的放电来发现不可见的放射线， 并且可以根据验电器放电的快慢来检验放射线的强弱。她的丈夫皮埃尔・居里是一个出色的物理学家， 他很快就按照居里夫人的设想制造出了理想的验电器。
经过几个星期的实验， 居里夫人发现铀的辐射强度与所用铀的数量成正比， 而且既不受铀是否与其他元素结合的影响， 也不受光线或温度变化的左右。可以说没有什么东西能够影响放射线的发射。在了解了放射线的这些性质之后， 居里夫人的进一步的问题是， 是否只有铀才产生放射性呢？ 她又废寝忘食地进行试验， 终于发现了另一种元素钍也具有天然放射性。这使居里夫人十分兴奋， 她把实验室里的所有化学物品一个一个地加以试验。结果不那么理想， 只是含有铀和钍的物质具有放射性， 没有发现其他的物质具有这种性质。
在这种情况下， 居里夫妇就又回过头来仔细研究铀的放射性。居里夫妇首先想提炼纯铀， 可是在这个过程中发现了新奇的现象。有一次， 居里夫妇为了弄清一批沥青铀矿样品中是否含有值得加以提炼的铀， 他们对样品中的含铀量进行了测定。结果使他们十分惊讶， 有几块样品的放射性甚至比纯铀的放射性还要大。这是出乎他们意料的事情。居里夫妇原来以为， 可能铀越纯， 放射性越强， 而结果恰恰相反。
物理学家遇到这种反常现象时， 第一个念头是需要对这种反常进行核实， 看看是否确实如此。居里夫妇经过反复核实， 确信这个反常现象是存在的。物理学家的第二个念头是， 这种反常现象说明了什么问题， 也就是要透过现象寻求本质了。居里夫妇的一个很自然的推论是， 铀矿石中除了含有能发出射线的铀之外， 一定还含有其它放射性物质。当它和铀混杂在一起时， 铀矿石的放射性强； 而在提纯铀的过程中， 这种放射性物质被排除出去了， 使剩下的纯铀的放射性降低了。这种分析使居里夫人确信， 在铀矿石中存在具有放射性的未知元素。她曾在写给她姐姐的信中写道： “那种难以解释的放射性， 必然是从一种新的化学元素里发出来的。这种新元素就在眼前， 我只试图发现它的存在。虽然当我们把此事告诉那些物理学家们时， 他们都说这是异想天开， 。。但我和皮埃尔都满怀信心。我相信自己绝没有弄错。”这封信既表明了居里夫人发现新的发射性元素的目标已十分明确， 同时也表明她的坚定信念。
看来， 做出新发现的时机已经到来了。皮埃尔・居里也放下了他自己从事的物理学研究， 夫妻二人一起寻找这未知的新元素。
不过， 摆在居里夫妇面前的困难也是相当大的。首先的一个问题是， 试验需要大量的沥青铀矿。当时居里夫妇的家庭生活比较清苦， 而由奥地利运来的沥青铀矿， 价格十分昂贵， 他们没有钱去买大量的铀矿石。幸好， 他们找到了一个萃取铀盐的矿区， 几经联系， 终于得到满意的结果。居里夫妇得到了提取完铀盐的废矿石， 而只需付出运费。他们的第二个困难是， 没有一间像样的实验室。只能在破旧的简陋木棚里进行实验， 工作条件比较差。他们在大缸里溶解矿石， 用铁锅蒸发溶液。即使整天和大量的有刺激性、腐蚀性的物质打交道， 但是在居里夫妇的心中仍充满了探索的激情。居里夫人曾回忆说： “在这间蹩脚破旧的小屋里， 我度过了自己一生中最美好最幸福的岁月， 把一切完全献给了这项工作。”
的确是这样， 面对困难， 他们没有退缩。由于废矿石成分十分复杂， 不得不进行一道又一道的化学分离。他们把矿石先溶解在酸里， 然后通入硫化氢气体， 于是溶液里生成了许多沉淀。经过多次实验， 终于在二年后， 1898 年7 月， 从分离出的沉淀中发现了一种放射性比铀还强的新元素。为了纪念居里夫人的祖国波兰， 他们把这种新元素称为钋。经过分析， 居里夫妇认为钋元素的存在只是铀矿石具有比铀更强的放射性的部分原因。因此， 他们又把这次工作继续下去。到1898 年12 月， 居里夫妇又从分离的溶液里找到了另一种放射性更强的新元素。他们把这种新元素命名为镭， 镭的放射性是铀的900 倍。
居里夫妇做出了两个很重要的发现。然而在当时， 天然放射性现象还是新鲜事物。不用说社会公众， 甚至连很多科学家也不理解。要大家公认新元素， 仅靠测出强大的放射性还是不够的。所以， 居里夫妇决定提炼出纯镭。镭在沥青铀矿中， 只有极少一点点， 提炼出镭比发现镭更困难。又经过将近四年的艰苦工作， 在1902 年， 居里夫妇得到了0. 1 克纯氯化镭。这一下， 没有人怀疑镭的存在了。而且， 科学家还发现镭发出的射线能治病， 杀死细菌。消息一传开， 引发了全世界范围研究放射线的热潮。一些国家成立了专门研究机构研究镭和其他放射性物质。有的国家还建立工厂提炼镭。一下子， 镭成了当时世界上最昂贵的东西。
1903 年， 居里夫人把她所进行的放射性方面的研究，写成博士论文。这也许可以说是科学史上最出色的博士论文了。它使居里夫人两次获得了科学界的最高奖―――诺贝尔奖。由于发现钋和镭以及开创了放射性物质的研究工作， 居里夫妇以及贝克勒尔共同获得了1903 年的诺贝尔物理学奖。1911 年， 由于提炼镭并研究了镭的性质， 居里夫人又荣获了这一年的诺贝尔化学奖。只可惜， 她的丈夫皮埃尔・居里已于1906 年因车祸而去世了。
居里夫人不仅在科学上做出了杰出的贡献， 而且她的崇高品质也为后人树立了典范。她生活简朴、勤奋刻苦、坚韧不拔、诲人不倦， 在科学界享有很高的声誉。居里夫妇把呕心沥血分离出来的第一批少量的镭， 无偿地捐献给了巴黎的治癌实验室。有人曾劝说他们， 应该把这笔钱留给他们的女儿。居里夫人说， 留给子孙的不应该是谋生费用， 而应该是可贵的精神财富。事实证明， 居里夫人是对的。后来， 她的女儿和女婿―――小居里夫妇也因人工放射性元素的研究获得了1935 年的诺贝尔化学奖。
居里夫人在研究中首先遇到的一个问题是， 要研究这种肉眼无法看见的放射线， 必须要有一种迅速又方便的检测方法。如果用照相底片感光的方法来记录放射线的话， 既费时又麻烦。居里夫人注意到了贝克勒尔的研究报告中， 一个未被他人注意的细节。贝克勒尔在研究报告中谈到， 铀盐放出来的不可见的射线能使带电的金箔验电器放电。这个细节启发了居里夫人， 她想到可以用验电器的放电来发现不可见的放射线， 并且可以根据验电器放电的快慢来检验放射线的强弱。她的丈夫皮埃尔・居里是一个出色的物理学家， 他很快就按照居里夫人的设想制造出了理想的验电器。
经过几个星期的实验， 居里夫人发现铀的辐射强度与所用铀的数量成正比， 而且既不受铀是否与其他元素结合的影响， 也不受光线或温度变化的左右。可以说没有什么东西能够影响放射线的发射。在了解了放射线的这些性质之后， 居里夫人的进一步的问题是， 是否只有铀才产生放射性呢？ 她又废寝忘食地进行试验， 终于发现了另一种元素钍也具有天然放射性。这使居里夫人十分兴奋， 她把实验室里的所有化学物品一个一个地加以试验。结果不那么理想， 只是含有铀和钍的物质具有放射性， 没有发现其他的物质具有这种性质。
在这种情况下， 居里夫妇就又回过头来仔细研究铀的放射性。居里夫妇首先想提炼纯铀， 可是在这个过程中发现了新奇的现象。有一次， 居里夫妇为了弄清一批沥青铀矿样品中是否含有值得加以提炼的铀， 他们对样品中的含铀量进行了测定。结果使他们十分惊讶， 有几块样品的放射性甚至比纯铀的放射性还要大。这是出乎他们意料的事情。居里夫妇原来以为， 可能铀越纯， 放射性越强， 而结果恰恰相反。
物理学家遇到这种反常现象时， 第一个念头是需要对这种反常进行核实， 看看是否确实如此。居里夫妇经过反复核实， 确信这个反常现象是存在的。物理学家的第二个念头是， 这种反常现象说明了什么问题， 也就是要透过现象寻求本质了。居里夫妇的一个很自然的推论是， 铀矿石中除了含有能发出射线的铀之外， 一定还含有其它放射性物质。当它和铀混杂在一起时， 铀矿石的放射性强； 而在提纯铀的过程中， 这种放射性物质被排除出去了， 使剩下的纯铀的放射性降低了。这种分析使居里夫人确信， 在铀矿石中存在具有放射性的未知元素。她曾在写给她姐姐的信中写道： “那种难以解释的放射性， 必然是从一种新的化学元素里发出来的。这种新元素就在眼前， 我只试图发现它的存在。虽然当我们把此事告诉那些物理学家们时， 他们都说这是异想天开， 。。但我和皮埃尔都满怀信心。我相信自己绝没有弄错。”这封信既表明了居里夫人发现新的发射性元素的目标已十分明确， 同时也表明她的坚定信念。
看来， 做出新发现的时机已经到来了。皮埃尔・居里也放下了他自己从事的物理学研究， 夫妻二人一起寻找这未知的新元素。
不过， 摆在居里夫妇面前的困难也是相当大的。首先的一个问题是， 试验需要大量的沥青铀矿。当时居里夫妇的家庭生活比较清苦， 而由奥地利运来的沥青铀矿， 价格十分昂贵， 他们没有钱去买大量的铀矿石。幸好， 他们找到了一个萃取铀盐的矿区， 几经联系， 终于得到满意的结果。居里夫妇得到了提取完铀盐的废矿石， 而只需付出运费。他们的第二个困难是， 没有一间像样的实验室。只能在破旧的简陋木棚里进行实验， 工作条件比较差。他们在大缸里溶解矿石， 用铁锅蒸发溶液。即使整天和大量的有刺激性、腐蚀性的物质打交道， 但是在居里夫妇的心中仍充满了探索的激情。居里夫人曾回忆说： “在这间蹩脚破旧的小屋里， 我度过了自己一生中最美好最幸福的岁月， 把一切完全献给了这项工作。”
的确是这样， 面对困难， 他们没有退缩。由于废矿石成分十分复杂， 不得不进行一道又一道的化学分离。他们把矿石先溶解在酸里， 然后通入硫化氢气体， 于是溶液里生成了许多沉淀。经过多次实验， 终于在二年后， 1898 年7 月， 从分离出的沉淀中发现了一种放射性比铀还强的新元素。为了纪念居里夫人的祖国波兰， 他们把这种新元素称为钋。经过分析， 居里夫妇认为钋元素的存在只是铀矿石具有比铀更强的放射性的部分原因。因此， 他们又把这次工作继续下去。到1898 年12 月， 居里夫妇又从分离的溶液里找到了另一种放射性更强的新元素。他们把这种新元素命名为镭， 镭的放射性是铀的900 倍。
居里夫妇做出了两个很重要的发现。然而在当时， 天然放射性现象还是新鲜事物。不用说社会公众， 甚至连很多科学家也不理解。要大家公认新元素， 仅靠测出强大的放射性还是不够的。所以， 居里夫妇决定提炼出纯镭。镭在沥青铀矿中， 只有极少一点点， 提炼出镭比发现镭更困难。又经过将近四年的艰苦工作， 在1902 年， 居里夫妇得到了0. 1 克纯氯化镭。这一下， 没有人怀疑镭的存在了。而且， 科学家还发现镭发出的射线能治病， 杀死细菌。消息一传开， 引发了全世界范围研究放射线的热潮。一些国家成立了专门研究机构研究镭和其他放射性物质。有的国家还建立工厂提炼镭。一下子， 镭成了当时世界上最昂贵的东西。
1903 年， 居里夫人把她所进行的放射性方面的研究，写成博士论文。这也许可以说是科学史上最出色的博士论文了。它使居里夫人两次获得了科学界的最高奖―――诺贝尔奖。由于发现钋和镭以及开创了放射性物质的研究工作， 居里夫妇以及贝克勒尔共同获得了1903 年的诺贝尔物理学奖。1911 年， 由于提炼镭并研究了镭的性质， 居里夫人又荣获了这一年的诺贝尔化学奖。只可惜， 她的丈夫皮埃尔・居里已于1906 年因车祸而去世了。
居里夫人不仅在科学上做出了杰出的贡献， 而且她的崇高品质也为后人树立了典范。她生活简朴、勤奋刻苦、坚韧不拔、诲人不倦， 在科学界享有很高的声誉。居里夫妇把呕心沥血分离出来的第一批少量的镭， 无偿地捐献给了巴黎的治癌实验室。有人曾劝说他们， 应该把这笔钱留给他们的女儿。居里夫人说， 留给子孙的不应该是谋生费用， 而应该是可贵的精神财富。事实证明， 居里夫人是对的。后来， 她的女儿和女婿―――小居里夫妇也因人工放射性元素的研究获得了1935 年的诺贝尔化学奖。
