居里夫人：兩次榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的偉大科學(xué)家
在世界科學(xué)史上,瑪麗·居里是一個(gè)永遠(yuǎn)不朽的名字.這位偉大的女科學(xué)家,以自己的勤奮和天賦,在物理學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域,都作出了杰出的貢獻(xiàn),并因此而成為唯一一位在兩個(gè)不同學(xué)科領(lǐng)域、兩次獲得諾貝爾獎(jiǎng)的著名科學(xué)家.
一、靠自學(xué)走進(jìn)巴黎大學(xué)
瑪麗·居里于1867年出生于波蘭華沙,她是家中5個(gè)子女中最小的.她的父親是一名收入十分有限的中學(xué)數(shù)理教師,媽媽也是中學(xué)教員.瑪麗的童年是不幸的,她的媽媽得了嚴(yán)重的傳染病,是大姐照顧她長(zhǎng)大的.后來(lái),媽媽和大姐在她不滿10歲時(shí)就相繼病逝了.她的生活中充滿了艱難.這樣的生活環(huán)境不僅培養(yǎng)了她獨(dú)立生活的能力,也使她從小就磨煉出了非常堅(jiān)強(qiáng)的性格.
瑪麗從小學(xué)習(xí)就非常勤奮刻苦,對(duì)學(xué)習(xí)有著強(qiáng)烈的興趣和特殊的愛(ài)好,從不輕易放過(guò)任何學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì),處處表現(xiàn)出一種頑強(qiáng)的進(jìn)取精神.從上小學(xué)開(kāi)始,她每門功課都考第一.15歲時(shí),就以獲得金獎(jiǎng)?wù)碌膬?yōu)異成績(jī)從中學(xué)畢業(yè).她的父親早先曾在圣彼得堡大學(xué)攻讀過(guò)物理學(xué),父親對(duì)科學(xué)知識(shí)如饑似渴的精神和強(qiáng)烈的事業(yè)心,也深深地薰陶著小瑪麗.她從小就十分喜愛(ài)父親實(shí)驗(yàn)室中的各種儀器,長(zhǎng)大后她又讀了許多自然科學(xué)方面的書籍,更使她充滿幻想,她急切地渴望到科學(xué)世界探索.但是當(dāng)時(shí)的家境不允許她去讀大學(xué).19歲那年,她開(kāi)始做長(zhǎng)期的家庭教師,同時(shí)還自修了各門功課.這樣,直到24歲時(shí),她終于來(lái)到巴黎大學(xué)理學(xué)院學(xué)習(xí).她帶著強(qiáng)烈的求知欲望,全神貫注地聽(tīng)每一堂課,艱苦的學(xué)習(xí)使她身體變得越來(lái)越不好,但是她的學(xué)習(xí)成績(jī)卻一直名列前茅,這不僅使同學(xué)們羨慕,也使教授們驚異,入學(xué)兩年后,她充滿信心地參加了物理學(xué)學(xué)士學(xué)位考試,在30名應(yīng)試者中,她考了第一名.第二年,她又以第二名的優(yōu)異成績(jī),考取了數(shù)學(xué)學(xué)士學(xué)位.
1894年初,瑪麗接受了法國(guó)國(guó)家實(shí)業(yè)促進(jìn)委員會(huì)提出的關(guān)于各種鋼鐵的磁性科研項(xiàng)目.在完成這個(gè)科研項(xiàng)目的過(guò)程中,她結(jié)識(shí)了理化學(xué)校教師比埃爾·居里,他是一位很有成就的青年科學(xué)家.用科學(xué)為人類造福的共同意愿使他們結(jié)合了.瑪麗結(jié)婚后,人們都尊敬地稱呼她居里夫人.1896年,居里夫人以第一名的成績(jī),完成了大學(xué)畢業(yè)生的任職考試.第二年,她又完成了關(guān)于各種鋼鐵的磁性研究.但是,她不滿足已取得的成績(jī),決心考博士,并確定了自己的研究方向.站到了一條新的起跑線上.
二、鐳之光
1896年,法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)表了一篇工作報(bào)告,詳細(xì)地介紹了他通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的鈾元素,鈾及其化合物具有一種特殊的本領(lǐng),它能自動(dòng)地、連續(xù)地放出一種人的肉眼看不見(jiàn)的射線,這種射線和一般光線不同,能透過(guò)黑紙使照象底片感光,它同倫琴發(fā)現(xiàn)的X射線也不同,在沒(méi)有高真空氣體放電和外加高電壓的條件下,卻能從鈾和鈾鹽中自動(dòng)發(fā)生.鈾及其化合物不斷地放出射線,向外輻射能量.這使居里夫人發(fā)生了極大的興趣.這些能量來(lái)自于什么地方?這種與眾不同的射線的性質(zhì)又是什么?居里夫人決心揭開(kāi)它的秘密.1897年,居里夫人選定了自己的研究課題－－對(duì)放射性物質(zhì)的研究.這個(gè)研究課題,把她帶進(jìn)了科學(xué)世界的新天地.她辛勤地開(kāi)墾了一片處女地,最終完成了近代科學(xué)史上最重要的發(fā)現(xiàn)之一－－發(fā)現(xiàn)了放射性元素鐳,并奠定了現(xiàn)代放射化學(xué)的基礎(chǔ),為人類做出了偉大的貢獻(xiàn).
在實(shí)驗(yàn)研究中,居里夫人設(shè)計(jì)了一種測(cè)量?jī)x器,不僅能測(cè)出某種物質(zhì)是否存在射線,而且能測(cè)量出射線的強(qiáng)弱.她經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：鈾射線的強(qiáng)度與物質(zhì)中的含鈾量成一定比例,而與鈾存在的狀態(tài)以及外界條件無(wú)關(guān).
居里夫人對(duì)已知的化學(xué)元素和所有的化合物進(jìn)行了全面的檢查,獲得了重要的發(fā)現(xiàn)在：一種叫做釷的元素也能自動(dòng)發(fā)出看不見(jiàn)的射線來(lái),這說(shuō)明元素能發(fā)出射線的現(xiàn)象決不僅僅是鈾的特性,而是有些元素的共同特性.她把這種現(xiàn)象稱為放射性,把有這種性質(zhì)的元素叫做放射性元素.它們放出的射線就叫“放射線”.她還根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)料：含有鈾和釷的礦物一定有放射性；不含鈾和釷的礦物一定沒(méi)有放射性.儀器檢查完全驗(yàn)證了她的預(yù)測(cè).她排除了那些不含放射性元素的礦物,集中研究那些有放射性的礦物,并精確地測(cè)量元素的放射性強(qiáng)度.在實(shí)驗(yàn)中,她發(fā)現(xiàn)一種瀝青鈾礦的放射性強(qiáng)度比預(yù)計(jì)的強(qiáng)度大得多,這說(shuō)明實(shí)驗(yàn)的礦物中含有一種人們未知的新放射性元素,且這種元素的含量一定很少,因?yàn)檫@種礦物早已被許多化學(xué)家精確地分析過(guò)了.她果斷地在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中宣布了自己的發(fā)現(xiàn),并努力要通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)它.在這關(guān)鍵的時(shí)刻,她的丈夫比埃爾·居里也意識(shí)到了妻子的發(fā)現(xiàn)的重要性,停下了自己關(guān)于結(jié)晶體的研究,來(lái)和她一道研究這種新元素.經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力,他們從礦石中分離出了一種同鉍混合在一起的物質(zhì),它的放射性強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鈾,這就是后來(lái)被列在元素周期表上第84位的釙.幾個(gè)月以后,他們又發(fā)現(xiàn)了另一種新元素,并把它取名為鐳.但是,居里夫婦并沒(méi)有立即獲得成功的喜悅.當(dāng)拿到了一點(diǎn)點(diǎn)新元素的化合物時(shí),他們發(fā)現(xiàn)原來(lái)所做的估計(jì)太樂(lè)觀了.事實(shí)上,礦石中鐳的含量還不到百萬(wàn)分之一.只是由于這種混合物的放射性極強(qiáng),所以含有微量鐳鹽的物質(zhì)表現(xiàn)出比鈾要強(qiáng)幾百倍的放射性.
科學(xué)的道路從來(lái)就不平坦.釙和鐳的發(fā)現(xiàn),以及這些放射性新元素的特性,動(dòng)搖了幾世紀(jì)以來(lái)的一些基本理論和基本概念.科學(xué)家們歷來(lái)都認(rèn)為,各種元素的原子是物質(zhì)存在的最小單元,原子是不可分割的、不可改變的.按照傳統(tǒng)的觀點(diǎn)是無(wú)法解釋釙和鐳這些放射性元素所發(fā)出的放射線的.因此,無(wú)論是物理學(xué)家,還是化學(xué)家,雖然對(duì)居里夫人的研究工作都感到有興趣,但是心中都有疑問(wèn).尤其是化學(xué)家們的態(tài)度更為嚴(yán)謹(jǐn).為了最終證實(shí)這一科學(xué)發(fā)現(xiàn),也為了進(jìn)一步研究鐳的各種性質(zhì),居里夫婦必須從瀝青礦石中分離出更多的、并且是純凈的鐳鹽.
一切未知的世界都是神秘的.在分離新元素的研究工作開(kāi)始時(shí),他們并不知道新元素的任何化學(xué)性質(zhì).尋找新元素的唯一線索是它有很強(qiáng)的放射性.他們據(jù)此創(chuàng)造了一種新的化學(xué)分析方法.但是他們沒(méi)有錢,沒(méi)有真正的實(shí)驗(yàn)室,只有一些自己購(gòu)買或設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單的儀器.他們出于工作效率的考慮,分頭開(kāi)展研究.由居里先生試驗(yàn)確定鐳的特性；居里夫人則繼續(xù)提煉純鐳鹽.
有志者事竟成!大自然的任何奧秘都會(huì)都會(huì)被那些向它頑強(qiáng)攻關(guān)的人們揭開(kāi).1902年年底,居里夫人提煉出了十分之一克極純凈的氯化鐳,并準(zhǔn)確地測(cè)定了它的原子量.從此鐳的存在得到了證實(shí).鐳是一種極難得到的天然放射性物質(zhì),它的形體是有光澤的、象細(xì)鹽一樣的白色結(jié)晶.在光譜分析中,它與任何已知的元素的譜線都不相同.鐳雖然不是人類第一個(gè)發(fā)現(xiàn)的放射性元素,但卻是放射性最強(qiáng)的元素.利用它的強(qiáng)大放射性,能進(jìn)一步查明放射線的許多新性質(zhì).以使許多元素得到進(jìn)一步的實(shí)際應(yīng)用.醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn),鐳射線對(duì)于各種不同的細(xì)胞和組織,作用大不相同,那些繁殖快的細(xì)胞,一經(jīng)鐳的照射很快都被破壞了.這個(gè)發(fā)現(xiàn)使鐳成為治療癌癥的有力手段.癌瘤是由繁殖異常迅速的細(xì)胞組成的,鐳射線對(duì)于它的破壞遠(yuǎn)比周圍健康組織的破壞作用大的多.這種新的治療方法很快在世界各國(guó)發(fā)展起來(lái).在法國(guó),鐳療術(shù)被稱為居里療法.鐳的發(fā)現(xiàn)從根本上改變了物理學(xué)的基本原理,對(duì)于促進(jìn)科學(xué)理論的發(fā)展和在實(shí)際中的應(yīng)用,都有十分重要的意義.
三、金子一般的心靈
由于居里夫婦的驚人發(fā)現(xiàn),1903年12月,他們和貝克勒爾一起獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).他們夫婦的科學(xué)功勛蓋世,然而他們卻極端藐視名利,最厭煩那些無(wú)聊的應(yīng)酬.他們把自己的一切都獻(xiàn)給了科學(xué)事業(yè),而不撈取任何個(gè)人私利.在鐳提煉成功以后,有人勸他們向政府申請(qǐng)專利權(quán),壟斷鐳的制造以此發(fā)大財(cái).居里夫人對(duì)此說(shuō)：“那是違背科學(xué)精神的,科學(xué)家的研究成果應(yīng)該公開(kāi)發(fā)表,別人要研制,不應(yīng)受到任何限制”.“何況鐳是對(duì)病人有好處的,我們不應(yīng)當(dāng)借此來(lái)謀利”.居里夫婦還把得到的諾貝爾獎(jiǎng)金,大量地贈(zèng)送別人.
1906年,居里先生不幸因車禍而去世,居里夫人承受著巨大的痛苦,她決心加倍努力,完成兩個(gè)人共同的科學(xué)志愿.巴黎大學(xué)決定由居里夫人接替居里先生講授物理課.居里夫人成為著名的巴黎大學(xué)有史以來(lái)第一位女教授,還是在他們夫婦分離出第一批鐳鹽的時(shí)候,就開(kāi)始了對(duì)放射線各種性質(zhì)的研究.僅1889年到1904年間,他們就先后發(fā)表了32篇學(xué)術(shù)報(bào)告,記錄了他們?cè)诜派淇茖W(xué)上探索的足跡.1910年,居里夫人又完成了《放射性專論》一書.她還與人合作,成功地制取了金屬鐳.1911年,居里夫人又獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng).一位女科學(xué)家,在不到10年的時(shí)間里,兩次在兩個(gè)不同的科學(xué)領(lǐng)域里獲得世界科學(xué)的最高獎(jiǎng),這在世界科學(xué)史上是獨(dú)一無(wú)二的事情!
1914年,巴黎建成了鐳學(xué)研究院,居里夫人擔(dān)任了學(xué)院的研究指導(dǎo).以后她繼續(xù)在大學(xué)里授課,并從事放射性元素的研究工作.她毫不吝嗇地把科學(xué)知識(shí)傳播給一切想要學(xué)習(xí)的人.她從16歲開(kāi)始,成年累月地學(xué)習(xí)、工作,整整50年了.但她仍不改變那嚴(yán)格的生活方式.她從小就有高度的自我犧牲精神,早年她為了供姐姐上學(xué),甘愿去別人家里做傭人.在巴黎求學(xué)期間,為了節(jié)約燈油和取曖開(kāi)支,她每天晚上都在圖書館讀書,一直到圖書館關(guān)門才走.提取純鐳所需要的瀝青鈾礦,在當(dāng)時(shí)是很貴重的,他們從自己的生活費(fèi)中一點(diǎn)一滴地節(jié)省,先后買了8、9噸,在居里先生去世后,居里夫人把千辛萬(wàn)苦提煉出來(lái)的,價(jià)值高達(dá)100萬(wàn)金法郎以上的鐳,無(wú)償?shù)刭?zèng)送給了研究治癌的實(shí)驗(yàn)室.
1932年,65歲的居里夫人回到祖國(guó),參加“華沙鐳研究所”的開(kāi)幕典禮.居里夫人從青年時(shí)代起就遠(yuǎn)離祖國(guó),到法國(guó)求學(xué).但是她時(shí)刻也沒(méi)有忘記自己的祖國(guó).小時(shí)候,她的祖國(guó)波蘭被沙俄侵占,她就非常痛恨侵略者.當(dāng)他們夫婦從礦物中分離出新元素以后,她把新元素命名為釙.這是因?yàn)獒暤脑~根與波蘭國(guó)名的詞根一樣.她以此表示對(duì)慘遭沙俄奴役的祖國(guó)的深切懷念.
1937年7月14日,居里夫人病逝了.她最后死于惡性貧血癥.她一生創(chuàng)造、發(fā)展了放射科學(xué),長(zhǎng)期無(wú)畏地研究強(qiáng)烈放射性物質(zhì),直至最后把生命貢獻(xiàn)給了這門科學(xué).她一生中,共得過(guò)包括諾貝爾獎(jiǎng)等在內(nèi)的10種著名獎(jiǎng)金,得到國(guó)際高級(jí)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)頒發(fā)的獎(jiǎng)?wù)?6枚；世界各國(guó)政府和科研機(jī)構(gòu)授予的各種頭銜多達(dá)100多個(gè).但是她一如既往地那樣謙虛謹(jǐn)慎.偉大的科學(xué)家愛(ài)因斯坦評(píng)價(jià)說(shuō)：“在我認(rèn)識(shí)的所有著名人物里面,居里夫人是唯一不為盛名所顛倒的人.”