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数理化通俗演义: 第五十四回奇女子 异国他乡求真理，好伴侣 濡沫相依攻难关——镭的发现(上)
上回说到贝克勒尔发现了天然放射性元素铀，还未及深究其中的奥秘即被这种放射物夺去了生命。但是他提出的问题却引起一个波兰青年女子的注意，这就是后来名垂青史的居里夫人(1867－1934年)。 1897年居里夫人已完成了大学学业，取得了数学、物理两个硕士学位，正在选择写博士论文的题目。一天她正在实验室里翻阅近来的研究报告，忽然发现贝克勒尔关于铀的放射性的报告。她再一查所有的文件，并没有这方面的第二个报告。好一个最新的、独一无二的题目，这是一块还没有人涉足的新大陆。居里夫人那双深蓝色的眼睛盯着这份报告的标题足有十几分钟，然后微微抬起明亮的很宽的额头，将报告合上，轻轻地但很坚定地说了一句：“就是它了！” 居里夫人这个刚从大学毕业不久的青年女子，何以敢选这个划时代的研究课题呢？原来她身上有两样作为一个学者必备的质量，一是专心，二是顽强。 居里夫人原名玛丽•斯可罗多夫斯卡，出生于波兰一个书香门第之家，从小受到极好的家庭教育，掌握了波兰文、俄文、德文、法文，喜爱文学、数学、物理，兴趣极广，个性极强，要干甚么事必定干成，正在干甚么事情决不分心。她有一个哥哥，两个姐姐，家里经常是一片歌声、读书声、说笑声。 可是玛丽只要是想读书了，便一人坐在桌旁，双肘支着桌面，两手捂住耳朵，一会儿便进入书内。接着她的双手自然地离开耳朵，这时无论甚么样的吵闹就再也不能使她这个姿势和神志改变一下了。有一次几个孩子好奇，便在她身旁左右叠起两层椅子，上面再横搭一把椅子，把她盖进了一个小木楼里。玛丽全然不知，直到她看完这本书，一起身，椅子轰然落地。这时躲在一边的大哥哥姐姐们等着她骂、叫或者高兴地笑，可是她却像一个大人一样地拾起书，看了他们一眼，说了声：“真无聊！” 她好像天生就是一个要超出一般的女子，要成大事业的人。她本生得极美丽可爱，但是为了表示对冶艳的轻蔑，却故意将自己那头金色的鬈发剪得很短。她上学的路上有一座可耻的人物塑像，那是沙皇的走狗们为自己树立的纪念物。她每过此地必狠狠地唾上一口，如果哪一天和女伴们说着话忘记了，就是已走到校门口，也要再返回来补上。在她那还未退尽稚气的脸庞上已隐隐露出一种莫名的倔强，她那美丽的倩影常使人生一种刚毅、勇敢的联想。她从小就明白地要求自己，决不只做一个普通的人，不只做一个普通的漂亮女子。她知道天降我以大才，就要以大的牺牲，大的勇敢，去争取大的成就。她对自己的哥哥说：“毫无疑问，我们家里的人有天赋，必须使这种天赋由我们中的一个表现出来，不应该让它们消失。” 1891年9月，24岁的玛丽在波兰城里和乡村担任了七年家庭教师，给自己积攒了一点学费后，来到巴黎的索尔本大学读书。在当时的大学里，女学生本来就少，这个高额头、蓝眼睛、身材修长的异国女子立即引起大学生们的注意。他们在教室走廊里停下来想多看她两眼，在上课的时候目光搜索着她，他们想法子靠近她，找藉口和她说话。玛丽自己或许还没有感到自己的魅力已在周围造成一个甚么样的漩涡。但她的女友迪金斯卡常常要自动出来赶走那些尾随在她身后的倾慕者，有一次甚至举起了伞柄才把这些人赶跑。所以那些热心的男子尽管在走廊里常常遇到她，议论她白净的皮肤，议论她轻软的头发，但是几乎没人敢对视一下她那双深蓝色的眼睛。她的眼神永远是美丽中闪烁着沉静，如山林深处的一泓秋水，倒映着蓝天白云，却绝没有尘世间的一点喧闹，一丝尘埃。她的脸庞是那样秀丽，身影是那样动人，但是这秀丽和动人之外又像披了一层冰霜的薄盔甲，凛然使那些倾慕者不敢靠近。他们只能在教室里远远地寻找她；但是看到的又总是一个背影——她每天到得最早，永远是坐在第一排，专心地记着笔记。 她正是二十四岁的青春年华啊，一般的女子对别人的美丽都要起嫉妒之心，而玛丽却不屑将自己的美丽作为资本，只这一点就足可见她超尘脱俗的品质，可知她对事业执着的追求。 但是玛丽还要追求更安静，更专心的学习环境。她刚来巴黎时住在当医生的姐姐家里，这里整天病人不断，而且总难免要和姐姐、姐夫聊天。于是她毅然搬了出去，租了一间七层楼上的小阁楼，开始过一种更清苦的生活。她的生活费一天只有三法郎，却要应付衣、食、住、书籍、纸墨的花销。但她应付过来了。她的生活用品已精简到最低标准，一张床、一张桌、一盏煤油灯、一个碟子大的煤油炉。为了省煤，冬天家里不生火，玛丽冷得手指麻木，就跑到离家不远的图书馆去，那是她的“幸福的收容所”。直到晚上十点人家要关门了，再回到自己这个冰窖似的阁楼上来。躺下后实在冷得难以成眠，她将自己唯一的一只箱子里的衣服全部拿出来压在被子上，还是手脚冰凉，就再把地上那把唯一的椅子提起压在被子上，在这种重压造成的虚假的温暖感里她十分小心地入睡了，因为稍一翻身那把椅子就会滚落下去。一次她的一位女友爬上她的这个七层小阁楼，一堆门却见她昏倒在地，女友转身去喊她的当医生的姐夫，细心的姐夫立即发现她那乾净的碟子、空荡荡的蒸锅，就追问她：“今天吃了甚么东西？” “我刚刚吃过午饭。” “午饭是什么？怎么锅、盘都这样干净？” 玛丽知道瞒不过去了，不得不承认昨天晚上她只慢慢地嚼了一把小萝卜和半磅樱桃，又看书到半夜三点，早晨起来上学校，回来又吃几个小萝卜，就昏过去了。 1895年，玛丽与比埃尔•居里结婚了。当她读到贝克勒尔的关于铀的放射性的报告时，她已在理化学校实验室里工作，她毅然决定以这个题目来作博士论文。但这是怎样的一篇论文啊，就好像我们要到河里挑一担水，但是必须先翻过一座山。她先要完成一件最复杂、艰苦的研究。 不过，这时玛丽已经有了一个靠山，他的亲爱的丈夫比埃尔•居里是一位很有经验、有成就的物理学家。她现在已不像过去在小阁楼里那样孤单，她凭着自己的聪明、顽强、靠着丈夫在学识上和精神上的支持，开始了这场科学史上有名的攻坚战。 贝克勒尔已证明铀有放射性，那么其他物质有没有放射性呢？它们的强弱又有甚么差别呢？实验一开始就遇到这个问题。玛丽就自己腹内的知识想各种办法来证明这个问题，比如可以把一种物质放到黑纸包的底片上，看它能不能使底片感光，对比感光的强弱来确定放射性的大小，但是这对差别很小的放射物是根本判断不出来的，贝克勒尔的办法在深入研究中已不适用。玛丽整日陷入沉思，坐卧不安，茶饭不香。比埃尔看到妻子难受的样子，一天，在实验室处理完手边的事后，便过来问她： “亲爱的，遇到了什么难题？” “就是缺少一件灵敏的仪器，能准确地探测出物质的放射性，这样才好下手研究。可是我们现在有测光、测电、测热、测力的仪器，唯独没有测放射性的仪器。” “是的，连放射性这东西也是去年才问世的，怎么能有人给它设计测量仪器呢，看来只有我们自己动手了。” “可是，它不像光、电，看不见，摸不看，怎么去测呢？” “让我想想，我们总会有办法的。” 好个聪明博学的比埃尔，第二天他真的给玛丽拿来一架测量仪，这是他亲手创制的杰作。说来简单，就是用一个普通平面电容器，也就是一层空气隔开的两片金属片，下面那片与电池组相连，再与上面那片用导线构成一个回路，回路上有一个电流计。平常这个电路是不通的，因为两片金属问的空气并不导电。可是铀放射线、X射线都有一个特点——能使空气导电。这就是问题的根本，我们只要往下面那片金属上撒上一点铀盐，电路就通了，电流计指针偏转，指示出它的放射强度。别看这个仪器简单，可是却极精确。当射线最强的时候，电流的强度也不会超过一安培的几十亿分之几，但是就连这么小的数值在这个仪器上也能读出来。玛丽看看这个自制的仪器禁不住拍手叫绝。 各位读者，比埃尔为甚么能制成这个仪器，关键是他抓住了事物间的联系，找见了他们之间的转换点，这实在是科学研究上的一个重要方法。当年本生就是根据不同元素可以转换成不同颜色的光谱，而研制成光谱分析仪；焦耳就是抓住机械能与热能之间的转换，而测出了热功当量。现在这个神秘的射线虽然看不见、摸不着，而且它刚刚露面，其本性也未充分暴露，但比埃尔只根据它能使空气导电这一点，便可从电流强度来测它本身的放射强度了。 正是： 春江水暖鸭先知，何必亲用温度计。 沟里僧人担水来，深山必定有吉寺。 话说玛丽得了丈夫送的这件宝物，便将她能搜集到的各种矿物质研成细末，一样一样地撒到金属片上去试它有无放射性，这办法与当年本生得了光谱观测法后将各种物质往灯焰里撒极为相似。她这样一直试了上百种，电流计上的指针终于动了。她喜得大喊一声，比埃尔忙赶过去，他们测量出一个继铀之后又被人类发现的放射性物质——钍。 初战告捷。现在玛丽更加兴致勃勃地每天守在仪器旁边，她正精心测量铀射线的强度。很清楚，化合物中含铀越多，放射性就越强。可是有一天当她把沥青铀矿和铜铀矿放到那片金属上时，电流计的指针偏转得比纯铀远大，难道会有一种矿物质含铀量超过百分之一百吗？当然不会。玛丽立即按照这两种矿物的化学成分人工复制出来，放在金属片上再试验，射线强度却比天然矿要小18﹪。 玛丽兴奋地喊道：“比埃尔，快过来看，这可真是奇迹，天然矿比人工矿放射性强。而现有元素中，我都一一试过了，除了铀、钍再不会有放射性了，现在出现了比铀还强的放射性，说明一定还有一种人类还未发现的物质。我真不敢这样想，难道我们将发现一种新元素吗？” 比埃尔过来将沥青铀矿粉往金属片上再撒一次，果然电流计指针大幅度偏转，他也禁不住一阵兴奋，又连续再试几次，然后冷静地分析道：“以往物理学给化学帮忙已经有过两次，一次是用电，一次是用光。戴维发明了电解法立即找到了钾、钠、钙、镁、镍等一批新元素；本生和基尔霍夫发明了光谱分析法立即找到了锂、铯、铷、铊、铟，直到1895年3月又终于找到了那个人们已追捕了二十七年的氦。每一个新方法的出现都伴随着一块新领域的开拓，现在继电和光之后我们又拿起放射性这个武器，物理第三次来帮助化学，按道理是应该发现一些新东西，该有新成果的。” “比埃尔，亲爱的，这第三次帮忙，说得具体一点，就得你来帮我了。放下你手头的工作吧，这个题目很有吸引力，我们或许要创立一门新学科——放射化学。” “是的，我已看见了这块新大陆的影子，它在招唤着我们，值得我们冒险去闯一下。从明天起，我就停下手头正在做的结晶体研究，我们一起来攻这个难关吧。” 从第二天开始，居里夫妇就将沥青铀矿一点一点地分离。他们先用化学家的办法，将这些矿物质一会儿溶解在酸里，一会儿溶解在碱里，把沉淀滤出，把溶液蒸发干，再溶解，再蒸发，就像剥竹笋一样一层层地向笋心逼近；又像过筛子一样，将杂质一点一点地筛去。现在当他们往矿物质的酸溶液里通了硫化氢后，瓶子里立即分成硫化物深色沉淀和透明液体两部分。这时就用得着放射性测量了。玛丽把透明液点到金属片上，放射性不明显，把沉淀物挑上一点，指针立即大幅度偏转，读数表示它比纯铀的射线要强四百倍。沉淀物里有铅、铜、砷、铋。他们再逐一分离，将铅、铜、砷分出去，可是这种未知物和铋关系甚密，再也不肯分开。但既然包围圈已经缩小到这个程度，看来这是一种新元素必定无疑了。1898年7月，居里夫妇向法国科学院提出报告，宣布他们发现了一种新元素，它和铋相似，却能发出强大的不可见射线，如果这一点得到证实的话，就请把它定名为钋(法文波兰的意思)以纪念玛丽的祖国。接着他们又在沥青铀矿里查出了一种未知元素。1898年12月26日，法国科学院里又是人声鼎沸，出现了像伦琴射线刚发现时的那种激动。一个波兰女子，五个月前刚宣布发现了钋，今天又要宣布一项新发现。女人能进科学院的门已是很特别了，而在这场擒拿无名放射物的兢赛中又是她连连夺魁，许多顽固的教授早就心中愤愤不平了；玛丽今天仍然穿着那件朴素的黑色长裙，衣服上还能看出许多酸、硷烧下的斑痕。她今天有点激动，待大家都坐好后，她回头看看坐在身旁的比埃尔，她想让丈夫来报告这项发现，但是比埃尔只用明净的目光与她对视了一下。她明白这意思，便正正身子，打开报告卷宗，用沉稳优美的语调开始讲话： “我们今天向科学院提出的报告的题目是《论沥青铀矿中含有一种放射性很强的新物质》。这种新物质和金属钡很相似，我们经过最大努力的提炼、筛选，已经得到了含有它的物质，它所发出的射线是纯金属铀的900倍。所以我们建议将这种新物质命名为‘镭’(拉丁文有射线之意)。它在元素周期表里应该是第88号元素…。” 居里夫妇的报告刚结束，会场上立即议论纷纷。不少朋友兴奋地上前握手祝贺，热烈地讨论这个新发现，可是几个老教授却故意大声说道：“说得倒容易，一会儿发现了钋，一会发现了镭，科学不是猜想，钋和镭是什么样子，既然发现了就该拿出来让大家见识一下嘛！它们的原子量是多少？哪有发现一种新元素却又测不出它的原子量的，真是笑话！” 这话明明是说给居里夫妇听的，玛丽刚才因兴奋而红润的脸色一下变白了，她知道早就有人在对她嫉妒、打击，不容她这个异国女子涉足科学领地，可是这样讲也未免太过分了。她回头看看比埃尔，他镇静地坐在那里和几个朋友恳切地讨论着问题，他一定听到了刚才的怪话，但是他显得多有涵养啊！玛丽转念一想，也怪自己的研究不彻底，镭到底是个什么样子？看来必须把纯镭拿到手，才能解决问题。 到底居里夫妇是否得到了纯镭，且听下回分解。 |
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