【第五十四迴】

    奇女子異國他鄉求真知

    好伴侶濡沫相依攻難關

    ——鐳的發現(上)

    上迴說到貝克勒爾發現了天然放射性元素鈾,還未及深究其中的奧秘即被這種放射物奪去了生命。但是他提出的問題卻引起一個波蘭青年女子的注意,這就是後來名垂青史的居裏夫人(1867~1934年)。

    1897年居裏夫人已完成了大學學業,取得了數學、物理兩個碩士學位,正在選擇寫博士論文的題目。一天,她正在實驗室裏翻閱近來的研究報告,忽然發現貝克勒爾關於鈾的放射性的報告。她再一查所有的文件,並沒有這方麵的第二個報告。好一個最新的、獨一無二的題目,這是一塊還沒有人涉足的新大陸。居裏夫人那雙深藍色的眼睛盯著這份報告的標題足有十幾分鍾,然後將報告合上,輕輕地但很堅定地說了一句:“就是它了!”

    居裏夫人這個剛從大學畢業不久的青年女子,何以敢選這個劃時代的研究課題呢?因為她身上有兩樣難得的品質:一是專心,二是頑強。

    居裏夫人原名瑪麗·斯可羅多夫斯卡,出生於波蘭一個書香門第,從小受到極好的家庭教育,掌握了波蘭文、俄文、德文、法文,喜愛文學、數學、物理。她興趣極廣,個性極強,要幹什麽事必定幹成,正在幹什麽事情絕不分心。她有一個哥哥、兩個姐姐,家裏經常是一片歌聲、讀書聲、說笑聲。可是瑪麗隻要是想讀書了,便一人坐在桌旁,雙肘支著桌麵,兩手捂住耳朵,一會兒便進入書內。接著她的雙手自然地離開耳朵,這時無論什麽樣的吵鬧都再也不能使她這個姿勢和神誌改變一下了。有一次幾個孩子好奇,便在她身旁左右疊起兩層椅子,上麵再橫搭一把椅子,把她蓋進了一個“小木樓”裏。瑪麗全然不知,直到她看完這本書,一起身,椅子轟然落地。這時躲在一邊的大哥哥姐姐們等著她罵、叫或者高興地笑,可是她卻像一個大人一樣地拾起書,看了他們一眼,說了聲:“真無聊!”

    她好像天生就是一個要超出一般人的女子,要成大事業的人。她本來生得極美麗可愛,但是為了表示對冶豔的輕蔑,故意將自己那頭金色的卷發剪得很短。她上學的路上有一座可恥的人物塑像,那是沙皇的走狗們為自己豎立的紀念物。她每過此地必狠狠地唾上一口,如果哪一天和女伴們說著話忘記了,就是已走到校門口,也要再返迴來補上。在她那還未退盡稚氣的臉龐上已隱隱露出一種莫名的倔強,她那美麗的倩影常使人產生一種剛毅、勇敢的聯想。她從小就明白地要求自己,絕不隻做一個普通的人,不隻做一個普通的漂亮女子。她知道天降我以大才,就要以大的犧牲,大的勇敢,去爭取大的成就。她對自己的哥哥說:“毫無疑問,我們家裏的人有天賦,必須使這種天賦由我們中的一個表現出來,不應該讓它們消失。”

    1891年9月,24歲的瑪麗在波蘭城裏和鄉村做了七年的家庭教師,給自己積攢了一點兒學費後,來到巴黎的索爾本大學讀書。在當時的大學裏,女學生本來就少,這個高額頭、藍眼睛、身材修長的異國女子立即引起大學生們的注意。他們在教室走廊裏停下來想多看她兩眼,在上課的時候目光搜索著她,他們想法子靠近她,找借口和她說話。瑪麗或許還沒有感到自己的魅力已在周圍造成一個什麽樣的旋渦,她的女友迪金斯卡卻常常要出來趕走那些尾隨在她身後的傾慕者,有一次甚至舉起了傘柄才把這些人趕跑。所以那些熱情的男子盡管在走廊裏常常遇到她,議論她白淨的皮膚,議論她輕軟的頭發,但是幾乎沒人敢對視一下她那雙深藍色的眼睛。她的眼神永遠是美麗中閃爍著沉靜,如山林深處的一泓秋水,倒映著藍天白雲,卻絕沒有塵世間的一點兒喧鬧,一絲塵埃。她的臉龐是那樣秀麗,身材是那樣動人,但是這秀麗和動人之外又像披了一層冰霜的薄盔甲,凜然使那些傾慕者不敢靠近。他們隻能在教室裏遠遠地找尋她,但是看到的又總是一個背影——她每天到得最早,永遠是坐在第一排,專心地記著筆記。

    她正是24歲的青春年華啊,一般的女子對別人的美麗都要起嫉妒之心,而瑪麗卻不屑將自己的美麗作為資本,隻這一點就足可見她超凡脫俗的品質,可知她對事業執著的追求。

    但是瑪麗還需要更安靜、更專心的學習環境。她剛來巴黎時住在當醫生的姐姐家裏,這裏整天病人不斷,而且總難免要和姐姐、姐夫聊天。於是她毅然搬了出去,租了一間七層樓上的小閣樓,開始過一種更清苦的生活。她的生活費一天隻有3法郎,卻要應付衣、食、住、書籍、紙墨的花銷。但她應付過來了。她的生活用品已精簡到最低標準,一張床、一張桌、一盞煤油燈、一個碟子大的煤油爐。為了省煤,冬天家裏不生火,瑪麗冷得手指麻木,就跑到離家不遠的圖書館去,那是她的“幸福的收容所”。直到晚上10點圖書館關門了,再迴到自己這個冰窖似的閣樓上來。躺下後實在冷得難以成眠,她將自己唯一的一隻箱子裏的衣服全部拿出來壓在被子上,還是手腳冰涼,就再把地上那把唯一的椅子壓在被子上,在這種重壓造成的虛假的溫暖感裏她十分小心地入睡了,因為稍一翻身那把椅子就會滾落下去。

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    一次,她的一位女友爬上她的這個七層小閣樓,一推門卻見她昏倒在地,女友轉身去喊她的當醫生的姐夫,細心的姐夫立即發現她那幹淨的盤子、空蕩蕩的蒸鍋,就追問她:“今天吃了什麽東西?”

    “我剛剛吃過午飯。”

    “午飯是什麽?怎麽鍋、盤都這樣幹淨?”

    瑪麗知道瞞不過去了,不得不承認昨天晚上她隻慢慢地嚼了一把小蘿卜和半磅櫻桃,又看書到半夜三點,早晨起來上學校,迴來又吃幾個小蘿卜,就昏過去了。

    1895年,瑪麗與比埃爾·居裏結婚了。當她讀到貝克勒爾的關於鈾的放射性的報告時她已在理化學校實驗室裏工作,她毅然決定以這個題目來作博士論文。但這是怎樣的一篇論文啊,就好像我們要到河裏挑一擔水,但是必須先翻過一座山,她先要完成一件最複雜、艱苦的研究。

    不過,這時瑪麗已經有了一個靠山,她親愛的丈夫比埃爾·居裏是一位很有經驗和成就的物理學家。她現在已不像過去在小閣樓裏那樣孤單了,她憑著自己的聰明、頑強,靠著丈夫在學識上和精神上的支持,開始了這場科學史上有名的攻堅戰。

    貝克勒爾已證明鈾有放射性,那麽其他物質有沒有放射性呢?它們的強弱又有什麽差別呢?實驗一開始就遇到這個問題。瑪麗就自己掌握的知識想各種辦法來證明這個問題,比如可以把一種物質放到黑紙包的底片上,看它能不能使底片感光,對比感光的強弱來確定放射性的大小,但是這對差別很小的放射物是根本判斷不出來的,貝克勒爾的辦法在深入研究中已不適用。瑪麗整日陷入沉思,坐臥不安,茶飯不香。

    比埃爾看到妻子難受的樣子,一天,在實驗室處理完手邊的事後,便過來問她:“親愛的,遇到了什麽難題?”

    “就是缺少一件靈敏的儀器,能準確地探測出物質的放射性,這樣才好下手研究。可是我們現在有測光、測電、測熱、測力的儀器,唯獨沒有測放射性的儀器。”

    “是的,連放射性這東西也是去年才問世的,怎麽能有人給它設計測量儀器呢,看來隻有我們自己動手了。”

    “可是,它不像光、電,看不見,摸不著,怎麽去測呢?”

    “讓我想想,我們總會有辦法的。”

    好個聰明博學的比埃爾,第二天他真的給瑪麗拿來一架測量儀,這是他親手創製的傑作。說來簡單,就是用一個普通平麵電容器,也就是一層空氣隔開的兩片金屬片,下麵那片與電池組相連,再與上麵那片用導線構成一個迴路,迴路上有一個電流計。平常這個電路是不通的,因為兩片金屬間的空氣並不導電。可是鈾放射線、x射線都有一個特點——能使空氣導電。這就是問題的根本,我們隻要往下麵那片金屬上撒上一點兒鈾鹽,電路就通了,電流計指針偏轉,指示出它的放射強度。別看這個儀器簡單,可是卻極精確。當射線最強的時候,電流的強度也不會超過一安培的幾十億分之一,但是就連這麽小的數值在這個儀器上也能讀出來。瑪麗看著這個自製的儀器禁不住拍手叫絕。

    各位讀者,比埃爾為什麽能製成這個儀器,關鍵是他抓住了事物間的聯係,找見了它們之間的轉換點,這實在是科學研究上的一個重要方法。當年本生就是根據不同元素可以轉換成不同顏色的光譜,研製成光譜分析儀;焦耳就是抓住機械能與熱能之間的轉換,測出了熱功當量。現在這個神秘的射線雖然看不見、摸不著,而且它剛剛露麵,其本性也未充分暴露,但比埃爾隻根據它能使空氣導電這一點,便可從電流強度來測它本身的放射強度了。

    正是:

    春江水暖鴨先知,何必親用溫度計。

    溝裏僧人擔水來,深山必定有古寺。

    話說瑪麗得了丈夫送的這件寶物,便將她能搜集到的各種礦物質研成細末,一樣一樣地撒到金屬片上去試它有無放射性,這辦法與當年本生得了光譜觀測法後將各種物質往燈焰裏撒極為相似。她這樣一直試了上百種,電流計上的指針終於動了。她喜得大喊一聲,比埃爾忙趕過去,他們測量出一個繼鈾之後又被人類發現的放射性物質——釷。

    初戰告捷。現在瑪麗更加興致勃勃地每天守在儀器旁邊,精心測量鈾射線的強度。很清楚,化合物中含鈾越多,放射性就越強。可是有一天當她把瀝青鈾礦和銅鈾礦放到那片金屬上時,電流計的指針偏轉得比純鈾還大,難道會有一種物質含鈾量超過100%嗎?當然不會。瑪麗立即按照這兩種礦物的化學成分人工複製出來,放在金屬片上再試驗,射線強度卻比天然礦要小18%。

    瑪麗興奮地喊道:“比埃爾,快過來看,這可真是奇跡,天然礦比人工礦放射性強。而現有元素中,我都一一試過了,除了鈾、釷再不會有放射性了,現在出現了比鈾還強的放射性,說明一定還有一種人類還未發現的物質。我真不敢這樣想,難道我們將發現一種新元素嗎?”

    比埃爾過來將瀝青鈾礦粉往金屬片上再撒一次,果然電流計指針大幅度偏轉,他也禁不住一陣興奮,又連續再試幾次,然後冷靜地分析道:“以往物理學給化學幫忙已經有過兩次,一次是用電,一次是用光。戴維發明了電解法立即找到了鉀、鈉、鈣、鎂、鋇等一批新元素;本生和基爾霍夫發明了光譜分析法立即找到了鋰、銫、銣、鉈、銦,直到1895年3月又終於找到了那個人們已追捕了27年的氦。每一個新方法的出現都伴隨著一塊新領域的開拓,現在繼電和光之後我們又拿起放射性這個武器,物理第三次來幫助化學,按道理是應該發現一些新東西,該有新成果的。”

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    “比埃爾,親愛的,這第三次幫忙,說得具體一點兒,就得你來幫我了。放下你手頭的工作吧,這個題目很有吸引力,我們或許要創立一門新學科——放射化學。”

    “是的,我已看見了這塊新大陸的影子,它在召喚著我們,值得我們冒險去闖一下。從明天起,我就停下手頭正在做的結晶體研究,我們一起來攻這個難關吧。”

    從第二天開始,居裏夫婦就將瀝青鈾礦一點一點兒地分離。他們先用化學辦法,將這些礦物質一會兒溶解在酸裏,一會兒溶解在堿裏,把沉澱濾出,把溶液蒸發幹,再溶解,再蒸發,就像剝竹筍一樣一層層地向筍心逼近。又像過篩子一樣,將雜質一點一點兒地篩去。現在當他們往礦物質的酸溶液裏通了硫化氫後,瓶子裏立即分成硫化物深色沉澱和透明液體兩部分,這時就用得著放射性測量了。瑪麗把透明液點到金屬片上,放射性不明顯,把沉澱物挑上一點兒,指針立即大幅度偏轉,讀數表示它比純鈾的射線要強400倍。沉澱物裏有鉛、銅、砷、鉍。他們再逐一分離,將鉛、銅、砷分出去,可是這種未知物和鉍關係甚密,再也不肯分開。但既然包圍圈已經縮小到這個程度,看來這是一種新元素必定無疑了。1898年7月,居裏夫婦向法國科學院提出報告,宣布他們發現了一種新元素,它和鉍相似,卻能發出強大的不可見射線,如果這一點得到證實的話,就請把它定名為“釙”(法文“波蘭”的意思),以紀念瑪麗的祖國。接著他們又在瀝青鈾礦裏查出了一種未知元素。

    1898年12月26日,法國科學院裏又是人聲鼎沸,出現了像倫琴射線剛發現時的那種激動。一個波蘭女子,5個月前剛宣布發現了釙,今天又要宣布一項新發現。女人能進科學院的門已是很特別了,而在這場擒拿無名放射物的競賽中又是她連連奪魁,許多頑固的教授早就心中憤憤不平了。瑪麗今天仍然穿著那件樸素的黑色長裙,衣服上還能看出許多酸、堿燒下的斑痕。她今天有點兒激動,待大家都坐好後,她迴頭看看坐在身旁的比埃爾,她想讓丈夫來報告這項發現,但是比埃爾隻用明淨的目光與她對視了一下。她明白這意思,便正正身子,打開報告卷宗,用沉穩優美的語調開始講話:

    “我們今天向科學院提出的報告的題目是《論瀝青鈾礦中含有一種放射性很強的新物質》。這種新物質和金屬鋇很相似,我們經過最大努力的提煉、篩選,已經得到了含有它的物質,它所發出的射線是純金屬鈾的900倍,所以我們建議將這種新物質命名為‘鐳’(拉丁文有射線之意),它在元素周期表裏應該是第88號元素……”

    居裏夫婦的報告剛結束,會場上立即議論紛紛。不少朋友興奮地上前握手祝賀,熱烈地討論這個新發現,可是幾個老教授卻故意大聲說道:“說得倒容易,一會兒發現了釙,一會兒發現了鐳,科學不是猜想,釙和鐳是什麽樣子,既然發現了就該拿出來讓大家見識一下嘛!它們的原子量是多少?哪有發現一種新元素卻又測不出它的原子量的,真是笑話!”

    這話明明是說給居裏夫婦聽的,瑪麗剛才因興奮而紅潤的臉色一下變白了,她知道早就有人在對她嫉妒、打擊,不容她這個異國女子涉足科學領地,可是這樣講也未免太過分了。她迴頭看看比埃爾,他鎮靜地坐在那裏和幾個朋友懇切地討論著問題,他一定聽到了剛才的怪話,但是他顯得多有涵養啊!瑪麗轉念一想,也怪自己的研究不徹底,鐳到底是個什麽樣子?看來必須把純鐳拿到手,才能解決問題。

    到底居裏夫婦是否得到了純鐳,且聽下迴分解。

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