居里夫人:发现钋和镭,放射性研究领域的先驱

  • 日期:2018-04-24        来源:四川大学学术诚信与科学探索网         点击数:


  • 玛丽·居里(1867-1934),原名玛丽·斯克沃多夫斯卡·居里,原籍波兰,法国著名女科学家、物理学家、化学家。1867年11月7日生于波兰首都华沙的一个教师家庭,1891年随姐姐布洛尼斯拉娃至巴黎读书,在巴黎取得学位并从事科学研究,是巴黎和华沙“居里研究所”的创始人。1903年,居里夫妇和贝克勒尔由于对放射性的研究而共同获得诺贝尔物理学奖,1911年居里夫人又因发现钋和镭而获得诺贝尔化学奖,成为历史上第一个两获诺贝尔奖的人。

    一、勤勉聪慧 锐意进取

    玛丽从小学习就非常勤奋刻苦,对学习有着强烈的兴趣和特殊的爱好,从不轻易放过任何学习的机会,处处表现出一种顽强的进取精神。从上小学开始,她每门功课都考第一。15岁时,就以获得金奖章的优异成绩从中学毕业。她从小就十分喜爱父亲实验室中的各种仪器,长大后她又读了许多自然科学方面的书籍,更使她充满幻想,她急切地渴望到科学世界探索。但是当时的家境不允许她去读大学。19岁那年,她开始做长期的家庭教师,同时还自修了各门功课,为将来的学业做准备。这样,直到24岁时,她终于来到巴黎大学理学院学习,入学两年后,她充满信心地参加了物理学学士学位考试,在32名应试者中,她考了第一名。第二年,她又以第二名的优异成绩,考取了数学学士学位。

    1894年初,玛丽接受了法兰西共和国国家实业促进委员会提出的关于各种钢铁的磁性科研项目。在完成这个科研项目的过程中,她结识了理化学校教师皮埃尔·居里,他是一位很有成就的青年科学家,用科学为人类造福的共同意愿使他们结合了。玛丽结婚后,人们都尊敬地称呼她居里夫人。1896年,居里夫人以第一名的成绩,完成了大学毕业生的任职考试。第二年,她又完成了关于各种钢铁的磁性研究。

    二、发现钋和镭 开启放射性研究

    在荣获物理学硕士学位后,玛丽来到了李普曼教授的实验室开始了她的科研活动。1896年法国物理学家贝克勒尔发现一种铀盐能自动地放射出一种性质不明的射线。这一发现引起居里夫妇的极大兴趣,在一间原来用作贮藏室的闭塞潮湿的房子里、玛丽利用极其简单的装置,开始向这个新领域进军。她证明了铀盐的这种惊人的放射强度与化合物中所含的铀量成正比,而不受化合物状况或外界环境(光线、温度)的影响。通过繁重而又艰巨的普查,她发现了另一种元素钍的化合物也能自动地发出与铀射线相似的射线,由此她深信具有放射现象决不只是铀的特性,而是一种自然现象。对此她提议把这种现象叫做放射性,把铀、钍等具有这种特性的物质叫做放射性物质。

    她的调查很快从盐和氧化物扩展到一切矿物并发现:有些矿物的放射性强度比其单纯由所含铀或钍所产生的放射性强度要大得多,表明这些矿物中含有放射性比铀、钍强得多的某种未知元素,这是一个十分重要而吸引人的推断。尽管一些同行劝她谨慎些,她还是深信自己。因为玛丽的研究工作太重要了,所以皮埃尔决定暂时停止他在晶体方面的研究,协助妻子共同寻找这一未知元素。他们废寝忘食,夜以继日,经过不懈的努力,1898年7月,他们寻找到一种新元素,它的化学性质与铅相似,放射性比铀强400倍。玛丽给这一新元素命名命为“钋”,以此纪念她念念不忘的祖国,那个在当时的世界地图上已被俄、德、奥瓜分掉的国家——波兰。

    发现钋元素之后,居里夫妇以孜孜不倦的精神,继续对放射性比纯铀强900倍的含钡部分进行分析。经过浓缩,分部结晶,终于在同年12月得到少量的不很纯净的白色粉末。这种白色粉末在黑暗中闪烁着蓝光,据此居里夫妇把它命名为镭,它的拉丁语原意是“放射”。要从铀矿中提炼出纯镭或钋,并把它们的原子量测出来,这对于当时既无完好和足够的实验设备,又无购买矿石资金和足够的实验费用的居里夫妇,显然比从铀矿中发现钋,镭要难得多。为了克服这一困难,他们四处奔波,争取有关部门的帮助和支援。4年中,不论寒冬还是酷暑,繁重的劳动,毒烟的熏烤,他们从不叫苦。对科学事业的执着追求使艰辛的工作变成了生活的真正乐趣,百折不挠的毅力使他们终于在1902年,即发现镭后的第45个月证明镭元素是存在的。

    三、献身科学 淡泊名利

    居里夫人是一位将自己的一切都无私地奉献给科学事业的伟大科学家。首先承认居里夫妇的才干并提议给他们安排一个相应职务的是瑞士政府,1900年,当时居里还只能为着每个月500法郎而在缺乏设备的实验室工作时,瑞士的日内瓦大学愿以年薪1万法郎和教授的待遇聘请他开设物理学讲座。但是为了提炼出纯净的镭而从不考虑金钱和待遇的居里夫妇谢绝了。

    伴随着荣誉而来的是繁忙的社交活动和频频的记者采访为此他们不得不像逃难者一样躲到偏避的乡村去。当一个美国记者机警地找到他们后,玛丽说:“在科学上,我们应该注意事,不应该注意人。”一些要在美国创立制镭业的技师要居里夫妇申请这项发明的专利时,居里夫妇决定:“不想由于我们的发现而取得物质上的利益,因此我们不去领取专利执照,并且将毫无保留地发表我们的研究成果,包括制取镭的技术。若有人对镭感兴趣而向我们请求指导,我们将详细地给以介绍,这样做,对于制镭业的发展将有很大好处,它可以在法国和其他国家自由地发展,并以其产品供给需要镭的学者和医生应用。”如此声明可见居里夫妇所具有的无私、宽阔的胸怀,他们把自己的科研成果看作全人类的共同财富。皮埃尔·居里在1906年4月19日在街上被马车撞倒后当场死亡,居里夫人则由于长期接触放射性物质,于1934年7月3日因恶性白血病逝世。

    玛丽·居里的成就包括开创了放射性理论,发明分离放射性同位素技术,以及发现两种新元素钋和镭。在她的指导下,人们第一次将放射性同位素用于治疗癌症。在世界科学史上,玛丽·居里是一个永远不朽的名字。这位伟大的女科学家,以自己的勤奋和天赋,在物理学和化学领域,都做出了杰出的贡献,并因此而成为唯一一位在两个不同学科领域、两次获得诺贝尔奖的著名科学家。