畢生獻身科學研究的居裏夫人
央視國際 (2004年07月13日 09:45)
居裏夫人 (Marie Curie,1867-1934)法國籍波蘭科學家,研究放射性現象,發現鐳和釙兩種放射性元素,一生兩度獲諾貝爾獎。在世界科學史上,瑪麗 居裏是一個永遠不朽的名字。這位偉大的女科學家,以自己的勤奮和天賦,在物理學和化學領域,都做出了傑出的貢獻,並因此而成為惟一一位在兩個不同學科領域、兩次獲得諾貝爾獎的著名科學家。
一、靠自學走進巴黎大學
瑪麗 居裏于1876年出生於波蘭華沙,瑪麗的童年是不幸的,在她不滿10歲時媽媽和大姐就相繼病逝了,這樣的生活環境不僅培養了她獨立生活的能力,也使她從小就磨煉出了非常堅強的性格。
瑪麗從小學習就非常勤奮刻苦,對學習有著強烈的興趣和特殊的愛好,從不輕易放過任何學習的機會,處處表現出一種頑強的進取精神。她從小就十分喜愛父親實驗室中的各種儀器,長大後她又讀了許多自然科學方面的書籍,更使她充滿幻想,她急切地渴望到科學世界探索。但是當時的家境不允許她去讀大學。19歲那年,她開始做長期的家庭教師,同時還自修了各門功課。這樣,直到24歲時,她終於來到巴黎大學理學院學習。她帶著強烈的求知慾望,全神貫注地聽每一堂課,艱苦的學習使她身體變得越來越不好,但是她的學習成績卻一直名列前茅,這不僅使同學們羨慕,也使教授們驚異,入學兩年後,她充滿信心地參加了物理學學士學位考試,在30名應試者中,她考了第一名。第二年,她又以第二名的優異成績,考取了數學學士學位。
1894年初,瑪麗接受了法國國家實業促進委員會提出的關於各種鋼鐵的磁性科研項目。在完成這個科研項目的過程中,她結識了理化學校教師比埃爾 居裏,他是一位很有成就的青年科學家。
二、鐳之光
鈾及其化合物不斷地放出射線,向外輻射能量。這使居裏夫人發生了極大的興趣。這些能量來自於什麼地方?這種與眾不同的射線的性質又是什麼?居裏夫人決心揭開它的秘密。1897年,居裏夫人選定了自己的研究課題——對放射性物質的研究。她辛勤地開墾了一片處女地,最終完成了近代科學史上最重要的發現之一——發現了放射性元素鐳,並奠定了現代放射化學的基礎,為人類做出了偉大的貢獻。
在實驗研究中,居裏夫人設計了一種測量儀器,不僅能測出某種物質是否存在射線,而且能測量出射線的強弱。她經過反復實驗發現:鈾射線的強度與物質中的含鈾量成一定比例,而與鈾存在的狀態以及外界條件無關。
居裏夫人對已知的化學元素和所有的化合物進行了全面的檢查,獲得了重要的發現:一種叫做釷的元素也能自動發出看不見的射線來,這説明元素能發出射線的現象決不僅僅是鈾的特性,而是有些元素的共同特性。她把這種現象稱為放射性,把有這種性質的元素叫做放射性元素。它們放出的射線就叫“放射線”。她還根據實驗結果預料: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有放射性。儀器檢查完全驗證了她的預測。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,並精確地測量元素的放射性強度。在實驗中,她發現一種瀝青鈾礦的放射性強度比預計的強度大得多,這説明實驗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,因為這種礦物早已被許多化學家精確地分析過了。她果斷地在實驗報告中宣佈了自己的發現,並努力要通過實驗證實它。在這關鍵的時刻,她的丈夫比埃爾 居裏也意識到了妻子的發現的重要性,停下了自己關於結晶體的研究,來和她一道研究這種新元素。經過幾個月的努力,他們從礦石中分離出了一種同鉍混合在一起的物質,它的放射性強度遠遠超過鈾,這就是後來被列在元素週期表上第84位的釙。幾個月以後,他們又發現了另一種新元素,並把它取名為鐳。但是,居裏夫婦並沒有立即獲得成功的喜悅。當拿到了一點點新元素的化合物時,他們發現原來所做的估計太樂觀了。事實上,礦石中鐳的含量還不到百萬分之一。只是由於這種混合物的放射性極強,所以含有微量鐳鹽的物質表現出比鈾要強幾百倍的放射性。
科學的道路從來就不平坦。釙和鐳的發現,以及這些放射性新元素的特性,動搖了幾世紀以來的一些基本理論和基本概念。科學家們歷來都認為,各種元素的原子是物質存在的最小單元,原子是不可分割的、不可改變的。按照傳統的觀點是無法解釋釙和鐳這些放射性元素所發出的放射線的。因此,無論是物理學家,還是化學家,雖然對居裏夫人的研究工作都感到有興趣,但是心中都有疑問。尤其是化學家們的態度更為嚴謹。為了最終證實這一科學發現,也為了進一步研究鐳的各種性質,居裏夫婦必須從瀝青礦石中分離出更多的、並且是純凈的鐳鹽。
一切未知的世界都是神秘的。在分離新元素的研究工作開始時,他們並不知道新元素的任何化學性質。尋找新元素的惟一線索是它有很強的放射性。他們據此創造了一種新的化學分析方法。但是他們沒有錢,沒有真正的實驗室,只有一些自己購買或設計的簡單的儀器。
有志者事竟成!1902年年底,居裏夫人提煉出了十分之一克極純凈的氯化鐳,並準確地測定了它的原子量。從此鐳的存在得到了證實。鐳是一種極難得到的天然放射性物質,它的形體是有光澤的、象細鹽一樣的白色結晶。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發現的放射性元素,但卻是放射性最強的元素。利用它的強大放射性,能進一步查明放射線的許多新性質。以使許多元素得到進一步的實際應用。醫學研究發現,鐳射線對於各種不同的細胞和組織,作用大不相同,那些繁殖快的細胞,一經鐳的照射很快都被破壞了。這個發現使鐳成為治療癌症的有力手段。在法國,鐳療術被稱為居裏療法。鐳的發現從根本上改變了物理學的基本原理,對於促進科學理論的發展和在實際中的應用,都有十分重要的意義。
三、金子一般的心靈
由於居裏夫婦的驚人發現,1903年12月,他們獲得了諾貝爾物理學獎。他們夫婦的科學功勳蓋世,然而他們卻極端藐視名利,在鐳提煉成功以後,有人勸他們向政府申請專利權,壟斷鐳的製造以此發大財。居裏夫人對此説:“那是違背科學精神的,科學家的研究成果應該公開發表,別人要研製,不應受到任何限制”。“何況鐳是對病人有好處的,我們不應當借此來謀利”。居裏夫婦還把得到的諾貝爾獎金,大量地贈送別人。
1914年,巴黎建成了鐳學研究院,居裏夫人擔任了學院的研究指導。以後她繼續在大學裏授課,並從事放射性元素的研究工作。她毫不吝嗇地把科學知識傳播給一切想要學習的人。
但是她時刻也沒有忘記自己的祖國。當他們夫婦從礦物中分離出新元素以後,她把新元素命名為釙。這是因為釙的詞根與波蘭國名的詞根一樣。她以此表示對慘遭沙俄奴役的祖國的深切懷念。
1937年7月14日,居裏夫人病逝了。她最後死於惡性貧血症。她一生創造、發展了放射科學,長期無畏地研究強烈放射性物質,直至最後把生命貢獻給了這門科學。偉大的科學家愛因斯坦評價説:“在我認識的所有著名人物裏面,居裏夫人是惟一不為盛名所顛倒的人。”
居裏夫人的大半生都是清貧的,提取鐳的艱苦過程是在簡陋的條件下完成的。他們把諾貝爾獎金和其獎金都用到了以後的研究中去了。
責編:戴昕 來源:
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