玛利亚·居里(Marie Curie),也就是我们熟知的居里夫人,她的原名是玛利亚·斯克罗多夫斯卡(Marie Sklodowska),1867年11月7日她出生于波兰华沙。玛利亚出身教师家庭,她的祖父曾是波兰国宝级作家波列斯拉夫·普鲁斯的老师,父亲则精通数学和物理。玛利亚有四个姐姐哥哥,她从小就是家里成绩最出色的一个。很遗憾的是,她的祖国波兰那时候被俄罗斯占领,社会的动乱和对女性的歧视让她无缘进入大学就读。无奈之下,玛利亚只能背井离乡到法国去念大学,就是在法国,她遇见了自己的知己皮埃尔·居里(Pierre Curie)。对物理的热爱让这两位年轻的研究者走在了一起,1895年6月他们步入了婚姻的殿堂。

1896年,法国的亨利·贝克勒尔(Henri Becquerel)发现了一个奇妙的现象:铀盐能够释放出某种源源不断的辐射,而且辐射来自铀盐本身,而不是像磷光现象那样需要先吸收外界的能量。这项惊人的发现很快传遍了法国,正在攻读物理博士专业的居里夫人,立即对此产生了极大的兴趣,决定将它作为自己的研究方向。

居里夫人在这时候并没有想到自己的这一决定将给世界带来多大的影响。事实上,在一开始她曾经因为缺乏实验设备而非常苦恼。她和丈夫皮埃尔都是最清贫的那种实验员,没有多少研究经费,但巧合的是,皮埃尔在二十岁的时候,曾经和兄弟一起捣腾出了一台改良过的静电计,它可以敏锐地测量微量的电荷。在这台静电计的帮助下,居里夫人研究测试了一些具有放射性的铀盐样品,正式开启了自己对放射的研究之路。

在那个时候,人们普遍认为放射性来自于铀盐分子间的化学反应,而居里夫人却惊奇地发现,这些样品的放射性只与铀的质量有关。铀含量越多,放射性越大。温度、催化剂这种可以改变化学反应速率的因素,完全起不了作用。这种矛盾催生了一个大胆的假设——居里夫人认为,放射性很可能来自铀原子本身。这个假想是人类的一大进步:在此之前,大家都认为原子是不能被分割的最小单位。

玛利亚·居里(诺贝尔奖官方网站)

皮埃尔·居里(诺贝尔奖官方网站)

在艰苦的条件下,居里夫人继续研究着那些具有放射性的矿物样品。她发现,同样质量的沥青铀矿和辉铜矿的放射性比纯净的铀还要大——这明显有问题。如果她先前的猜测是正确的,那么同等质量下杂质多多的铀矿的放射性只会比纯铀要小,除非,除非杂质里含有某些放射性比铀更强的元素。没错,居里夫人又做出了一个大胆的、几近天马行空的假设。皮埃尔注意到了妻子在实验中获得的进展,并高瞻远瞩地发现了其中的重大意义,决定终止自己原本在晶体方面的研究,加入到居里夫人的研究中来。

他们没有专门的实验室,两夫妇大部分的研究工作,都是在一间原先作为解剖教室的小棚屋里进行的。这间简陋的房间既不通风,又不防水,冬冷夏热,巴黎任何一位体面的科学工作者都不会愿意屈尊于此。事实上,大部分人当时并不知道他们两夫妇在研究些什么——“放射性”其实是居里夫妇于1898年在实验室里创造的新词汇。

在居里夫妇后来获得诺贝尔物理学奖时,颁奖词上有这么一句成就“提出了‘放射性’”。他们的工作当然远远不止发明了“放射性”这个词语,居里夫妇两人在那间简陋小棚里通过不断的测试研究出了放射物质的特性,奠定了放射学的基础。

实验室里的居里夫妇(网络图)

1898年4月12日,法国科学院发表了居里夫人的论文。这本该是个激起千层浪的发现,但因为她那明显属于女性的名字,人们选择性地忽视了。一百多年前的科学界,尚未产生过任何有成就的女性科学家,学术界仍腐朽地充满着对女性的偏见。皮埃尔不断鼓励着妻子,他认为,只要他们把这个神秘的元素提纯出来,那就可以说服全世界了。

1898年4月14日,居里夫妇乐观地准备了100克磨碎了的沥青铀矿样品,准备从里面提取出梦中的新元素。1898年7月,居里夫妇发现了钋(polonium),并以居里夫人的故乡波兰(Poland)命名;但尽管他们已经发现了钋,矿物样品的放射性和铀、钋的质量之间依然体现不出完美的、平行的正比关系。这种感觉,就像是拼了命解开一个死结,发现下面还是一个死结。干劲十足的居里夫妇很快接受了这个事实,他们冷静下来,在复杂的理论计算后推断,矿物里还有一种未知的新元素,他们还把它命名为“镭”,意思是“放射性的”。

沥青铀矿结晶(维基百科)

提炼镭远比提炼钋要困难。钡的化学性质和镭很相近,任何已知的方法都不能将它们分离,同时镭在矿物中的含量简直低得丧心病狂——居里夫妇没有想到,他们最后居然靠双手分离处理了整整一吨的矿物样品。经过四年枯燥的提炼工作,他们在1902年提炼出了0.1克氯化镭。没错,这宝贵的0.1克物质还只是镭的化合物。两夫妇继续在科学的道路上跋涉,想要得到完全纯净的金属镭;不幸的是,1906年一场大雨中,皮埃尔在穿过道路时被一辆飞驰的马车撞倒,车轮轧过了他,并碾碎了他的颅骨。失去知己挚爱的玛利亚悲痛不已,但也只能独自挑起工作的大梁。在距离他们发现镭的十二年后,她终于提炼出了纯净的的金属镭。镭很美丽——它是纯白色的,虽然一旦暴露在空气中,很快就会因为接触到了氮气,而在表面生成黑色的氮化镭。翌年,玛利亚·居里因为发现镭和钋,并提炼出镭的成就被授予了1911年的诺贝尔化学奖。

金属镭,表面是与氮气接触后产生的黑色氮化镭(维基百科)

巴黎先贤祠中居里夫妇的坟墓(网络图)

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来源: 科普中国