居里夫人:两次荣获诺贝尔奖的伟大科学家
玛丽居里,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,都作出了杰出的贡献,并因此而成为唯一一位在两个不同学科领域、获得诺贝尔物理奖和诺贝尔化学奖的著名科学家。
一、靠自学走进巴黎大学
玛丽·居里于1867年出生于波兰华沙,她是家中5个子女中最小的。她的父亲是一名收入十分有限的中学数理教师,妈妈也是中学教员。玛丽的童年是不幸的,她的妈妈得了严重的传染病,是大姐照顾她长大的。后来,妈妈和大姐在她不满10岁时就相继病逝了。她的生活中充满了艰难。这样的生活环境不仅培养了她独立生活的能力,也使她从小就磨炼出了非常坚强的性格。
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。她的父亲早先曾在圣彼得堡大学攻读过物理学,父亲对科学知识如饥似渴的精神和强烈的事业心,也深深地薰陶着小玛丽。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。这样,直到24岁时,她终于来到巴黎大学理学院学习。她带着强烈的求知欲望,全神贯注地听每一堂课,艰苦的学习使她身体变得越来越不好,但是她的学习成绩却一直名列前茅,这不仅使同学们羡慕,也使教授们惊异,入学两年后,她充满信心地参加了物理学学士学位考试,在30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比埃尔·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。但是,她不满足已取得的成绩,决心考博士,并确定了自己的研究方向。站到了一条新的起跑线上。
二、镭之光
1896年,法国物理学家贝克勒尔发表了一篇工作报告,详细地介绍了他通过多次实验发现的铀元素,铀及其化合物具有一种特殊的本领,它能自动地、连续地放出一种人的肉眼看不见的射线,这种射线和一般光线不同,能透过黑纸使照象底片感光,它同伦琴发现的X射线也不同,在没有高真空气体放电和外加高电压的条件下,却能从铀和铀盐中自动发生。铀及其化合物不断地放出射线,向外辐射能量。这使居里夫人发生了极大的兴趣。这些能量来自于什么地方?这种与众不同的射线的性质又是什么?居里夫人决心揭开它的秘密。1897年,居里夫人选定了自己的研究课题--对放射性物质的研究。这个研究课题,把她带进了科学世界的新天地。她辛勤地开垦了一片处女地,最终完成了近代科学史上最重要的发现之一--发现了放射性元素镭,并奠定了现代放射化学的基础,为人类做出了伟大的贡献。
在实验研究中,居里夫人设计了一种测量仪器,不仅能测出某种物质是否存在射线,而且能测量出射线的强弱。她经过反复实验发现:铀射线的强度与物质中的含铀量成一定比例,而与铀存在的状态以及外界条件无关。
居里夫人对已知的化学元素和所有的化合物进行了全面的检查,获得了重要的发现在:一种叫做钍的元素也能自动发出看不见的射线来,这说明元素能发出射线的现象决不仅仅是铀的特性,而是有些元素的共同特性。她把这种现象称为放射性,把有这种性质的元素叫做放射性元素。它们放出的射线就叫“放射线”。她还根据实验结果预料:含有铀和钍的矿物一定有放射性;不含铀和钍的矿物一定没有放射性。仪器检查完全验证了她的预测。她排除了那些不含放射性元素的矿物,集中研究那些有放射性的矿物,并精确地测量元素的放射性强度。在实验中,她发现一种沥青铀矿的放射性强度比预计的强度大得多,这说明实验的矿物中含有一种人们未知的新放射性元素,且这种元素的含量一定很少,因为这种矿物早已被许多化学家精确地分析过了。她果断地在实验报告中宣布了自己的发现,并努力要通过实验证实它。在这关键的时刻,她的丈夫比埃尔·居里也意识到了妻子的发现的重要性,停下了自己关于结晶体的研究,来和她一道研究这种新元素。经过几个月的努力,他们从矿石中分离出了一种同铋混合在一起的物质,它的放射性强度远远超过铀,这就是后来被列在元素周期表上第84位的钋。几个月以后,他们又发现了另一种新元素,并把它取名为镭。但是,居里夫妇并没有立即获得成功的喜悦。当拿到了一点点新元素的化合物时,他们发现原来所做的估计太乐观了。事实上,矿石中镭的含量还不到百万分之一。只是由于这种混合物的放射性极强,所以含有微量镭盐的物质表现出比铀要强几百倍的放射性。
科学的道路从来就不平坦。钋和镭的发现,以及这些放射性新元素的特性,动摇了几世纪以来的一些基本理论和基本概念。科学家们历来都认为,各种元素的原子是物质存在的最小单元,原子是不可分割的、不可改变的。按照传统的观点是无法解释钋和镭这些放射性元素所发出的放射线的。因此,无论是物理学家,还是化学家,虽然对居里夫人的研究工作都感到有兴趣,但是心中都有疑问。尤其是化学家们的态度更为严谨。为了最终证实这一科学发现,也为了进一步研究镭的各种性质,居里夫妇必须从沥青矿石中分离出更多的、并且是纯净的镭盐。
一切未知的世界都是神秘的。在分离新元素的研究工作开始时,他们并不知道新元素的任何化学性质。寻找新元素的唯一线索是它有很强的放射性。他们据此创造了一种新的化学分析方法。但是他们没有钱,没有真正的实验室,只有一些自己购买或设计的简单的仪器。他们出于工作效率的考虑,分头开展研究。由居里先生试验确定镭的特性;居里夫人则继续提炼纯镭盐。
有志者事竟成!大自然的任何奥秘都会都会被那些向它顽强攻关的人们揭开。1902年年底,居里夫人提炼出了十分之一克极纯净的氯化镭,并准确地测定了它的原子量。从此镭的存在得到了证实。镭是一种极难得到的天然放射性物质,它的形体是有光泽的、象细盐一样的白色结晶。在光谱分析中,它与任何已知的元素的谱线都不相同。镭虽然不是人类第一个发现的放射性元素,但却是放射性最强的元素。利用它的强大放射性,能进一步查明放射线的许多新性质。以使许多元素得到进一步的实际应用。医学研究发现,镭射线对于各种不同的细胞和组织,作用大不相同,那些繁殖快的细胞,一经镭的照射很快都被破坏了。这个发现使镭成为治疗癌症的有力手段。癌瘤是由繁殖异常迅速的细胞组成的,镭射线对于它的破坏远比周围健康组织的破坏作用大的多。这种新的治疗方法很快在世界各国发展起来。在法国,镭疗术被称为居里疗法。镭的发现从根本上改变了物理学的基本原理,对于促进科学理论的发展和在实际中的应用,都有十分重要的意义。
三、金子一般的心灵
由于居里夫妇的惊人发现,1903年12月,他们和贝克勒尔一起获得了诺贝尔物理学奖。他们夫妇的科学功勋盖世,然而他们却极端藐视名利,最厌烦那些无聊的应酬。他们把自己的一切都献给了科学事业,而不捞取任何个人私利。在镭提炼成功以后,有人劝他们向政府申请专利权,垄断镭的制造以此发大财。居里夫人对此说:“那是违背科学精神的,科学家的研究成果应该公开发表,别人要研制,不应受到任何限制”。“何况镭是对病人有好处的,我们不应当借此来谋利”。居里夫妇还把得到的诺贝尔奖金,大量地赠送别人。
1906年,居里先生不幸因车祸而去世,居里夫人承受着巨大的痛苦,她决心加倍努力,完成两个人共同的科学志愿。巴黎大学决定由居里夫人接替居里先生讲授物理课。居里夫人成为著名的巴黎大学有史以来第一位女教授,还是在他们夫妇分离出第一批镭盐的时候,就开始了对放射线各种性质的研究。仅1889年到1904年间,他们就先后发表了32篇学术报告,记录了他们在放射科学上探索的足迹。1910年,居里夫人又完成了《放射性专论》一书。她还与人合作,成功地制取了金属镭。1911年,居里夫人又获得诺贝尔化学奖。一位女科学家,在不到10年的时间里,两次在两个不同的科学领域里获得世界科学的最高奖,这在世界科学史上是独一无二的事情!
1914年,巴黎建成了镭学研究院,居里夫人担任了学院的研究指导。以后她继续在大学里授课,并从事放射性元素的研究工作。她毫不吝啬地把科学知识传播给一切想要学习的人。她从16岁开始,成年累月地学习、工作,整整50年了。但她仍不改变那严格的生活方式。她从小就有高度的自我牺牲精神,早年她为了供姐姐上学,甘愿去别人家里做佣人。在巴黎求学期间,为了节约灯油和取暧开支,她每天晚上都在图书馆读书,一直到图书馆关门才走。提取纯镭所需要的沥青铀矿,在当时是很贵重的,他们从自己的生活费中一点一滴地节省,先后买了8、9吨,在居里先生去世后,居里夫人把千辛万苦提炼出来的,价值高达100万金法郎以上的镭,无偿地赠送给了研究治癌的实验室。
1932年,65岁的居里夫人回到祖国,参加“华沙镭研究所”的开幕典礼。居里夫人从青年时代起就远离祖国,到法国求学。但是她时刻也没有忘记自己的祖国。小时候,她的祖国波兰被沙俄侵占,她就非常痛恨侵略者。当他们夫妇从矿物中分离出新元素以后,她把新元素命名为钋。这是因为钋的词根与波兰国名的词根一样。她以此表示对惨遭沙俄奴役的祖国的深切怀念。
1937年7月14日,居里夫人病逝了。她最后死于恶性贫血症。她一生创造、发展了放射科学,长期无畏地研究强烈放射性物质,直至最后把生命贡献给了这门科学。她一生中,共得过包括诺贝尔奖等在内的10种著名奖金,得到国际高级学术机构颁发的奖章16枚;世界各国政府和科研机构授予的各种头衔多达100多个。但是她一如既往地那样谦虚谨慎。伟大的科学家爱因斯坦评价说:“在我认识的所有著名人物里面,居里夫人是唯一不为盛名所颠倒的人。”
玛丽·居里(Marie Curie,1867年11月7日—1934年7月4日),出生于华沙,世称“居里夫人”,全名玛丽亚·斯克沃多夫斯卡·居里(Maria Skłodowska Curie),法国著名波兰裔科学家、物理学家、化学家。
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,因发现元素钋和镭再次获得诺贝尔化学奖 ,因而成为世界上第一个两获诺贝尔奖的人。居里夫人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、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。由于长期接触放射性物质,居里夫人于1934年7月4日因再生障碍性恶性贫血逝世。
人物生平;
1867年11月7日,玛丽·居里生于波兰王国华沙市一个中学教师的家庭。
1891年9月,赴巴黎求学,11月进入索尔本大学(即巴黎大学)理学院物理系。
1894年4月,经波兰学者、瑞士福利堡大学物理学教授约瑟夫·科瓦尔斯基的介绍,与皮埃尔·居里结识,以便利用居里领导的设备较好的实验室。
16岁时的居里夫人
1895年4月,玛丽·斯可罗多夫斯卡的论文《铀和钍的化合物之放射性》,由李普曼宣读于科学院。
1895年7月26日,玛丽与皮埃尔·居里在巴黎郊区梭镇结婚。玛丽·居里任女子中学教师。
研究阶段
1896年8月,玛丽通过大学毕业生担任教师的职称考试。得到理化学校校长舒曾伯格(1827—1897)的支持,玛丽谋得职位,在该校物理实验室工作,与皮埃尔(室主任)共事。
居里夫人
1898年7月,居里夫妇向科学院提出《论沥青铀矿中一种放射性新物质》,说明发现新的放射性元素84号,比铀强四百倍,类似铋,居里夫人建议以她的祖国波兰的名字构造新元素的名称钋(polonium)。从此居里夫妇密切合作,共同研究,建立最早的放射化学工作方法。
1898年12月,居里夫妇和同事贝蒙特向科学院提出《论沥青铀矿中含有一种放射性很强的新物质》,说明又发现新元素88号,放射性比铀强百万倍,命名为镭(Radium)。玛丽·居里关于发现新元素钋的报告,用波兰文在华沙《斯维阿特罗》画报月刊上发表。
1900年3月,玛丽在巴黎西南的赛福尔女子高等师范学校任教,讲授物理学。玛丽的论文《论放射性钡化物的原子量》。居里夫妇在巴黎国际物理学会上宣读论文《论新放射性物质及其所发射线》。
1900年10月,两位德国学者瓦尔柯夫和吉泽尔宣称镭对生物组织有奇特效应。后经居里夫妇证实镭射线会烧灼皮肤。
1902年,经过三年又九个月的提炼,居里夫妇从数吨残渣中分离出微量(一分克)氯化镭RaCl2,测得镭原子量为225,后来得到的精确数为226。
居里夫妇在实验室
1903年,居里夫妇和贝克勒尔共同荣获诺贝尔物理学奖。
1908年,为《比埃尔·居里著作集》撰序,追述作者的业绩。该书由法国物理学会委托郎之万编辑,出版于巴黎。晋升为教授。
1911年,因分离出纯的金属镭而获诺贝尔化学奖。同年,参加了在布鲁塞尔举办的第一届索尔维会议。
居里夫人参与第一届索尔维会议
1915年,从索尔本大学物理学实验室迁入镭学研究院放射学实验室。奔波于国内外各地,指导十八个战地医服务队。
1916年,在镭学研究院为卫生员开设辐射学速成课,教医生学会寻找人体中异物(例如:弹片)位置的新法,受协约国军方赞许。
1921年,根据战时笔记整理,写成《放射学和战争》,出版于巴黎。
1921年3月8日,接见中国北京大学校长蔡元培。蔡出国考察途中抵巴黎,邀请居里夫人到北京大学讲学。答称:“此不能往,当于将来之暑假中谋之”。终未成行。
1921年5月,母女三人渡海赴美,去接受美国玛丽·居里镭基金募捐委员会“玛丽·居里委员会”所赠送的镭一克。赠送仪式于20日在华盛顿白宫举行,美国总统主持。到费城,接受新钍五厘克;她则以自己最初使用的压电石英计赠美国哲学会。论文《论同位素学和同位元素》出版于巴黎。
居里夫人和好友爱因斯坦
1922年2月,当选为巴黎医学科学院院士。
1922年5月,应第一次世界大战后建立的国际联盟秘书长埃里克·德拉蒙德爵士根据国际理事会的决定发出的邀请,参加上年设立的国际文化合作委员会。初任委员,后当选为副主席。为此,经常去日内瓦出席会议。
签名
1930年,法国政府申请特别研究补助费,得到50万法郎。
1934年,著作《放射性》(两卷)写成,1935年出版。约里奥居里夫妇在居里夫人指导下,发现人工放射性。
晚年的居里夫人
1934年6月,住进上萨瓦省桑塞罗谟疗养院。7月4日,以恶性贫血症(由镭引起)逝世于疗养院。托贝医生写下了这样的报告:“她所得的疾病是一种发展迅速、伴有发烧的继发性贫血。骨髓没有造血反应,可能是因为长期积累的辐射量造成的伤害。”闻此噩耗,她最喜欢的一个学生乔治·福尼埃写到:“我们失去了一切。”蔡元培听后也十分悲痛,1934年7月8日,他用法文致唁电以示悼念:“巴黎大学校长先生:惊悉居里夫人逝世,谨代表中央研究院致以悼忱!深感她的逝世是法国科学界的巨大损失,敬请代向其家属致意。蔡元培。” 7月6日,葬于巴黎梭镇居里墓穴。她的兄(约瑟夫·斯可罗多夫斯基)姊(布罗妮施拉娃·德卢斯卡)向墓穴洒上从波兰带来的泥土。
个人生活
播报
编辑
家庭关系
玛丽·居里,1867年11月7日生于波兰王国华沙市一个中学教师的家庭。父亲乌拉狄斯拉夫·斯可罗多夫斯基是中学的数学教师,母亲布罗尼斯洛娃·柏古斯卡·斯可罗多夫斯卡是女子寄宿学校校长。幼名玛丽亚·斯可罗多夫斯卡。家人对其的爱称为“玛妮雅”。玛丽亚排行第五,上有三姐一兄,即苏菲、布罗尼施拉娃、海伦娜和哥哥约瑟夫。
玛丽在索邦结识了一名讲师,皮埃尔·居里,也就是她后来的丈夫。他们两个经常在一起进行放射性物质的研究,以成吨的工业废渣,因为这种矿石的总放射性比其所含有的铀的放射性还要强。1898年,居里夫妇对这种现象提出了一个逻辑的推断:沥青铀矿石中必定含有某种未知的放射成分,其放射性远远大于铀的放射性。12月26日,居里夫人公布了这种新物质存在的设想。
1903年的居里夫妇
在此之后的几年中,居里夫妇不断地提炼沥青铀矿石中的放射成分。经过不懈的努力,他们终于成功地分离出了氯化镭并发现了两种新的化学元素:钋(Po)和镭(Ra)。因为他们在放射性上的发现和研究,居里夫妇和亨利·贝克勒尔共同获得了1903年的诺贝尔物理学奖,居里夫人也因此成为了历史上第一个获得诺贝尔奖的女性。八年之后的1911年,居里夫人又因为成功分离了镭元素而获得诺贝尔化学奖。出乎意外的是,在居里夫人获得诺贝尔奖之后,她并没有为提炼纯净镭的方法申请专利,而将之公布于众,这种作法有效的推动了放射化学的发展。居里夫人晚年跟丈夫生前的学生保罗·朗之万有一段韵事,这个事件在法国闹得风风雨雨。1911年巴黎新闻报在11月4日的标题《爱情故事:居里夫人与郎之万教授》,传言皮埃尔仍在世时,郎之万和居里夫人有密切的来往。爱因斯坦对这件事的看法是,如果他们相爱,谁也管不着,他在1911年11月23日给居里夫人写了封信,以表安慰。
在第一次世界大战时期,居里夫人倡导用放射学救护伤员,推动了放射学在医学领域里的运用。之后,她曾在1921年赴美国旅游并为放射学的研究筹款。居里夫人由于过度接触放射性物质于1934年7月4日在法国上萨瓦省逝世。在此之后,她的大女儿伊雷娜·约里奥-居里获1935年诺贝尔化学奖。她的小女儿艾芙·居里在她母亲去世之后写了《居里夫人传》。在20世纪90年代的通货膨胀中,居里夫人的头像曾出现在波兰和法国的货币和邮票上。化学元素锔(Cm,96)就是为了纪念居里夫妇所命名的。
情感风波
丈夫去世后,玛丽·居里的生命一度陷入了冰河状态。直到保罗·朗之万——另一颗伟大而聪颖的头脑,介入了她的生活。朗之万是热爱玛丽·居里的——当然,他的离婚失败了。同时他还愚蠢地让自己的妻子拿到了玛丽·居里写给他的情书,这些情书最终被公布给了报社。玛丽·居里在45岁的这年,陷入了身败名裂的低谷。
保罗·艾培的女儿,玛丽·居里最忠实的学生与支持者之一,却因此与自己的父亲发生了巨大冲突,她站在自己的父亲面前一字一句地说道:“如果你敢于赶她走,我将永远不会再见你,我的父亲。”她一生里没有顶撞过父亲,唯独在这一件事上表现出了怒不可遏。她清晰地说了以下留给父亲也足以留给未来的话语:“如果玛丽·居里是个男人,这一切都不会发生。”
玛丽·居里在这场舆论风暴中,走向了她生命的陨落。有几乎三年的时间里,她的精神是在一种崩溃状态里,她被她周围的强大的、恶毒的、残忍的敌意打垮了,不得不住进一所由修女开办的医院,以求得身体与心理的双重治疗。
最终她恢复过来。强悍的意志和工作让她再度站了起来。在这之后她持续工作了22年,继续为法国和世界科学做出了巨大的贡献。
科研成就
播报
编辑
研究领域
1、发现了放射性元素钋(Po)和镭(Ra)。
玛丽·居里
2、提出了-射线(现在已知它是由电子组成的)是带负电荷的微粒的观点。
科学成果
居里夫人在实验研究中,设计了一种测量仪器,不仅能测出某种物质是否存在射线,而且能测量出射线的强弱。她经过反复实验发现:铀射线的强度与物质中的含铀量成一定比例,而与铀存在的状态以及外界条件无关。
居里夫人对已知的化学元素和所有的化合物进行了全面的检查,获得了重要的发现:一种叫做钍的元素也能自动发出看不见的射线来,这说明元素能发出射线的现象决不仅仅是铀的特性,而是有些元素的共同特性。她把这种现象称为放射性,把有这种性质的元素叫做放射性元素。它们放出的射线就叫“放射线”。
1902年末,居里夫人提炼出了十分之一克极纯净的氯化镭,并准确地测定了它的原子量。从此镭的存在得到了证实。镭是一种极难得到的天然放射性物质,它的形体是有光泽的、像细盐一样的白色结晶,镭具有略带蓝色的荧光,而就是这点美丽的淡蓝色的荧光,融入了一个女子美丽的生命和不屈的信念。在光谱分析中,它与任何已知的元素的谱线都不相同。镭虽然不是人类第一个发现的放射性元素,但却是放射性最强的元素。利用它的强大放射性,能进一步查明放射线的许多新性质。以使许多元素得到进一步的实际应用。医学研究发现,镭射线对于各种不同的细胞和组织,作用大不相同,那些繁殖快的细胞,一经镭的照射很快都被破坏了。这个发现使镭成为治疗癌症的有力手段。癌瘤是由繁殖异常迅速的细胞组成的,镭射线对于它的破坏远比周围健康组织的破坏作用大的多。这种新的治疗方法很快在世界各国发展起来。在法兰西共和国,镭疗术被称为居里疗法。镭的发现从根本上改变了物理学的基本原理,对于促进科学理论的发展和在实际中的应用,都有十分重要的意义。
笔记仍具放射性
诺贝尔奖官方推特发布了一条科普公告,称居里夫人自1899年至1902年在实验室中使用的笔记本仍具放射性,并将持续1500年。由于她的一些书籍和论文仍具有强烈放射性,必须放在铅盒中保存。“这也说明,居里夫人留下的科学遗产实际上是无法触及的”。诺贝尔奖官网称她为“现代科学界的偶像”。