居里夫人简介(居里夫人 - 科学家)
玛丽亚·斯克沃多夫斯卡-居里(波兰语:Marie Skłodowska-Curie,1867年11月7日-1934年7月4日),通常称为玛丽·居里或居里夫人,波兰裔法国籍女物理学家、放射化学家。玛丽·居里的成就包括开创了放射性理论,发明了分离放射性同位素的技术,以及发现两种新元素钋(Po)和镭(Ra)。在她的指导下,人们第一次将放射性同位素用于治疗癌症。她是巴黎大学第一位女教授,也是获得两次诺贝尔奖的第一人。但她最终因接触放射性物质,死于白血病。1995年,她与丈夫皮埃尔·居里一起移葬先贤祠。
人物简介
玛丽.居里,波兰裔法国籍女物理学家、放射化学家。她是放射性现象的研究先驱,也是获得两次诺贝尔奖的第一人。玛丽·居里还是巴黎大学第一位女教授。1995年,她与丈夫皮埃尔·居里一起移葬先贤祠中。玛丽·居里原名玛丽亚·斯克洛多夫斯卡,生于当时沙俄统治下的华沙,即现在波兰的首都。她在华沙生活至24岁,1891年追随姐姐布洛尼斯拉娃至巴黎读书。她在巴黎取得学位并从事科学研究。她是巴黎和华沙“居里研究所”的创始人。1903年她和丈夫皮埃尔·居里及亨利·贝克勒共同获得诺贝尔物理学奖,1911年又因放射化学方面的成就获得诺贝尔化学奖。她的长女伊雷娜·约里奥-居里和长女婿弗雷德里克·约里奥-居里于1935年共同获得诺贝尔化学奖。玛丽·居里的成就包括开创了放射性理论,发明了分离放射性同位素的技术,以及发现两种新元素钋(Po)和镭(Ra)。在她的指导下,人们第一次将放射性同位素用于治疗癌症。玛丽·居里是一位积极忠诚法国爱国者,虽然人身在异国,但也从未忘记她的波兰出身。她以祖国波兰的名字命名她所发现的第一种元素钋,并在1932年在她的家乡华沙建立了由她的姐姐、医生布洛尼斯拉娃主持的镭研究所(即现在的玛丽亚·斯克洛多夫斯卡-居里肿瘤学研究所,华沙居里研究所)。
生平经历
学生时代
玛丽·居里1867年11月7日生于波兰华沙的一个正直、爱国的教师家庭。她自小就勤奋好学,16岁时以金奖毕业于中学。因为当时俄国沙皇统治下的华沙不允许女子入大学,加上家庭经济困难,玛丽只好只身来到华沙西北的乡村做家庭教师。1889年她回到了华沙,继续做家庭教师,有一次她的一个朋友领她来到实业和农业博物馆的实验室,在这里她发现了一个新天地,实验室使她着了迷。以后只要有时间,她就来实验室,沉醉在各种物理和化学的实验中。她对实验的特殊爱好和基本的实验技巧,就是在这里培养起来的。1892年,在她父亲和姐姐的帮助下,她渴望到巴黎求学的愿望终于实现了。来到巴黎大学理学院,她决心学到真本领,因而学习非常勤奋用功。每天她乘坐1个小时马车早早地来到教室,选一个离讲台最近的座位,便清楚地听到教授所讲授的全部知识。为了节省时间和集中精力,也为了省下乘马车的费用,入学4个月后,她从她姐姐家搬出,迁入学校附近一住房的顶阁。这阁楼里没有火,没有灯,没有水,只在屋顶上开了一个小天窗,依靠它,屋里才有一点光明。一个月仅有40卢布的她,对这种居住条件已很满足。她一心扑在学习上,虽然清贫艰苦的生活日益削弱她的体质,然而丰富的知识使她心灵日趋充实。1893年,她终于以第一名的成绩毕业于物理系。第二年又以第二名的成绩毕业于该校的数学系,并且获得了巴黎大学数学和物理的学士学位。
大学生活
玛丽·居里是家中5个子女中最小的,也是最聪明的一个。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,大姐和妈妈在她不满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,为将来的学业作准备。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。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。
发现镭
1896年,法兰西共和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,能透过黑纸使照相底片感光,它同伦琴发现的伦琴射线也不同,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。[1]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。它们放出玛丽·居里的射线就叫“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;不含铀和钍的矿物不一定没有放射性。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,她的丈夫皮埃尔·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。
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、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。在获得诺贝尔物理奖后,居里夫人并未和丈夫独吞,而是与法兰西共和国物理学家贝克勒尔分享了这一奖项,在发现了镭后,她也没有申请专利,她与丈夫是这样说的:“我们都认为获取经济利益违反了我们的纯粹研究观念。”
她一生两度获诺贝尔奖(一次获得诺贝尔物理奖,一次获得诺贝尔化学奖),这是后话了。
勤奋刻苦
玛丽的勤勉、好学和聪慧,使她赢得了李普曼教授的器重。在荣获物理学硕士学位后,她来到了李普曼教授的实验室,开始了她的科研活动。就在这里,她结识了年轻的物理学家皮埃尔·居里(也译彼埃尔·居里、比埃尔·居里)。
皮埃尔·居里1859年生于巴黎一个医生的家庭。幼年时,因为他具有独特的富于想象的性格,他父亲没有把他送进学校,而是在家里自行施教。这种因材施教使彼埃尔16岁通过了中学的毕业考试,18岁通过了大学毕业考试并获得了理科硕士学位。19岁被聘任为巴黎大学理学院德山教授的助手。他和他那同是理学硕士的哥哥雅克一起研究,1880年发现了电解质晶体的压电效应。1883年年仅24岁的皮埃尔被任命为新成立的巴黎市理化学校的实验室主任。当他与玛丽相识时,他已是一位有作为的物理学家了。
由于志趣相投、相互敬慕,玛丽和皮埃尔之间的友谊发展成爱情。1895年他们结为伉俪,组成一个志同道合、和睦相亲的幸福家庭。繁忙的家务及1897年出生的女儿并没有阻碍这对热爱科学的夫妇,特别是作为母亲和主妇的玛丽,她一直坚持着学习和科研。
皮埃尔·居里与玛丽·居里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,这是一个极好的研究领域。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。仅仅几个星期,她便取得可喜的成果。她证明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。她还认为,这种不可知的放射性是一种元素的特征。难道只有铀元素才有这种特性?遵循这一思路,她决定检查所有已知的化学物质。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作放射性,把铀、钍等具有这种特性的物质叫作放射性物质。
她的调查很快从盐和氧化物扩展到一切矿物。她毫不厌倦地用同一方法去研究大量的材料,终于有了新的发现: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。开始她还不敢确信这一测定,但是经过一二十次重复测量,不得不承认这是事实。这事实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,她还是深信自己的试验没有错,并下定决心把这一新元素找出来。
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。皮埃尔的参与,对于玛丽来说无疑是一个极大的鼓励和支持。从此,在那间潮湿的实验室里,有着两个脑袋。四只手在忙碌。这种通力合作,持续了8年,直到一次意外的车祸夺去了皮埃尔的生命。
这种未知元素存在于铀沥青矿中,但是他们根本没有想到这种新元素在矿石中的含量只不过百万分之一。他们废寝忘食,夜以继日,接着化学分析的程序,分析矿石所含有的各种元素及其放射性,几经淘汰,逐渐得知那种制造反常的放射性的未知元素隐藏在矿石的两个化学部分里。经过不懈的努力,1898年7月,他们从其中一个部分寻找到一种新元素,它的化学性质与铅相似,放射性比铀强400倍。皮埃尔请玛丽给这一新元素命名,她安静地想了一会,回答说皮埃尔·居里(左)玛丽·居里(右):“我们可否叫它为钋(pō)”。玛丽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,为了表示对祖国的热爱,玛丽在论文交给理科博士学院的同时,把论文原稿寄回祖国,所以她的论文差不多在巴黎和华沙同时发表。她的成就为祖国人民争得了骄傲和光荣。
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”。钋和镭的发现,给科学界带来极大的不安。一些物理学家保持谨慎的态度,要等研究得到进一步成果,才愿表示意见。一些化学家则明确地表示,测不出原子量,就无法表示镭的存在。把镭指给我们看,我们才相信它的存在。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。在他们的努力下,奥地利惠赠1吨铀矿残渣。他们又在理化学校借到一个连搁死尸都不会用的破漏棚屋,开始了更为艰辛的工作。这个棚屋,夏天燥热得象一间烤炉,冬天却冻得可以结冰,不通风的环境还迫使他们把许多炼制操作放在院子里露天下进行。没有一个工人愿意在这种条件下工作,居里夫妇却在这一环境中奋斗了4年。
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。对科居里夫人晚年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,从7吨沥青铀矿的炼渣中提炼出0.12克的纯净的氯化镭,并测得镭的原子量为225。镭元素是存在的,那些持怀疑态度的科学家不得不在事实面前低下头。这么一点点镭盐,这一简单的数字,凝聚了居里夫妇多少辛勤劳动的心血!夜间,当他们来到棚屋,不开灯而欣赏那闪烁着荧光的氯化镭时,他们完全沉醉在幸福而又神奇的幻境中。每当居里夫人回忆起这段生活,都认为这是“过着他们夫妇一生中最有意义的年代”。而他们也都痛并快乐着!但让居里夫人感到意想不到的事发生了。丈夫皮埃尔出了车祸,这对居里夫人无疑是一个沉重的打击。