书城传记居里夫人自传
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第14章 皮埃尔·居里传(6)

我们所使用的方法是以放射性现象为依据的新化学分析法。先用普通的化学分析法将铀沥青矿中的各个组成部分分离开来,然后再在合适的条件下,计量各个组成部分的放射性。用这种方法,我们就可以了解到一部分分析出来的放射性元素的化学特性,了解到这种放射性元素在一部分物质中的浓度在增强。不久,我们就又发现未知的放射性元素主要集中在两种不同的化合物中,因此我们认识到在铀沥青矿石里,至少有两种未知的新放射性元素,于是我们便分别将它们称为钋和镭。1898年7月,我们宣布了钋的发现,同年12月,我们又宣布了镭的发现(镭的发现是我们与贝蒙一起宣布的,因为他与我们合作做过实验。——原注)。

尽管研究进展较为迅速,但是这项研究还没有完成。我们认为,这两种新的放射性元素无疑是存在的,但是要让化学家们认可,则必须把这两种新元素分离出来。但是,在我们所获得的放射性非常强(比铀强数百倍)的化合物中,钋和镭的含量却微乎其微。钋与铀沥青矿石中所提取的铋相化合,镭则与钡相化合。我们已经获知用何种方法可以将钋和镭从与铋和钡的化合物中分离出来,但是进行这种分离需要有大量的铀沥青矿石。

正在这一研究阶段,我们因缺少合适的条件而受阻:地方太小,资金缺乏,人手不足。

铀沥青是一种昂贵的矿石,我们无力购买足够供研究之用的这种矿石。这种矿石当时的主要产地在波希米亚的圣约阿希姆斯塔尔,奥地利政府在那儿开了一个矿,用来开采铀矿石。根据我们的推测,在提炼完铀之后抛弃的矿渣中一定会有镭和一部分的钋,而当时,这种矿渣被视为废弃物。多亏了维也纳科学院的帮助,我们用极少的钱购得了好几吨这种矿渣,我们便把它们用作实验材料。一开始,实验的花费都是我们自掏腰包,后来才得到一点补助和外界的一点资助。

特别严重的问题就是场所的问题,我们不知道什么地方可以让我们做化学分析。我们不得不选中一个废弃的仓库,与我安置静电仪器的房间一院相隔,实验就在那儿做了。这间仓库是个木棚子,沥青地面,棚顶是玻璃的,由于年久失修,已破旧不堪,一下雨就漏水。木棚子里只有几张破旧的松木桌子,一只烧不热的铸铁取暖炉,还有一块黑板,皮埃尔经常喜欢在上面写写算算。做化学分析难免会有有毒气体逸出,可木棚子里却无通风排气设备,所以有时又不得不搬到院子里去做。但是,一遇上刮风下雨,只好待在棚子里做实验,把窗户全都敞开。

在这个勉强凑合的实验室里,我们几乎在没有帮手的情况之下干了两年,我俩一起做化学分析,研究我们所获得的逐渐增多的放射性提炼物质。后来,我们不得不分头进行:皮埃尔继续研究镭的放射性;我则做化学分析,以便提取纯净的镭盐。我要处理的原材料往往一次多达二十公斤,结果木棚子里到处堆放着装满液体和沉淀物的大容器。搬动它们,往里面倒水,以及用大铁棒搅动一口大铁锅里的沸腾的铀沥青矿渣,一搅就是几个钟头,真要把人给累趴下了。我从矿石中提炼出含有镭的钡化合物(其成分为氧化钡)之后,再利用分步结晶法进行分离、提取。最后,镭元素全部集中到最难溶解的化合物中。必须使用非常精密的操作方法,才能完成这种结晶,而这在我们的那间木棚子里是很难实现的,因为里面灰尘、煤烟太多,不可能不影响结晶的纯净度。

一年后我们获得的结果清楚地表明:提取镭元素比提取钋元素要容易。因此我们便集中力量先提取镭元素。我们对提取出来的镭盐进行了旨在测定其放射性能力的研究。这些镭盐的一些样本我们还借给了好几位科学家,特别是亨利·贝克莱尔使用。我想引述波尔森写给皮埃尔表示感谢的一封信以资证明,因为自1899年起皮埃尔就开始给他提供放射性物质了:

尊敬的先生和同事:

我在冰岛北部收到了您于8月1日写来的信,不胜感谢之至。

我们先前计量一个固定导电体的某一点的电压时是根据其周围的空气来确定的,现在我们已放弃了这种方法,而改用您的放射性粉末的方法……

尊敬的先生和同事,请接受我的真心谢意,再次感谢您对我的研究工作的巨大支持。

亚当·波尔森

1899年10月16日于雅克雷伊

1899年到1900年间,皮埃尔和我共同发表了几篇论文,一篇是关于镭产生的感应放射性的发现的论文;另一篇是关于放射线的作用的,如发光、化学作用等;还有一篇是论述放射线所携带的电荷的问题。另外,还有一份关于新的放射性物质及其放射性的总的报告,是皮埃尔在1900年的物理学会大会上所作的。此外,他还发表了一篇关于磁场影响放射线的研究报告。

我们以及其他几位科学家在这段时期所取得的主要成果使人们认识了镭放射出的射线的性质,并展示了这些射线属于三种不同的范畴。镭放射出一些放射性的微小粒子束,其运行速度极快,其中的一些带着正电,构成α射线,其他的则更加细小,带着负电,构成β射线。这两组射线在运动过程中受到磁场的影响。第三组射线由γ射线组成,不受磁场的影响,今天,我们知道它是与光和X射线相似的一种辐射。

我们尤为感兴趣的是观察到我们所获得的含镭丰富的化合物全都能自行发光。皮埃尔曾希望它们会是五颜六色的,却没有想到它们有发光的特性,这大大地超出了他的期盼。

1900年的物理学会年会给我们提供了机会,我们把新放射性元素方面的最新研究成果向国外的科学家们仔细地作了一番介绍。这种新放射性物质成了本次大会参加者们关注的焦点。

由于这种意想不到的发现,我们这一时期全身心地投入出现在我们面前的新领域的研究中去了。尽管研究条件不尽如人意,我们仍然感到十分幸福快乐。我们整天待在实验室里,中午也就随便凑合一下。在我们破旧的木棚子里,洋溢着宁静平和的气氛。有时候,在观察一次实验、等待结果时,我们便在木棚子里踱来踱去,一边谈论着当前与未来的研究。当我们感到冷的时候,就倒一杯火炉上烧着的热茶,暖和暖和身子。我们脑子里想着的只是实验研究,仿佛生活在梦境之中。

有时候,吃完晚饭,我们又回到木棚里瞅上一眼。我们的宝贝成果没地方收藏,全都摊放在桌子上和木板上。无论从哪个角度去看,都能看到它们那微微发光的身影,而似乎悬浮于黑暗中的这些幽幽亮光每次都让我们感到无比激动和迷恋。

原则上,学校没有给皮埃尔派助手。不过,皮埃尔在当实验室主任时有一个帮工帮他进行操作,现在仍旧继续帮他一把,只要他有时间来。这个诚实的人名叫佩蒂,对我们很有感情,很愿意帮助我们。由于他心地善良,而且对我们的成败十分关心,所以有他帮忙,省了我们不少的事。

一开始,放射性的研究是我们自己在单独搞。后来,任务扩大,就越来越需要他人的合作了。1898年,学校的一位实验室主任贝蒙就已经临时帮我们搞过。1900年左右,皮埃尔结识了安德烈·德比埃纳。后者是一位年轻的化学家、弗里代尔教授的助教,教授对他评价很高。在皮埃尔的提议下,安德烈·德比埃纳欣然同意参加放射学的研究。我们当时怀疑有一种新的放射性元素可能存在于铁族和稀土族元素中,就让安德烈专门搞这一研究。他终于发现了这种新元素,命名为锕。尽管他的这一研究是在巴黎大学让·佩兰教授领导下的理化实验室做的,但他经常跑到我们的木棚实验室来看我们,不久,他便成了我们的十分亲密的朋友之一,后来他还成了皮埃尔的父亲以及我的孩子们的朋友。

大约在这同一时期,一位名叫乔治·萨涅克的年轻物理学家在对X射线进行研究,他经常来我们实验室同皮埃尔讨论,他认为X射线和它附带产生的射线以及放射性物质所产生的射线之间,可能有着相似之处。他提议对此加以研究,于是他俩便一起对那些附带射线所携带的电荷进行了研究。

除了我们的合作者之外,我们在实验室里很少接待别人。在物理学家和化学家中间,不时地有这个或那个前来,或是来参观我们的实验,或是向皮埃尔求教,因为皮埃尔在物理学的多个领域已经颇有名气了。他们一来,就到黑板前面进行讨论。这种讨论至今仍让人回味无穷,因为这些讨论能激发人们对科学的兴趣,让人奋进,同时又能激发想象力,帮助人们积极思考,而这并不扰乱实验室真正的宁静、肃穆的气氛。

第六节### 出名的重负 国家迟到的关怀

尽管我们一心想着把全部精力都放到实验研究中去,尽管生活上克勤克俭,但是,到了1900年左右,我们还是不得不想点办法,否则生活难以为继。皮埃尔对在巴黎获得一个好些的教职并不抱太大的希望,尽管这种职位薪酬也并不丰厚,但还是可以满足一个无其他经济来源而又要求不高的家庭的生活所需。因为他没有进过巴黎高等师范学校,也没有踏进过巴黎高等综合工艺学校,因此缺少这类重点大学的教育背景,这种背景对毕业生的支持往往是决定性的。他也许可以按照自己的业绩企盼到一些职位,但根本就没有人想到过他,都被别人捷足先登了。1898年年初,巴黎大学物理和化学的讲座因主讲教授萨莱的去世而空缺,皮埃尔便去申请这一教席,但无功而返。这一失败让他坚信自己是无缘升迁了。但是,1900年3月,他获得了巴黎高等综合工艺学校的辅导教师一职,但也只干了半年。

1900年夏天,突然传来了一个意外的消息:日内瓦大学聘请他担任物理学讲座的教授。日内瓦大学校长以极其诚挚的态度向他提出了这一邀请,并强调指出他将做出特殊的努力以请到他这样一位非常有名的科学家前来他们大学任教。校长声称,待遇从优,而且还将为皮埃尔建立一个物理实验室,以满足我们的科研需要,而且还聘请我也到这个实验室来工作。这一建议当然值得好好考虑。于是,我们便去日内瓦大学参观了一下,受到了极其热烈的欢迎。

要下决心前往日内瓦大学对于我们来说是关系重大的一件事。日内瓦大学向我们提供了丰厚的物质待遇,而且环境幽静,如同田园生活一般静谧。皮埃尔很想去,但是考虑到镭研究正是关键时刻,所以他最后还是婉言谢绝了。他确实非常担心,环境一变,镭研究就会中断。

正在这时候,巴黎大学P.C.N.(“物理、化学和博物学”的缩写)课程的物理课的教席空缺,皮埃尔便提出申请,由于不想让皮埃尔离开巴黎的亨利·普安卡雷的鼎力相助,皮埃尔获得了这一教席。与此同时,我也受到塞弗尔女子高等师范学校的聘请,去该校讲授物理课。

因此,我们便留在了巴黎,收入也有了提高。但是,我们的研究工作受到很大的影响。皮埃尔有两处教学任务,而P.C.N. 的课是大课,学生很多,备课费时费力。而我也得拿出许多时间去准备我在塞弗尔女子高等师范学校的课,还得组织同学们做实验,因为我认为她们的操作能力很不够。

皮埃尔在巴黎大学的新职位并未给他带来相应的实验室,只有一间小小的办公室和一间供他讲课的大教室。这间大教室在巴黎大学的一幢附属建筑物内,位于居维埃街十二号。可是,皮埃尔绝对需要独自进行研究,而且,他担任了巴黎大学的新职,更坚定不移地挑选一些学生,指导他们进行研究,因为当时放射性研究大有进展,不得不这样做。于是,他开始奔走,以便争取到大一些的可供实验的场所。凡是作过这类申请的人都十分清楚其中的艰难,什么行政审批呀,财政困难呀,不一而足,为了达到目的,你不得不一次一次地写信,四处奔走,求爷爷告奶奶的,让人心烦意乱,而皮埃尔又是最讨厌干这种事的,所以他被弄得精疲力竭、垂头丧气。此外,他还不得不经常在P.C.N. 课堂和我们一直占用的物理和化学学校的木棚实验室之间穿梭往来。

另外,我们的研究工作此刻必须用工业手段来处理原材料,否则就无法取得进展。由于有一些权宜之计和一些自愿相助者,这一问题总算解决了。

早在1899年,皮埃尔就成功地组织了第一次工业处理实验,用的是一种临时装置,是化学品研究中心提供的,他在制作精密天平时与该中心有过联系。对工业方法提炼镭的实验德比埃纳在技术上做过细致的研究,所以正式实验时,效果很不错,当然,做这种化学实验必须培养一些专门人才,因为这种实验要求特别小心、细致。