§11.2 放射性的发现和研究

放射性的发现

1895 年底，伦琴将他的第一篇描述 X 射线的论文，《初步通信：一种新射线》和一些用 X 射线拍摄的照片分别寄送给各国知名学者。其中有一位是法国的彭加勒，他是著名的数学物理学家，当时任法国科学院院士，对物理学的基础研究和新进展非常关心，积极参与各种物理问题

（例如阴极射线本性）的争论。法国科学院每周有一例会，物理学家在会上报告各自的成果并进行讨论。1896 年 1 月 20 日彭加勒参加了这天的例会，他带去了伦琴寄给他的论文和照片，展示给与会者看。正好在这个会上有两位法国医生。将他们拍到的人手 X 射线照片提交科学院审查。这件事大大激励了在场的物理学家亨利·贝克勒尔，他问这种射线是怎样产生的？彭加勒回答说，也许是从阴极对面发荧光的那部分管壁发出的，荧光和 X 射线可能是出于同一机理。不过他不太有把握。第二天，贝克勒尔就开始试验荧光物质在发荧光的同时会不会发出 X 射线。可是试来试去，却没有任何迹象。正当贝克勒尔准备放弃试验时，又读到彭加勒的一篇科普文章介绍 X 射线，文中又一次提到荧光和 X 射线可能同时产生的看法。贝克勒尔很受鼓舞，于是再次投入试验，终于找到了铀

盐有这种效应，他在 1896 年 2 月 24 日向法国科学院报告说①： “我用两张厚黑纸⋯⋯包了一张感光底片，纸非常厚，即使放在太

阳光下晒一整天也不致使底片变色，我在黑纸上面放一层磷光物质，然后一起拿到太阳光下晒几小时。显影之后，我在底片上看到了磷光物质的黑影。⋯⋯在磷光物质和黑纸之间夹一层玻璃，也作出了同样的实验。这样就排除了由于太阳光线的热从磷光物质发出某种蒸气而产生化学作用的可能性。所以从这些实验可作如下结论：所研究的磷光物质会发射一种辐射，能贯穿对光不透明的纸而使银盐还原。”

贝克勒尔所指的磷光物质就是铀盐。当时人们以为，荧光和磷光没有什么本质上的不同，只是发光时间的长短有区别而已。这里，贝克勒尔误以为 X 射线的产生是由于太阳光照射铀盐的结果。

一个星期以后，当法国科学院于 3 月 2 日再次例会时，贝克勒尔已经找到了正确的答案。这也许是偶然的机遇，但偶然中有必然。他本想在会前再做一些实验，可是 2 月 26、27 日连续阴天，他只好把所有器材放在抽屉里，铀盐也搁在包好的底片上，等待好天气。在对科学院的第二次报告中，贝克勒尔写道：

“由于好几天没有出太阳，我在 3 月 1 日把底片冲了出来，原想也许会得到非常微弱的影子。相反，底片的廓影十分强烈。我立即想到，这一作用很可能在黑暗中也能进行。”

贝克勒尔意识到，这一发现非常重要，说明原来以为荧光（和磷光）与 X 射线属于同一机理的设想不符合实际。他立即放弃了这种想法，转而试验各种因素，例如铀盐的状态（是晶体还是溶液）、温度、放电等等对这种辐射的影响，证明确与磷光效应无关。他发现，纯金属铀的辐射比铀化合物强好多倍。他还发现，铀盐的这种辐射不仅能使底片感光，还能使气体电离变成导体。这个现象为别人继续研究放射性提供了一种新的方法。

贝克勒尔搞清楚了铀盐辐射的性质后，在同年 5 月 18 日科学院的例会上再次报告，宣布这种贯穿辐射是自发现象，只要有铀这种元素存在，就会产生贯穿辐射。以后，这种辐射被人们叫做贝克勒尔射线，以区别于当时人们普遍称呼为 X 射线的伦琴射线。

贝克勒尔发现放射性虽然没有伦琴发现 X 射线那样轰动一时，意义却更为深远，因为这是人类第一次接触到核现象，为后来的发展开避了道路。

贝克勒尔的发现，往往被后人作为科学发现的偶然性之重要例证。不过，贝克勒尔自己却喜欢说：在他的实验室里发现放射性是“完全合

① A.Romer,TheDiscoveryofRadioactivityandTransmutation,Dover（1964）p.8.

乎逻辑的。”①这是因为亨利·贝克勒尔具有特殊有利的条件，他的祖传三代都是研究磷光的世家。祖父名安东尼·贝克勒尔(AntoineCesarBecquerel,1788—1878)是巴黎自然历史博物馆的物理教授，广泛研究过矿物学、化学以至磷光；父亲爱德蒙·贝克勒尔(EdmondBecquerel，1820—1891)继承父业，是欧洲有名的固体磷光专家，在他家的实验室里拥有各种各样的荧光和磷光物质，长年进行各种试验，其中也包括铀盐。19 世纪后半叶，铀盐开始广泛用于照相术、染色、上釉，后来成了商品化的化学试剂。由于铀盐会发出特别明亮的磷光，爱德蒙·贝克勒尔曾特地对它进行了研究。这些工作在 1891 年以后都由亨利·贝克勒尔继承了下来。更重要的是，前辈们注重收集实验资料，尊重客观事实的科学态度帮助亨利·贝克勒尔很快找到了正确的结论。由此可见，亨利·贝克勒尔之所以成为放射学的先驱，的确不是偶然的。