2 镭
镭,拉丁文即“射线”的意思。经测定,这个元素的放射性是铀的900 倍。
镭混合物和钋混合物一样,是不纯的。此时的玛丽和皮埃尔还无法确定它们的所有化学性质。具有顽强拼搏精神的玛丽是不会善罢甘休的。他们要在下步工作中获得一种镭多钡少的化合物。
这项工作的巨大和艰苦是可想而知的,横亘在他们面前的不仅仅是困难,而且可能是难以逾越的鸿沟。
因为钋和镭这两个元素的特性推翻了几世纪以来学者们相信的基本理论,这些概念已经动摇和基本推翻了已得的概念,并且与根深蒂固的物质成分的观念相反。索尔本大学以及巴黎科学界的物理学家们对皮埃尔和玛丽的工作极感兴趣,他们虽看到了它的发展前途,但是他们必须在得到决定性的结果之后才肯相信。
这时,各地科学家纷纷对皮埃尔和玛丽说:“只要我们能够看得见摸得着并称出他们的重量时,我们就会相信你们的元素存在。”
的确,这种神秘的,未被人们了解的放射性物质,虽然有了“镭” 的名字,但仍然神秘莫测。它不像已经被发现的实实在在的物质那样, 可以被人触摸,称重和看见。这些对科学家来说,更为重要,因为这才是物质存在的证明。
为了把钋和镭指给不相信的人看,为了向人类证实他们的“孩子” 的存在,也为了使自己完全有把握,皮埃尔和玛丽又开始了进一步的研究工作。
镭物质的存在,这是肯定的。要获得肉眼看得见的纯镭,就要从大量的沥青铀矿中去提取。然而到哪里弄到这大量的沥青铀矿呢?摆在他们面前最严重的困难是资金的缺乏。沥青铀矿是一种昂贵的矿石,他们那有限的薪金全部用来买矿石也不过是杯水车薪。而他们又不愿向政府、科学协会或巴黎大学那里去申请经费。往往在求援和荣誉面前,他们就会显得局促和腼腆。
怎么办?只有依靠他们那灵巧的大脑和智力。他们分头翻阅资料, 并四处打听,得知奥地利盛产沥青铀矿,是波希米亚的圣约阿希姆斯塔尔矿炼制的,主要是用于提取工业用的工艺玻璃用的铀盐。
皮埃尔和玛丽推测:既然镭和钋不存在铀中,那么它一定原封不动地留在残渣中。因此,在他们提取铀后的残渣中一定能找出钋和镭。他们已经得知,该厂把矿物里经过提炼之后的残渣全部作废品扔在邻近矿山松林里的一个大废渣堆中。矿工们认为这些废渣已毫无价值了,也许用极低廉的价格可以买进这些废弃的矿物,只要付运费就行了。这比用昂贵的价格买沥青铀矿要合算得多。
皮埃尔夫妇豁然开朗,并马上写信向维也纳询问,得到的结果令人欣喜。很快,他们就收到了一封装有官方硬信封的复信。信中说,只要皮埃尔夫妇肯付运费,几乎只花极少量的钱就能买到一吨沥青铀矿。而事实上,以后运来的矿渣除了运费,几乎没有付钱。
维也纳科学院的绪斯教授十分热心,极力向政府推介,并代表皮埃尔代办交涉。奥地利政府那个国有矿山的所有者,决定把一吨残渣惠赠
两个声称需要它的学者使用,并声明,如果这两个怪人将来还需要更大量的这种材料,他们可以最优惠的条件出让。
尽管这笔运费不少,给当时的皮埃尔拮据的经济增加不少负担,但毕竟节省了一笔极大的原材料开支。
原材料解决了,卸下了他们一个沉重的包袱,但还有一块心病未能解决。要进行大量的沥青铀矿的提炼,就要有一个摆放矿渣的地方,还要有大大小小的溶液桶,锅炉。那个又潮又小的工作室是无论如何也搁置不下,找一间大一点的工作室已迫在眉睫。
夫妻俩使出浑身解数,满世界地找。然而,这对夫妇在社会活动能力方面远远不如在科学研究方面有成就。索尔本有无数大大小小的建筑群,无数空着作摆设的大大小小的实验室,可这对痴狂的学者就是弄不到一间迫切需要作研究的实验室。天地那么大,世界那么广,尽管居里夫妇磨破嘴皮跑断腿,都是徒劳无用。他们在求人时的笨嘴笨舌与他们在科学问题讨论上的伶牙俐齿形成了强大的反差。也许在他们心目中, 科学是神圣的,人格是神圣的,是不能受到任何玷污的。
皮埃尔和玛丽一无所获地回到出发地,回到皮埃尔任教的理化学校,回到玛丽作初步试验的又潮又小的工作室。他们来回地踱着,思考着,沉默着,谁也不吭声,没有谁打破这份寂静。玛丽踱出工作室,来到对门的院子,她想放松一下过于紧张的神经。这时她忽然发现院子不远处有一个破旧的木板屋。她常在这里出出进进,却没有发现,真是踏破铁鞋无觅处啊!她好奇地紧走几步。一股霉腐气扑鼻而来,她捏了捏鼻子,继续往里走,发现这是一间长期没有人用的棚屋,玻璃屋顶残缺不全。地面只铺着一层沥青,几张破旧的桌子,一块残缺不全的黑板, 一个生了锈的炉子。屋内潮乎乎、脏兮兮的,到处是灰尘,蛛网密布。虽然它是那么破旧,那么缺乏吸引力,但玛丽仍很高兴,正因为这是一间破烂不堪的屋子,就不会有人干涉他们,不会有人不准他们自由使用。
她怀着兴奋的心情一溜小跑,把这个新发现告诉皮埃尔。 “皮埃尔,我找到房子了,我找到了⋯⋯”她气喘吁吁地说。 “找到房子了,在哪?我去看看。”皮埃尔半信半疑,希望能出现
奇迹。
不一会,玛丽领着他来到屋子面前,皮埃尔一见,表情骤然严肃而冰冷。他在这所理化学校工作了多年,知道这是以前医学系用来作解剖室的。很久以来,人们认为这个地方连搁死尸都不合用,没有一个工人愿在这个地方工作。他当然没有把这些告诉玛丽,怕影响玛丽的情绪。但事实上皮埃尔也毫无能耐找到任何别的地方,他拍拍妻子的肩膀:“好的,不错,我去向校长报告一下。”
校长舒曾伯格一向待皮埃尔很优厚,他那复杂的面部表现出十分抱歉的表情,他为不能给皮埃尔提供较好的地方而遗憾,而这一对为科学而痴狂的学者已很为校长没有把他们撵到街上去而满意。
无论屋子多么简陋,条件多么差,环境多么恶劣,他们还是迫不及待地拿起清扫工具自己动手清扫收拾棚屋,换上几块玻璃,铲除周围的杂草,开通一条小路。从此,漫长而艰难的实验工作就在这个棚屋里进行了。
一个宁静的早晨,柔和的阳光洒在娄蒙路的理化学校,一辆像运煤
的四轮马车停在了门前。忽然有人喊,“皮埃尔先生,你的矿渣运来了”。听到喊声,皮埃尔夫妇欢呼着跑了出来,玛丽连帽子也忘了戴,工作服也忘了脱。两匹高大膘肥的役马拉着装得满满的,沉重的棕色口袋,工人们正满头大汗地将这些沉重的口袋随便地卸在人行道上。玛丽迫不及待地解开一个麻袋,双手捧起一把夹杂着波西米亚松针的渴色矿渣,脸上堆满了激动和兴奋,“啊!我的宝贝,我的沥青铀矿终于运到了!” 这就是她朝思暮想的沥青铀矿,急切等待的宝贝啊,她要找的镭和钋就藏在这其中。
玛丽留恋她的学生生活,那是在又冷又小的顶楼中的 4 年苦读,她获得了物理学士考试第一,数学学士考试第二,中等教育就业考试第一。虽然受着寒冷饥饿的双重压迫,加上繁重的学习任务,可那是她过得最充实、最幸福的阶段。她的姐夫卡西密尔·德卢斯基曾经形容她的学生生活是“我的姨妹一生中的英勇岁月”。那么这棚屋中的漫长 4 年可以说是玛丽和皮埃尔共同生活中的英勇时期。
早已被人忘却的娄蒙路棚屋,从现在开始,又恢复了它的功能,冒出了缕缕浓烟。它将为人类史上作出巨大的贡献,永远载入史册。
纤弱的玛丽,每天从事的是强壮男子汉也要叫苦的重体力劳动。她把大桶大桶的沥青铀矿倒进锅里煮沸,操起那根几乎与她一般高的沉重的铁棒长时间地、不断地在锅里搅拌着。人们随时可以看见她穿着满是尘污和酸迹的旧工作服,头发被风吹得又散又乱,周围的烟刺激着她的眼睛和咽喉,满嘴满脸都是黑色的尘垢。
这本该是粗壮男子干的活计,不应该落在一个学者身上,更不应该落在这位纤弱女子身上。她在记事本上写道:“我一次炼制 20 公斤材料,棚屋里放满了装有沉淀物和溶液的大瓶子。搬运容器、移注溶液,连续几小时的搅动熔化锅里沸腾着的溶液,累得我喘不过气来。”
实验室环境的艰苦程度令常人难以想象。冬天里,寒冷的北风使劲地敲打棚屋的玻璃板。若遇下雨,外面大雨滂沱,屋内小雨嘀嗒。地上, 工作台上满是泥水和混合溶液。这时他们便穿上雨衣,手忙脚乱地挪动仪器,用各种盆子来接漏水。讨厌的漏水常常淋湿了他们作实验记录的笔记本,他们会十分愤慨地立即拿到炉子边烤干。若遇下雪,所有的仪器液体都结了冰,连常用的铁棒也成了冰棒。实在冻得无法忍受之时, 他们便挨着火炉去感受一点暖气。为了要找到他们的“宝贝”,他们必须强迫自己适应这种残酷而恶劣的环境。
他们的惟一本钱是身体,只有拿两条血肉之躯去抵御各种意想不到的困难。
为了节约时间,中午玛丽便在炉子上做饭,吃极其简单的小萝卜、香肠、面包,没有时间做巴兹基,更没有时间熬那可口而营养的热汤。棚子里到处是盛着溶液的各种不同组分的桶和盆,玛丽和皮埃尔随便坐在它们中间,吃饭成了他们休息和探讨问题的时间。皮埃尔总是在这种时间深情地注视着妻子那沾满沥青的衣服,满手满脸的尘污,常常羞得玛丽低下头去。夫妻俩长时间里只能用这种眼光交换着情感,交换着那彼此爱恋着的心。
玛丽每天机械地重复着同样的程序:把一袋袋沉重的废渣倒进锅里,连续几小时不停地搅拌,把溶化好的溶液倒进一个罐子里;然后再
搬起另一个沉重的大罐子,把沉淀物倒掉⋯⋯手磨出了血泡,长出了厚厚的老茧,滚烫的溶液烧伤了双手,以至疤痕累累⋯⋯
这间十分可怜的棚屋只有搅拌溶液和化学溶液煮沸时发出的嗤嗤声。有时,夫妻俩来回地踱着步,一面密切注视着某种实验的进行;一面谈论着目前和将来的工作。实在太累了,就歇一会儿,在实验室的炉子上煮壶茶。一杯热茶会使他们舒服,使他们精力充沛。
工作日变成了工作月,工作月变成了工作年。漫长而辛劳的两年过去了,他们连一种放射性的影子也没找到,但他们并不灰心,互相安慰着,鼓励着。没有人光顾这间破烂的棚屋,没有人打扰他们的独特而专心的生活。两年来,只有极少几个物理学家或化学家来请教皮埃尔一些问题。在此之前,皮埃尔在物理学领域的许多部门的学问是很出名的。这时,皮埃尔就会放下手中的工作,站在那块极破旧的黑板前谈一些旁人听不懂的枯燥的物理学知识。讲完了,这些人便一刻也不愿多留地迅速逃离。
凡是到过棚屋的学者们,都为皮埃尔和玛丽这种大浪淘沙的顽强精神所叹服;也有的旁观者对这对怪人的吃苦和献身精神大惑不解,有的竟把脑袋摇得像拨浪鼓:“不可理喻,不敢想象啊!”
法国大革命创造了米制,建立了师范学校,并且在许多情况下鼓励科学,推崇科学,使科学在人们的心目中享有崇高的地位。然而过了一个多世纪,法国政府似乎只保留了孚基埃——丹维尔在判处拉瓦锡上断头台的法庭中所说的那句令人伤心的话,“共和国不需要学者”。这是何其愚昧,令科学家何等寒心的恶言冷语啊!
法国政府砌高楼,建别墅,办其它事情是那样大方,而用于科学研究方面又是那样吝啬。这两位物理学者每天的生活收入和支出还不如一个干粗活的壮工,而工作量却是一个壮工的几倍。在他们身上表现出来的牺牲精神何其悲壮!
对这种苦行僧的生活,皮埃尔和玛丽并未感到特别的委屈,因为他们的注意力已高度集中在一个目标上——镭。一次,玛丽像个孩子似的。怀着热切的心情对皮埃尔说:“皮埃尔,我们要找的那个镭,会是什么样子,什么颜色?”
皮埃尔含着微笑平静地答道:“我还说不清楚,不过,我希望它有很美丽的颜色。”
没有人明白玛丽的忧虑和目标,没有人了解她的使命和追求。只有她的伴侣皮埃尔最知心,能承受她的假说和梦想,能与她并肩战斗,同尝甜酸苦辣。不管困难多大,只要皮埃尔在她的身边,她就会觉得非常幸福。
在这段艰苦而紧张的工作中,玛丽的心情是愉快的。两年多时间, 她和丈夫一面搞实验,一面整理观察到的现象,撰写并发表了《论镭引起来的“诱导放射性”的发现》和《论放射线的效能》、《论放射性负载电荷》等等学术论文。1900 年,他们为物理学大会起草一篇概括性的报告,《论放射性的诸物质》,引起学者们极大的兴趣。
这些论文的发表充分证明了对镭的研究有很大的进展。由于工作量的庞大和复杂,他们认为必须分头解决不同的问题,工作进度便会快些。
玛丽自告奋勇承担寻找纯镭工作,皮埃尔则考虑研究此元素的射
线,解决有关射线的一切问题。如:射线是由什么组成的?它们有什么性质?
于是他们分头战斗,各自在一个领域里埋头干自己的工作。遇到问题和奇异现象时,他们就会凑在一起研究讨论,直到找到解决问题的钥匙为止。
皮埃尔的问题比玛丽的问题解决得快一些。皮埃尔发现,这种元素发出的不只是一种射线,而是三种不同的射线。于是,他采用希腊字母表中的前三个字母,将这些射线称为阿尔法射线,贝塔射线和伽玛射线。他在一篇论文中把这些射线阐述得十分细致具体,给人一种看得见,摸得着的感觉。
阿尔法射线和贝塔射线看来是由原子内部发出的具有很大力量的粒子组成的,它们像高速飞行的子弹。这些粒子带有电荷,阿尔法射线是由带正电荷的粒子组成的,伽玛射线不含粒子,它们跟波光和 X 射线相似。
皮埃尔认为,这些射线是由元素的原子内部产生的,而不是像通常的 X 射线那样由原子外部产生的。伽玛射线好像是能量的一种爆发,是作为阿尔法粒子和贝塔粒子发射的“副产品”产生的;阿尔法射线用一张纸就可以挡住,不会烧伤皮肤,贝塔射线则需有 1 英寸厚的木板才能挡住,它能引起严重的烧伤;伽玛射线几乎可以穿透所有的固体物质, 只有厚厚的铝板才能挡住它,它造成的灼伤需要很长时间才能愈合。
至此,这种放射性的新科学在这个破烂的棚屋里成立了。各地物理学家纷纷写信询问。其中一个青年物理学家乔治·萨尼亚,也着手研究各种 X 射线,他常常跑来与皮埃尔·居里讨论,他们一起研究各种次级射线所带电荷。他成了居里夫妇的亲密朋友,后来也成了他们孩子们的挚友。
马车不断运来装满沥青铀矿的麻袋。玛丽仍 1 公斤 1 公斤地炼制沥青铀矿的残渣。她的耐性,体力和智慧是一般女性无法比拟和超越的。
那深藏着的、神秘的镭似乎有意与他们捉迷藏,始终不见踪影。 皮埃尔见玛丽用尽力量所得到的结果极为有限,加上长时间没完没
了的奋斗,他已极度疲倦,有点灰心了,他想终止这项工作,或者暂时放弃这项特殊的工序。先集中精力研究镭和放射能的其他性质问题,尽快完成博士论文,等条件改善了一些,再继续进行提取纯镭的工作。因为残酷的条件使他常常生病,玛丽更是日渐消瘦,皮埃尔的心里很苦、很懊恼。
可是玛丽没同意,这是她在丈夫面前第一次提出反对意见。皮埃尔没有想到,妻子的意志和性格竟如此坚强。她藐视困难,藐视疲倦,更藐视懦弱和退却,她的坚韧不拔使皮埃尔自愧不如。
玛丽坚强地说:“我们必须坚持下去,一定要坚持到底。”
在她那饱满的前额下,闪射着顽强的目光,她坚持在仪器旁、在火炉边。
但玛丽也有气恼的时候,那是懊恼自己在知识方面的缺乏。这种欠缺使得她的工作更艰辛,更复杂。每每遇到难题,她便跑到图书馆、搜集资料、查阅文献、边学习边实验。她像对皮埃尔又像对自己说:“也许在我们希望最小的时候,一切都会好起来。我们必须相信,既然我们
有做某种事情的天赋,那么,就无论如何要把这种事情做好。”
他们终于坚持下来了,常常是一干就是十几个小时。经过将近 4 年艰苦卓绝的奋斗,玛丽的工作接近成功了。现在,她可不必在露天地里任凭风吹雨打蒸煮矿物了,她的工作开始进入到细致的阶段。可以在室内采用分级结晶法来处理少量的镭——钡混合物。这是整个过程中最细致的过程。
每当她全神贯注做精密实验的时候,刮进棚子里的煤尘和铁屑落在这些仪器上,混杂到经过精心纯化的产品中去,使数学产生误差,给实验带来麻烦。于是她只得重复做一遍,常常是一次两次甚至十次重复地作一种实验。她的心绪往往被这种事情搞得烦乱极了。然而她仍要在这艰苦的条件、简陋的设备和烦乱的心境下,坚强地工作着。
1902 年,在居里夫妇宣布镭存在的 45 个月后,玛丽终于打赢了这场
旷日持久的消耗战,她成功地提炼出了 1 分克纯镭盐。
那些不肯相信的化学家,那些需要看得见、摸得着才肯承认的人们, 不得不在事实面前低头,不得不在一个女科学家顽强的意志、惊人的毅力面前低头。玛丽,这个女物理学家,为人类的发现填补了一项空白。
现在,玛丽可以自豪地向全世界宣布,她发现了新元素镭!这时, 玛丽通过对镭的研究,测定镭的原子量为 225。
原子量是一个元素最重要的特征之一。有的元素轻,如氢和氧;有的元素重,如铁和锌;有的很重,如铀和镭。
原子极其微小,科学家在称原子量时不像我们日常生活中称土豆, 科学家使用的是一个不同的单位。他们是用最轻的氢元素为原子重量作为一个重量单位,其他各种元素的原子量是由它相当于多少个氢原子的重量来决定的。镭的原子量是 225,也就是说,它的原子重量是氢原子的225 倍。
在 4 年的研究过程中,玛丽把工作进程像记流水账一样记录下来, 为她今后作学术报告准备了扎实的原始资料。她的细致、认真和沉着, 为她成为举世闻名的科学家奠定了良好的基础。
后来,玛丽在谈到这段英勇岁月的时候,总是有一份伤感和遗憾。“要是我们有一个好的实验室和所需要的全部材料和设备的话,我和皮埃尔在一年里就可以做完 4 年的工作。在那个借来的,缺少必需的仪器, 破烂不堪的实验室里,把我们搞得精疲力尽。最伤感的是,延误了我们获得成功的时间”。