诺贝尔物理学奖史演义(四)——科研巾帼攀高峰

法国物理学家亨利·贝克雷尔在研究X射线的实验中发现了具有天然放射性的铀射线，因此站在了1903年诺贝尔物理学奖的领奖台上。然而，他不知道铀射线来自哪里，也不知道其他元素是否会发出类似的自然射线。

1897年3月，在法国小镇奇利奥纳的一间公寓里，一个美丽的女人独自坐在客厅里，阅读有关铀辐射的文件。这个客厅很简单，只有一个书架、一张桌子和两个凳子。显然，它只用于阅读和吃饭。

居里夫人铜像(来源:百度)

这个漂亮女人的名字叫玛丽，因为她丈夫的名字叫皮埃尔·居里，人们都叫她居里夫人。他出生在波兰，从小就非常聪明，在班上总是名列第一。1895年，德国物理学家伦琴发现了x光，她嫁给了法国。婚后，丈夫和妻子一起弹钢琴、唱歌，并共同从事科学研究。通过努力，居里夫人不仅获得了物理和数学双学士学位，还完成了法国工业振兴协会委托的钢铁中磁性气体的研究，并通过了中学教师资格证书。

不满是向上的车轮。居里夫人的生活非常幸福，她的科学研究事业进展顺利，但是她也选择了其他人没有做过的研究作为她的博士论文的主题。

在反复阅读近年来的物理期刊后，居里夫人开始对贝克雷尔关于铀射线的论文感兴趣。经过反复阅读，她隐约觉得贝克雷尔的研究在物理学上很有启发性，很可能是一些伟大研究的开始。在与丈夫讨论后，她决定在怀孕三个月后，将研究铀射线的来源和相关的辐射现象作为她的博士论文的研究课题。

平心而论，居里夫人的决定非常具有前瞻性。首先，能源在当时是科学界的一个难题，一般学者不敢触及。第二，贝克雷尔的重要发现没有得到科学家们的充分重视。虽然很少有参考文献来完成这个主题，但是成功的机会很高。第三，当时世界上没有女科学博士。论文的完成可以证明当时的女性并不比异性差！

然而，当决定实际着陆时，居里夫人发现困难比她想象的要大得多。第一个“路障”是没有实验室。没有实验室的物理学家就像没有枪的士兵。当时，欧洲国家只为少数有影响力的学者配备了实验室。普通学者要么花巨资建造自己的实验室，要么去别人的实验室当助手。尽管出身普通家庭的居里夫人取得了许多成就，但她在当时仍属于“普通学者”的范畴。

居里夫人在实验中

在关键时刻，居里先生出现了。在巴黎物理和化学学院任教的何(音译)与校长进行了协商，并从该校借了一个仓库和一个杂货铺作为实验室。仓库环境真的不讨人喜欢。地面不平，屋顶漏雨，夏天闷热，冬天的冷风从墙上的裂缝吹进来。更重要的是，当物理和化学学校是巴黎医学院时，它仍然是解剖室，所以光线很暗，湿度很大，设备甚至更原始。

只要有实验室，所有的问题都不是问题。居里夫人整理了屋顶和墙壁，以确保没有风雨。她修理了壁炉，并添加了一些基本的实验设备。重湿气从未被解决，因此她的第一个实验室诞生了。尽管居里夫人从那时起已经改变了许多实验室，但这无疑是她实验工作的起点。

我的同事也给了居里夫人极大的安慰。化学家安德烈·伯恩送实验仪器去参观这样一个简陋的实验室时，表现出惊讶和钦佩。作为锕系元素的发现者，他知道实验研究的重要性。“亲爱的居里夫人，你是最好的女人。你一定会成功的！”他紧握居里夫妇的手，表达了真诚的祝愿。

准备好做实验了。她做的第一个实验是测量铀辐射的强度，贝克雷尔也重复了这个实验。贝克雷尔发现铀有三个特征:电离气体、感光照片和穿透力。居里夫人通过实验测量确定，铀射线的强度与铀的质量能量成正比，不受光照和加热等因素的影响，元素物质也是如此，化合物也是如此。因此，贝克雷尔的结论再次得到证实:铀射线的辐射是原子内部运动的结果。

随着实验的深入，居里夫人惊喜地发现铀射线具有一种不寻常的性质，这可能对人类生活产生不可估量的影响。尽管当时确定铀元素会自动发射铀射线，但没有证据证明铀元素是唯一能够发射这种射线的元素。

居里夫妇正在做实验

贝克雷尔只是偶然发现了铀射线，但是如果认为只有铀元素才能发出这种射线，那么必须用实验数据来说明。居里夫人发现了许多矿物质和化学物质，并决心检查当时所有已知的元素，看看它们是否能发出这样的射线。

通过反复实验，居里夫人证实钍也能发射自然射线。她相信随着科学的发展，科学家会发现更多像铀和钍这样的元素。因此，她把原子核自发辐射称为“放射性”，把铀和钍等放射性元素称为“放射性元素”。

含天然放射性元素的钍矿石(来源:中国新石器时代网络)

放射性对科学界来说是一个非常重要的术语。1903年，诺贝尔奖组织委员会给居里夫妇颁奖的理由，即发现天然“放射性”。从对“放射性”的研究开始，玛丽·居里发现了钋和镭，并获得了1909年诺贝尔化学奖。三十年后的1939年，她的大女儿艾琳因发现人造放射性物质而获得诺贝尔化学奖。一个家庭中的两代女性获得了诺贝尔奖，这是一个世代相传的奖项。

放射性太重要了。从放射源的角度来看，放射性可以分为两种类型。天然放射性遍布地球甚至宇宙。人工放射性是通过核反应获得的辐射现象。放射性已广泛应用于各个领域:核电站的工业建设、核能发电；用x光对癌症进行医学治疗；考古学用放射性年代测定来确定出土文物的年代。在日常生活中，手机、电脑、电视、传感器等。，都需要放射性技术...

自然辐射现象(来源:免费文献网络)

放射性与我们的生活密切相关。在这方面，居里夫人获得了十个诺贝尔奖。不幸的是，由于当时大男子主义的盛行，她不得不站在诺贝尔物理学奖的领奖台上，居里作为合作研究员，贝克雷尔，铀射线的发现者。

当居里夫人在巴黎专心研究放射性实验时，被誉为“20世纪初英国最著名的物理学家”的瑞利勋爵正在用物理实验和物理理论研究空气密度和成分，并因此获得了1904年诺贝尔物理学奖。如果你想知道瑞利勋爵是如何进行理论和实验研究的，请听下一部分的解释。

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[参考]

1.《诺贝尔物理学奖一百年》一书于2002年由上海科普出版社出版，作者是和沈。

2.论文《20世纪物理学的伟大缩影》，清华大学郭怡伶，2009年第2期，物理研究。

3.文章《居里夫人，伟大的女科学家》，江西大学出版社，2015年7月。