惊人的发现
结婚旅行归来,他们便双双钻进了实验室,开始了共同攀登科学高峰新的更加艰辛的征程。
玛丽像其他成绩优异的物理科学家一样,一直在实验室里工作。她获得了两个硕士学位,还得了一张大学毕业生可以在中等学校任职的文凭。
在这期间,她还为一个专门委员会完成了一项专题研究——回火钢的磁化问题,并且已经写成了论文在杂志上发表。这时,她虽然已经有了可观的学历、学位,但还没有找到固定的工作。当时,按照法国知识界的一般程序,下一步应当考取博士学位。只有得到博士学位,工作才有保障。而为了考取博士,就必须有一篇相当水平的博士论文。这就要求发现从前没发现过的东西,要解决尚未解决的问题。
皮埃尔是她工作所在的实验室的主任,是一位学识渊博、经验丰富的物理学家。她接受他的建议。他可以有把握地提出,必须去研究什么,什么东西一旦研究出成果就会对人类有所贡献,而且还会获得进一步的认识。在通往知识的道路上有没有未知的东西挡住了去路?他们两个人经常讨论这个问题。玛丽大胆而又谨慎、善于继承、又勇于创新。
有一天,玛丽又去查阅亨利·柏克瑞尔一年前发表的研究报告。柏克瑞尔是法国物理学家,他的科学成就主要是关于放射性的发现。早年,他从事磁光和荧光现象的研究已取得不少成绩。1895年德国物理学家伦琴发现了X射线。这一发现引起了柏克瑞尔的极大关注。究竟是那一种发光体能产生X射线?为了探索这个问题的奥秘,他对已知具有荧光能力的某些铀锰一一进行了研究。1896年当他将照片放到铀和钾的硫酸盐复盐下显影时,发现照片在相应于铀盐位置的部分变成了黑色,并证明这种作用是由于盐中铀的存在,经曝光的结果。接着他又对铀穿透辐射性质进行了研究试验,证明这种辐射在一定距离内具有放电体的性质就是放射性。
柏克瑞尔的发现引起了玛丽和皮埃尔的极大兴趣。玛丽决定去解释这种现象,她把这作为她获得博士学位论文的题目。这事可能微不足道,但是她决定抓住不放。她要找出放射现象是来自什么物体,它的根源和起因,并阐述它的性质。
除了柏克瑞尔对这个问题的初步探讨的文章外,再也没有什么可供参考的书。世界上对这个课题还十分陌生,因此她没有指导教师。她简直是在对未知世界的探索中作狂热的冒险,这需要多大的勇气啊!
要解决这个问题,玛丽需要一个房间来做实验室。上哪去找呢?皮埃尔对玛丽来说,既是好丈夫,又是科学前辈,也是老师和朋友。皮埃尔在朋友中打听,但是没有人能想起有什么合适的地方,合适的地方都用于更重要的项目了。皮埃尔向理化学校的校长请求了好几次,总算有了一个结果。
“研究时要用的实验室,前些天已经和校长谈了,他答应可以使用学校的仓库。”皮埃尔告诉玛丽说。
“啊!这是真的吗?”
“嗯,那里条件很糟。不过,还可以将就使用。”
“只要允许我整日使用,在什么地方都行。”
这间屋子原来是一个贮藏室和机器房,阴暗、潮湿、简陋。遇上下雨天,外面哗哗下,屋里乱嘀嗒。夏天,屋里热得像蒸笼;冬天,冷得像冰窟,即使把炉子烧红了,稍稍离开炉子一点距离,仍然会把人冻得发抖。玛丽对冷热倒可以忍耐;潮湿却使得仪器失去了精确性,这给工作带来了严重的困难。
玛丽就躲在这个没有人来的仓库里开始了钠射线的试验。她要进行的试验是测出射线的某种能力,找到射线使空气导电的力量究竟有多大,使验电器放电究竟要多长时间。
经过几周的研究,玛丽得出了结论,铀的辐射同含铀化合物的化学组成没有关系,也不是由光照或温度等外界因素决定的。这种辐射是一种原子特性。她又进一步联想到柏克瑞尔刚好在铀身上发现了这一特性,这也许完全是偶然的。有谁知道,其他元素是不是也会释放这种射线呢?
想到了立刻实验。玛丽扔下了对于铀的研究,决定检查所有已知的化学物质。不久,检查就有了结果,另外一种元素钍的化合物,也会自动地发出射线,与铀射线相似,强度也相像。这位青年科学家认为,这种现象绝不是铀的特性,必须给它一个新名词。玛丽提议叫它放射性,铀和钍等有这种特殊“放射”的物质,就叫做放射性元素。
当玛丽把已知的化学物质都做过了试验以后,她还能做什么呢?玛丽具有科学又是天生的好奇心。她决定到博物馆去从矿石着手。含有铀和钍的矿石是放射性的,当然,不含这两种的就不是放射性的。别人已经记录了这些砂石是由什么构成的,玛丽只需翻看记录,从有怀疑的矿石开始,换句话说,就是从含有铀或钍有关的矿石开始。在测量中有了一个戏剧性的发现,她检查过的矿物的放射性的强度,比根据其中铀和钍的含量预计的强度大得多!
这位年轻的科学家想:“这一定是试验错了……”学者们对于出乎意料的现象的第一个反应,总是抱怀疑态度。玛丽严肃认真地开始测量,同样的矿物,重复作了一二十次。奇怪,实验的结果老是一样。这种反常的而且过度的放射性是哪里来的?这只能有一种解释,即这些矿物含有少量的比铀和钍的放射作用强得多的元素。
但是,这是什么元素呢?玛丽在以前所做的试验中,已经检查过所有已知的元素了。这位伟大的科学家又勇敢地作出一个大胆的假定:这些矿物中一定含有一种新元素!
玛丽的直觉告诉她这种未知元素一定存在,并在1898年4月12日发表了正式声明说:“沥青铀矿和铜铀比纯铀的放射性强得多。这个事实非常明显,它使人相信,这些砂可能含有比铀的放射性要强得多的元素……”但是,她还必须揭开它的秘密。
皮埃尔很热心地随时注意玛丽试验的发展,他虽不曾直接参加试验工作,可是时常以他的远见卓识帮助玛丽。现在,因为玛丽得到的试验结果,性质太重要,他决定暂时停止他自己在晶体方面的研究,与玛丽一道来研究这种新元素。
他们选择沥青砂来研究,因为它的放射性比其所含的铀的放射性强4倍。可是沥青铀砂中的一切元素已为科学家们所熟知。他们讨论认为,这个尚未了解的元素一定很小,小到细心的科学家也没发现它。他们猜想这种元素在沥青铀矿中的含量可能只有1%。(后来的试验证明,这种未知的元素在沥青铀矿石中还不到百万分之一。)
玛丽和皮埃尔耐心地开始检查矿苗,所用的方法,是他们根据放射性发明的。先依照化学分析的普通程序,把组成沥青铀矿的各种元素分析,然后测量所得各种元素的放射性,继续淘汰几次之后,他们逐渐能够看出来那种“反常的”放射性,是藏在这种矿石的某几部分之中的。再进一步搜寻,他们发现放射性主要集中于沥青铀矿的两个化学部分里面。这说明有两种未知元素,1898年7月他们发现了其中的一种。
皮埃尔对玛丽说:“你应该给‘它’起个名字!”
玛丽沉思了一会儿,她的心转向了灾难深重的祖国——波兰。于是,她回答说:“我们是不是叫它‘钋’?”这个元素的名字的字头和波兰国名的字头一样,以纪念她的祖国。
这个名字的选择,可以证明虽然玛丽此时是法国人,并且是物理学家,但是,她并没有忘记自己的祖国和人民。还有一件事也可以证明这一点,她交给理科博士学院的文章《论沥青铀矿中所含的有效放射性的新物质》还没有发表之前,玛丽已经把原稿寄回祖国一份,差不多和在巴黎发表的同时,在华沙一个叫做《斯维阿特多》的摄影日报上发表了。
暑假到了,两位科学家放下在潮湿实验里的研究和另一种尚未了解的元素,带着他们的女儿绮瑞娜和自行车,搭乘火车去奥佛尼高地。他们游览小城镇,有大教堂;有拔地而起的奇峰,峰顶耸立着奇特的古代祭坛;有死火山……他们一边漫步一边谈着另一种尚未了解的元素。
秋天,他们回到家里,又回到那个潮湿的工作室,又摆弄起那些毫无生气的矿物,以新的更大的热情继续他们的研究工作。
在玛丽的科学研究活动中,她的坚韧毅力,得到了锻炼和发挥。她一旦选定了目标,就一定要设法找到通向目标的途径,一定要做出个结果来。
工夫不负有心人。1898年12月26日,在给法兰西科学院的报告论文里,居里夫妇从容地宣布:“另一种含有放射性的新元素我们已提议命名为‘镭’,它蕴藏着巨大的放射性。”
爱因斯坦得知玛丽性格中的这种宝贵的因素,他指出:“一旦她认识到某种道路是正确的,她就毫不妥协地并且顽强地走下去……”她之所以取得杰出的科学成就,“不仅是靠着大胆的知觉,而且也靠着在难以想象的极端困难条件下工作的热情和顽强精神,这样的困难,在实验科学的历史是罕见的。”