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诺贝尔奖史话之家族获奖冠军

2017-09-07朱长超编辑一帆

科学生活 2017年8期
关键词:居里夫人诺贝尔奖浮力

文/朱长超 编辑/一帆

诺贝尔奖史话之家族获奖冠军

文/朱长超 编辑/一帆

朱长超

上海社会科学院信息研究所研究员,中国思维科学学会筹委会副理事长,中国科普作家协会会员。

诺奖辉煌史上的居里家族

在诺贝尔奖颁发以来的100多年中,就家族来说,获奖最多的是法国和波兰的居里家族。对于居里一家来说,虽然得诺奖并不是易如反掌,但是他们接二连三地获奖,两对夫妻双双获奖,母女也先后得奖,得了物理学奖,还得了化学奖,似乎也并不是一件太难的事。

1903年,皮埃尔·居里和居里夫人共同研究放射性,夫妻二人与最早发现放射性的贝克勒尔一起获得诺贝尔物理学奖。

1911年,居里夫人以放射性元素镭的研究,获得诺贝尔化学奖。

1934年,居里夫人因长期接触放射性元素而身患重病去世。但是,在她生前,她已经知道女儿伊伦·居里和女婿约里奥·居里一起研究,发现了人工放射性。这是一项开创性的研究。她去世的第二年,即1935年,伊伦和她的丈夫共同获得了诺贝尔化学奖。

这样,这个家族共有5人次获得诺贝尔奖。3人次获得化学奖,2人次获得物理学奖,无论是对物理学还是化学,居里家族都作出了杰出的贡献。

居里夫人则在诺贝尔奖的历史上获得了三个第一:一是她是第一个获得诺贝尔奖项的女性科学家,此前无女性获奖;二是她是两次获得诺贝尔奖的科学家,在她之前,无人曾经两次获奖,在她之后,也只有美国科学家巴丁、鲍林等为数很少的科学家两次获奖;三是居里夫人开创了夫妻共同获奖和母女先后获奖的先例,为诺贝尔评奖史增添了绚丽的色彩。

分析这个家族获奖史,将给人许多有益的启示。

居里夫妇一边日夜辛勤的工作,一边还要照料新生的女儿,生活虽苦,其乐无穷。

从放射性研究起步

居里夫人获奖,有三个重要因素,一是勤奋,二是洞察力,三是顽强的奋斗精神。

居里夫人出生于1867年,高中毕业后,为了帮助在法国留学的姐姐完成学业,也为自己出国留学积蓄一点钱,她当过家庭教师。1891年,24岁的居里夫人到法国巴黎大学索邦分校留学。至1894年,3年之中她读出了数学和物理两个专业。这个效率是很高的,说明她是非常勤奋的。1895年,她28岁那年,与比她大8岁的居里结婚。30岁那年,居里夫人生下了大女儿伊伦。对于许多女性来说,有了家庭,忙于养育孩子,照顾丈夫,就是很不错的了。许多人就是在生活的柴米油盐和儿女抚育的生活琐事中精疲力尽,只求儿女早早成长,哪怕意志消磨,事业无成,也就觉得很幸福了。

居里夫人并不这样。她大学毕业后跟科学家李普曼做磁学研究,开始发表论文。同时,她开始考虑完成博士论文。当时,法国化学家贝克勒尔无意之中发现了用黑纸包裹着的照相底片竟然莫名其妙地曝光了。他追根寻源,发现与将沥青矿的矿石放在一起有关。这种矿石,似乎在不停地发出不可见的光,使包裹着黑纸的照相底片感光。居里夫人感觉到贝克勒尔发现的这个现象背后肯定有科学的奥秘,她想揭开这个奥秘,于是选择这个课题作为博士论文进行研究。一次,她找来许多这种沥青铀矿石,却发现了放射性比平时强了许多倍。这说明,沥青铀矿石中存在着放射性更加强大的元素。这是一种新元素,她取名为钋,以纪念自己的祖国波兰。她的研究,是在丈夫的实验室进行的。居里也意识到妻子研究的这个课题的重要意义,也参加了她的研究。1898年7月18日,两人向法兰西科学院提交了论文,论文由某个院士代为宣读,向世界宣布了研究的重大发现,一是发现了发生自原子核的放射性现象,二是发现了具有强大放射性的新元素钋。他们的论文之所以由某个院士代为宣读,因为他们的资历不够,职称不够,当时的规矩,只有院士才有资格在这个科学的殿堂里宣读论文。

正在居里夫人忙着准备研究放射性的时候,1897年秋天,大女儿伊伦出生了。居里夫妇放射性实验笔记开始于1897年12月6日,到1898年7月正式提交给科学院正式的科学报告,经历了大半年的时间。这就是说,居里夫人在怀着长女伊伦的时候,挺着个大肚子,忙着准备放射性研究的各种资料和实验,这是一件非常繁重的工作。居里夫人生下女儿伊伦不久,按照中国人的说法,她还在坐着月子的时候,就已经开始进行放射性的实验研究了。据记载,当时她在四面通风的实验室里,不停地用铁棒搅伴着熔融的沥青,沥青发着刺鼻的烟雾。而此时,襁褓中女儿嗷嗷待哺,有多少琐琐碎碎的事等待她去完成。

居里夫妇的成果是多重的。他们获得了女儿,发现了新元素钋。居里夫人还完成了博士论文,获得了物理学博士,获得了英国皇家学会的戴维奖章。1903年,他们两人与贝克勒尔一起获得了诺贝尔物理学奖。收获来自辛劳,没有辛劳就没有收获。不过居里夫人和居里的辛劳是值得的,代价也是昂贵的,因为放射性对人的健康和生命具有极大的伤害,居里夫人对放射性研究付出了健康和生命的代价。

第二次攀登

居里夫妇得到诺贝尔奖以后二年,他们的第二个女儿伊芙来到了人间。

居里夫人一面要抚养两个女儿,一面要继续进行大量的实验工作和教学工作。后来大女儿伊伦长大成人,在居里夫人亲自培养下,也成了一名放射学家。第一次世界大战期间,居里夫人让伊伦作为自己的助手,进行X射线诊疗战地服务工作。

这时,命运开始急转弯。命运开始严厉而冷酷地对待居里一家。

1906年,居里出门上班。没有想到,一辆急速奔驰的马车撞倒了他,他再也没有醒来。居里正处在科学家最有创造性的年纪,家里的两个孩子正需要他的抚育,不到40岁的居里夫人还需要他的支撑。早上的匆匆一别,竟成了永别。他的死,对居里夫人是晴天霹雳。在居里去世后的岁月中,她被命运打蒙了,忍不住天天给他写信,但是,这些信都无法寄到居里那里,阴阳相隔。

居里夫人成了寡妇。她要独力扶养两个女儿,那时候,大女儿伊伦9岁,小女儿伊芙只有2岁。居里夫人要抚育和教育两个孩子,已经是够辛苦了。但是,她没有忘掉她的工作,她仍然坚持着她的放射性研究。她要把放射性元素镭和钋的物理性质、化学性质研究个透。为了了解它们的性质,先要纯化它们的化合物,然后制备化学元素镭和钋的单质,再研究它们的各种性质。

约里奥-居里夫妇正在一起做实验。

而对居里夫人更大的打击还在后面。当时正是第一次世界大战期间,居里夫人和一些科学家将他们的孩子组织在一起,由科学家们轮流给孩子们上课。在这些共同教育孩子的科学家中,有一位名叫郎之万。郎之万的家庭生活很不幸福,妻子很强势,妻子的家庭很强势,郎之万在家里被整得抬不起头来,他与居里夫人有共同的科学探索的兴趣,也有互相抚慰的心灵需要,一来二去的,点燃了爱情,郎之万准备与妻子离婚,居里夫人也愿意与他重建家庭。谁知道,郎之万的妻子很有心,截获了两个人你来我往的信件。居里夫人是名人,郎之万也是名人,妻子在报纸上公开两个的信件,产生了轰动效应,舆论对他们产生了极大的压力。都说法国人浪漫,但他们在对待居里夫人和郎之万的爱情事件上的表现与中国里弄里的大妈阿婆没有多少区别。

一个人独力养育两个孩子的艰难,报纸也公开了她写给郎之万的情书,给她增添了极大的烦恼和压力。但是,当她一走进实验室,就会把尘世放置脑后,她会全神贯注地进入科学的王国。在丈夫去世后的几年间,她研究镭取得了重大成就,她获得了镭的纯净的化合物氯化镭,又制备了镭元素,测定了它的原子量,研究了它的物理性质和化学性质,还写出了放射性研究的专著。

对科学的热爱给了居里夫人不竭的动力,对科学的执着使她超越了琐细的生活,没有因为丈夫的去世和养育孩子的压力而放弃科学;也没有因为与郎之万的情爱事件而自暴自弃。终于,经过多年的努力,她的研究开花结果了。由于对放射性元素镭的深入研究,她获得了1911年诺贝尔化学奖。这一次获奖,离开前一次获奖,仅仅过了8年。

女儿和女婿的接力棒

居里夫人有两个孩子,长女伊伦,从事科学研究;次女伊芙,音乐家、作家。伊伦的丈夫约里奥·居里也是科学家,夫妻都在居里夫人的实验室从事放射性研究。

前面说到,第一次世纪大战时,科学家们都很忙,又都不想让自己孩子的学业荒废。他们合计了一个办法,把孩子们组织在一起,由科学家们轮流给他们上课。作为一种教育的探索,这是有价值的。当然,教育本身有自己的规律,科学家并不一定是好的老师,而且科学家的时间是非常宝贵的。不过,对这一群孩子来说,科学家的尝试显然是有益的,这让孩子从小就接触到了科学探索的一些基本思路。伊伦后来作出重大的科学发现,孩提时代科学家的教育对她的成长是有帮助的。

1935年约里奥-居里夫妇在斯特哥尔摩从瑞典国王手里接受诺贝尔化学奖。

有一次,轮到郎之万上课。孩子们非常喜欢听他上课。这次上课,他先提出了一个问题,请孩子们进行科学的解释。他的问题是这样的:物理学上的浮力定律指出,一个物体所产生的浮力,与它所排出的液体的体积大小成正比。一条小船产生的浮力,比一条大船产生的浮力要小;同样的道理,两条大小一样船,一条是重船,吃水很深,另一条是轻船,吃水很浅。这说明吃水深的船浮力大,浅的那条船浮力小。郎之万问孩子,一条小金鱼放到水里,为何没有变化,是不是金鱼没有产生浮力?还是别的什么道理?他让孩子们作出一种科学解释。

孩子们的思维活跃极了,一个个展开了想象的翅膀。有的说,浮力定律只适用于无机世界。有的说,鱼有鳔,它在水中时可以通过随意地收缩鱼鳔来改变自身的体积,进而调节自身在水中的浮力。伊伦却独自拿来一只杯子,放上了水,观察水的高度,然后,她将一条小金鱼放进杯子里,观察杯子里的水会不会升高。没想到,小金鱼刚放进杯子里,杯子里的水位就升高了。就像乌鸦取水一样,伊伦的小实验表明,小金鱼放进水里,水位是会升高的。水和鱼的体积是增加的,郎子万老师提出的问题,前提就不对,这个问题是个错误的问题。

伊伦在课堂上展示了自己的实验,孩子们叽叽喳喳地议论开了。说老师的错误问题害得他们白想了大半天,错误的问题必然导致错误的答案。郎之万哈哈大笑,他说他是有意向同学们提出一个假的问题,看看同学们会不会发现老师也可能犯错,世界上谁也不可能绝对正确,世界上无论是谁声称的真理都可以怀疑。郎之万告诉孩子们,不允许批评的真理是假真理,不允许别人批评的人一定会犯最大的谬误。他表扬了小伊伦,一是他对老师的话不迷信,二是她用实验来揭穿了老师提出的问题与事实不符。这说明,伊伦具有怀疑精神,喜欢独立思考,喜欢亲自检验一下某个权威的结论是不是真的。

这种精神是一种科学精神。这种精神在小伊伦头脑中的萌芽,可能是从小就跟着母亲在实验室里无意中学到的。这种精神使她日后成为一个杰出的科学家。她继承了父母探索未知世界的浓厚兴趣,特别是对放射性的兴趣。她与丈夫后来想用阿尔发粒子作为高速炮弹轰击原子,这个阿尔发粒子如果偶尔打进了某种元素的原子核(原子核很小,这种机率很小,但存在)会发生什么景象?他们俩经过大量试验,最后发现了人工创造的放射性现象。由于这项成就,她与丈夫约里奥-居里一起获得了诺贝尔奖。

诺贝尔获奖史是一本大书,它是科学百年史的一个缩影,也是科学家一百多年的探索史。居里家族的获奖是诺贝尔奖历史上耀眼的一页。认真分析这一页,可以让我们体会到什么是科学精神,让我们理解科学家普通而又光辉的人生。

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