第二部
十二 鐳的發現
這一年,這對年輕夫婦倆在歐瓦勒的歐爾租下一間農家房子,在吸收羅孟街那有害的空氣後,他們很高興能呼吸到新鮮的空氣。居禮一家人到門鐸、畢伊、克拉孟、孟特烈各地旅行。他們爬山,探訪洞窟,在河中沐浴。每天,他們單獨在鄉間談論他們所謂的「新金屬元素」釙和「另一種」尚待發現的元素。九月,他們回到潮濕的工作室和毫無生氣的礦物裡,以蓬勃的熱情再度從事他們的探究……。
這個報告其中幾行引述如下:
此刻,她就像一位旅行家在深思他漫長的航程一樣,她屈身於世界地圖,指出在某個遙遠的國度裡,一個陌生的名字激起她的想像力,這位旅行家突然決定去那裡而不去別的地方了。瑪麗就這樣查閱最近的各種實驗研究報告,而被法國科學家亨利.柏克勒爾前一年發表的東西吸引了。她和彼埃爾都知道這項研究,她再次反覆讀它,並以她一貫的縝密加以研究。
這位科學家以一種確切的論理,偉大的心智,凌厲的膽識來回答這些問題。這些礦物裡一定包含著一種放射性物質,那是目前尚未為人知的一種化學元素:一種新元元素!
我們不能,也不必期望發現在這八年的工作中,那些部分是屬於瑪麗的,那些是屬於彼埃爾的,因為那確實不是這對夫婦所期盼的。在這種合作之前,彼埃爾.居禮個人的天才已經在完成的創造性研究中為我們所熟知。至於他妻子的天分,在那明智的開端,在發現初期的直覺力上已呈顯給我們。她這種稟賦,當瑪麗.居禮成為一位孀婦時,又孤獨地再度呈顯出來。她毫不畏縮地扛起新科學的重擔,一步一步地透過研究工作,引導科學順利和諧的發展。因此我們可以正式證實他倆共同戮力以赴,在這對男女卓越的攜手合作中,他們彼此的交換是相等的。
這些觀察對沒有科學知識的人來說,也許並不動人,可是對科學家,它包含了狂熱的興趣。在物理學上有時會發生一種不可解釋的現象,在做過一些調查後,可以歸屬到已知的律則中。這種事實,對研究工作者而言,它會立刻失去興味。譬如一篇拙劣的偵探小說,如果我們在第三章就看到一位外表陰險的女人,她可能犯過某種罪,事實上,她只不過是一個誠實的平凡主婦,過著毫無秘密的生活,我們馬上會感到乏味而不想讀它。
伊蓮能夠走得很好,不再趴著走了。
伊蓮用一隻手說:「謝謝」。她能趴著走,走得很好,她說:「格古里、格古里,格——」她整天待在梭鎮庭園的草皮上玩耍。她能在地上滾,自己站起來又坐下。
彼埃爾和瑪麗.居禮
一八九八年七月十八日《科學研究報告》
一八九八年七月十八日《科學研究報告》
「我一定在實驗裡犯了錯誤。」這位年輕婦人兀自這樣想著,因為懷疑是科學家一個不曾預期的現象的第一個反應。
放射性使這位年輕科學家十分著迷,因此,她從不厭倦於用同一種方法去詳查此一具有各種不同變化的物質。基於好奇,一種奇妙的女性底好奇心,這種作為一個科學家的首要秉性,瑪麗把它發揮到極致。除了拘限於觀察單純的化合物、鹽質和氧化物,她也希望將物理學校蒐集的各種礦物樣品加以鑽研。基於一己之興趣,她任意拿它們來做一種特定的檢查,那是一種靜電計試驗,彼埃爾也贊同這樣做。他跟她一起選擇她所希望探討的,那些具有各種奇異形狀,堅硬或脆薄的礦脈斷片。
實驗確定了此項預知。瑪麗拋棄這種不活潑的礦物,她埋首於其他礦物質並測量它們的放射性。出人意表的新事實發生了,此種放射性比在正常研究產品中所預計的鈾和釷的含量還要強烈。
這個「某方面的天賦」
和*圖*書
,後來使科學走上前人所未曾預想到的境地。請妳問一下杜魯絲卡老太太,你們留下的綠色植物,一天需要澆幾次水?它需要很多的熱度和陽光嗎?
在學校用的灰色封套雜記簿上,這位年輕母親每天記下小伊蓮的體重、飲食、長出第一顆牙齒的情形。在〈釙的發現〉刊載幾天後,一八九八年七月二十日底下我們看到這樣的字句:
這種新放射物質確實含有強烈成分的鋇(barium),儘管如此,它的放射性仍是很大的,因此,鐳的放射性必然是巨大無比的。
一種新元素!這是令人著迷和誘人的假設——可是仍然只是假設而已。這種強烈的放射性物質暫時僅存在於瑪麗和彼埃爾的想像中,但它確實存在,它的存在十分強烈,因此這個年輕婦人有一天跑去看布蘭妮雅時,以一種強自壓抑的熱情的聲調告訴她:
我們深信從瀝青鈾礦中所抽離出的一種物質,含有我們迄今尚未察覺的一種金屬元素,分析其特性發現它近乎鉍(bismuth)。如果此一新金屬元素的存在能夠加以證實,我們打算命名為「釙」,這個名字是來自我們之中一人的祖國的名字。
這種過度的,不同尋常的放射究竟來自何處?只有一種銓釋是可能的,這些礦物質必定含有一種極微量的,遠比鈾和釷更強烈的放射性物質。
依照他們的計算――「悲觀的」計算,一如那些真正的物理學家的計算,在兩種可能性當中,他們總是採取比較不吸引人的那種,這兩個共同研究者認為此一礦石應該含有新元素最高達百分之一。他們確定那將是極微量的,假使他們事先知道所從事獵索的放射性元素,在瀝青鈾礦石所佔成分不到一百萬分之一,他們該會多麼驚訝!
選擇這名字證明這位已經歸籍法國的女子,和作為一個物理學家的瑪麗,並未丟棄她昔日的熱情。另一件事也給我們證實,甚至在「關於瀝青鈾礦中所含的新放射性物質」之論文在科學院發表以前,瑪麗曾把這份原稿送往在祖國波蘭主持農工博物館中一個小實驗室的約瑟夫.勃古斯基。她曾在那裡做過生平第一次實驗。這份報告在華沙攝影評論月刊《斯瓦特羅》(Swiatlo)約與巴黎同時發表。
瑪麗的性格與本性,無疑的,在一切重要的抉擇,也佔著絕大的因素。從孩提時代開始,這個波蘭女子就擁有一個探險家的好奇和大膽。她寧願在拉丁區孤獨的房間裡,而不喜歡住在杜魯斯基夫婦安穩的寓所。在林中漫步時,她總是選擇荒野的小徑和人跡罕至的道路。
含有鈾和釷之若干礦石(瀝青鈾礦、輝銅礦(chalcolite)、閃鈾礦(uranite),以柏克勒爾射線的放射觀點來看,它們異常活潑。在前一篇報告裡,我們之中有一人,證實它們的活動性遠超過鈾和釷,同時寫下意見,說明這種效能來自這些礦物中所含之其他極微量而又非常活潑之物質。
一八九八年七月科學院研究報告中我們讀到如下的文字:
四年前,瑪麗曾這樣寫著:
住在哥拉西爾街小公寓的生活並無改變,瑪麗和彼埃爾比往日更努力工作,這就是全部的生活。炎熱的夏季來臨時,這位年輕妻子會抽些時間到市場買幾籃水果。像往常一樣,依照居禮家的烹調法,做成果醬存到冬天使用。然後她把窗外是晒焦樹葉的幾扇百葉窗關上,把兩部自行車寄存在奧爾良車站,像其他在巴黎的幾千個年輕婦人一樣,她跟丈夫和孩子去度假。
在最危急的時刻,彼埃爾的忠告是相當重要而不容忽視的。基於她對丈夫的尊敬,這位年輕人把自己視作一個和_圖_書學徒,他是比她資深的一個物理學家,擁有比她豐富的經驗,更確切地說,他是她的主任,她的頂頭「上司」。
因此,當這項艱鉅累人的工作顯示需要合作時,一個偉大的物理學家就在瑪麗身邊,這位物理學家是她生命中的伴侶。三年前,愛情使這對傑出的男女結合在一起。愛情,同時也許是某種神秘的卓見,某種崇高的本能使得他們在一起共同工作。
彼埃爾.居禮以熱切的興趣緊跟著他妻子急速的進展。他沒有直接參與她的工作,卻時常提供意見和忠告來幫助她。鑒於她所得成果的令人驚異的特質,他毫不猶疑地暫時放棄自己結晶體的研究,而與她共同努力去尋找這種新元素。
可是它是什麼物質?在先前的實驗中,瑪麗已經查驗過一切已知的化學元素。
她跟貓兒嬉戲,吶喊、追著牠玩。她不再害怕生客,她常唱歌兒。把她放在椅子裡,她就爬到桌子上。
讓這種確定來滿足我們的好奇心和欽慕之情,我們不要期望分開這對深愛的夫婦。在他倆合力寫滿公式的筆記簿上,兩人的筆跡輪流交替,兩人幾乎在他們所有發表的學術論文上共同署名。他們寫道:「我們發現」和「我們觀察」,當他們為了事實的限制,需要區分他們之間的角色,他們採用如下動人的語句:
給科學院的第一次報告是由李普曼教授提供的,並發表在一八九八年四月十二日的研究報告中,「瑪麗.斯克羅德夫絲卡.居禮」宣佈瀝青鈾鱵(Pitchblende ore)中,也許有一種具有強烈放射能的新元素存在,這是發現鐳的第一個步驟。
如今快捷的力量加倍了。兩個頭腦、四隻手,此刻在羅孟街那間潮濕的小工作室中,尋找那尚未為人知的元素。從這時刻開始,要想區分居禮夫婦研究中各人所屬的部分是辦不到的。我們知道瑪麗已經選擇鈾線放射作為她的論文題目,她發現其他物質也具有放射性。我們知道她在探研各種礦物後,即將宣布一種具有強烈放射能新元素的存在。也就是這項結果的重要性使彼埃爾.居禮中斷了他截然不同的研究,為了和妻子一起嘗試抽離這個元素,就在那時——一八九八年五月或六月——這種合作開始了,它持續了八年之久,直到一個悲慘的意外事件毀壞了它方告終止。
……兩個鈾礦石,也即是酸化鈾與磷酸銅和鈾酸比鈾這個東西更具有活動力。這個事實十分值得令人注目,這個礦石比鈾含有更具活動力的事實,終會有使人相信的理由吧……。
在她獨一無二的生涯中,這也是獨一無二的時刻。一個外行人對研究者和他的發現擁有一種誇張的、同時是全然錯誤的概念。「發現的時刻」並不是永久存在的。科學家的工作是太微細太瑣碎了,所以成功的確信並不會像一道閃電,在他辛勞的工作中突然爆裂出來,但火花使他暈眩不已。瑪麗站在儀器之前.也許從來沒有經歷到這種突然的勝利的陶醉,這種陶醉是分布在幾天的決定性的勞苦中。瑪麗的希望使它變為熾烈,然而當她嚴密的推理頭腦,使她確信自己是在一條新物質的小徑上探索,而把這個秘密向自己的姐姐——永遠是自己的支持者——吐露時,那一定也是一個歡騰的時刻。姐妹倆不用互說一句親切的話語,她們一定又活在那令人暈眩的記憶中,在那等待,相互犧牲,充滿了夢和信仰的艱苦的學生時代中。
有件悲傷的事干擾了瑪麗對工作的沉迷。杜魯斯基一家人有意離開巴黎。他們決定定居奧屬波蘭,並在喀爾巴阡山的捷克朋替肺結核病患者設立一所療養院。分離的日子終於來臨,瑪麗和布蘭妮雅以破碎的心相互道別。瑪麗失去她的朋友和保護者,她第一次嚐到流放的感覺hetubook.com.com。
說做就做。瑪麗放棄鈾的研究,詳細研究所有已知化學物體,或為純物質或為其化合物。不久就出現了結果。另一個元素釷(thorium)的化合物,也同樣能自然放出像鈾一樣強度的射線。這位物理學家是對的,此種令人驚異之現象不僅是鈾獨具的特性,而且須要給它一種特殊的命名。居禮夫人提議取名為「放射能」,而化學元素諸如鈾和釷,凡具有此種特殊之「射光」的,吾人稱之為「放射性元素。」
那是瑪麗和彼埃爾.居禮及他們的合作者G.貝蒙共同起草,本來打算向科學院提出,並在一八九八年十二月二十六日的研究報告刊登出來,它宣布瀝青鈾礦第二種化學元素的存在。
「妳知道!布蘭妮雅,這種我不能解釋的放射是來自一種新的化學元素。這元素確實存在,我必須找到它。我們確信如此,曾經聽我們說過的那些物理學家,相信我們一定在實驗中犯了錯誤,並勸告我們要小心。但是,我確信自己並沒有錯。」
我拿八磅果子和同等重量的結晶糖。經過十分鐘沸滾之後,我用一個相當精緻的篩子過濾這些混合物。結果我弄到十四瓶很棒的完全凝固而不透明的果子凍。
八月十五日寄自歐爾
她生涯中有計劃發展的下一個歷程是攻讀博士學位,為了這個問題,她好幾星期來一直躊躇著。她必須選擇一個能提供豐碩收穫和具有創發性資料的論題,這好比一個作家在處理下一部小說主題之前猶豫不決,並探問自己許多問題的情形一般。瑪麗再次和彼埃爾閱讀有關物理方面最近的研究著作,以期尋找一篇論文題目。
「我們可以把它叫做『釙』(polonium)嗎?」
瑪麗在腦海中反覆地思考這種奧秘,而且朝著真理探索。她感覺到很快就能確定這種不可知的放射作用具有原子特性。她自問:雖然這種現象僅以鈾來作為觀察,但是,並沒有東西可以證明鈾是能放出這種輻射的唯一化學元素。為什麼其他物質不能擁有同樣能量?也許最初這種放射性在鈾中只是偶然被發現罷了,在許多物理學家心目中,它附屬於鈾元素。現在必需在別的地方來搜尋它了……。
瑪麗和彼埃爾在名為瀝青鈾礦的鈾礦石中探索這種「極活潑」之物質。它在原生狀態中顯示出遠比由其中抽離出的純氧化鈾具有四倍的放射能。但此礦石之構造業已十分確認且早日為人所熟知。因此這種新元素當屬微量的存在,否則,它不致逃過科學家們的注意以及他們的化學分析。
我們所列舉的各種理由,使我們深信此一新放射物質含有一種新元素,我們提議取名為「鐳」。
這種情形不會在這裡發生,瑪麗愈深入鑽研鈾射線,它愈顯得無先例可援,幽邈難知。它不像其他任何東西,也沒有別的東西影響它。它雖是很微弱的能量,但卻擁有一種異乎尋常的特性。
伊蓮長出第十五顆牙齒!
那是很不簡單的。精確的儀器有兩個狡黠的敵人,濕度與氣溫變化。這個狹窄工作室內的氣候,難免是敏感的靜電計的致命傷,對瑪麗的健康也不很好,可是這個並不重要,當她感到寒冷時,這位年輕婦人的防禦方法是把攝氏表上的度數寫在筆記簿裡。一八九八年二月六日,我們發現在很多公式和數字中間記著:「此處溫度六.二五度」「六度……。」瑪麗加上十個小驚嘆號以表示不服。
瑪麗的理念是單純的,就像是一種天才的成就一https://m.hetubook.com.com般。瑪麗現在所站的交叉路口,是過去好幾百個研究者——可能是他們好幾個月或好幾年進退維谷、停滯不動的地方,他們在檢查了所有的化學物體,並像瑪麗一樣發現了釷的放射作用之後,可能也將持續自問此種神秘放射現象的來源而仍然徒勞無獲。瑪麗也同樣在心中兀自疑問和詫異不已,但她的驚訝轉變成有效的行動,她已經用盡了一切顯著的可能性,現在她轉向那深不可測和無人知曉的領域裡。
雖然天氣惡劣、霪雨、泥濘,我們都很健康。伊蓮就要變成一個大女孩了。關於她的食物倒是煞費苦心,除開牛奶珍粉,她難得有規律吃東西,甚至連蛋也不吃!請妳寫信告訴我,這個年齡的孩子所合適的食品……。
伊蓮下齦長出第七顆牙齒,她能自個兒站立半分鐘。這三天來,我們把她放在河裡沐浴,她哭叫著,但是今天(第四次沐浴),她不哭了,而且雙手在水裡嬉戲著。
她預先知道自己從礦物的檢驗中有所收穫,無寧說她認為自己知道,那些不含鈾或釷的樣品統稱之為「不活潑的」,而其他含鈾和釷的則將是放射的。
瑪麗給布蘭妮雅的信 一八九八年十二月二日
做為一個年輕妻子,她整理家務,替嬰兒洗澡,把鍋子放到火爐上。而做為一個女性物理學家,她在物理學校那個簡陋寒傖的實驗室裡從事一項近代科學史上最重要的發現。
但是這兒不只一個歹徒,此一放射性主要集中在瀝青鈾礦兩個不同的化學部分中。對居禮夫婦來說,它顯示的不只一種,而是兩種新元素的存在。一八九八年七月他們能確切宣稱發現此兩種實體中之一元素。
十月十七日,兩個月後,瑪麗驕傲地寫著:
這個物理學家藉著自覺的力量已經提示自己,這種奇妙的物質一定存在。她宣佈它的存在,但那偽裝的外表需要衝破,那麼她將要經由實驗來證實這種假說,她要抽離出這種物質而且要看見它。她必須能夠肯定地宣布:「它就在這兒。」
他們開始耐心探查,採用一種他們自己發明的化學研究方法,以放射性為依據,他們把瀝青鈾礦的所有元素,以通常化學分析法加以抽離,然後計量每一種這樣得來的該物體之放射性,經過連續不斷排除,他們發現此種「異常」的放射性確實隱匿在此礦石中的某些部分,他們繼續下去,研究的範圍就被縮小。這種技巧,與警察所用的技巧如出一轍,他們搜查一個鄰近地區的房子,一家一家搜索,把歹徒隔離,然後逮捕起來。
亨利.柏克勒爾確定這些驚人的特性不須預先曝露在陽光之下,而且,此種鈾化合物置於黑暗中達數月之久,其特性仍舊存在不變。這是物理學家首次觀察的現象,也就是後來瑪麗.居禮命名為「放射能」者,可是此種放射之特質及來源仍舊是一個謎。
妳不能想像妳使我的生活變成多麼空虛。失去你們倆,在巴黎,除了我的丈夫、孩子,我別無依靠。拋開我們的住所和工作的學校,巴黎對我來說,好像不復存在。
一八九九年一月五日
「生活對我們任何一個人來說都不是輕鬆的。那有什麼關係呢?我們要有毅力,最重要的要對自己有信心。我們必須確信,我們有某方面的天賦,我們要不惜犧牲一切以達成這件事。」
為候選博士學位,她研究的第一項工作是放在計算鈾射線之「游離能量」(power of ionization)。也就是說,這是使空氣變成傳導體而使驗電器放電的能力。她運用最佳的方法,那是她所熟悉的兩位物理學家彼埃爾和傑克.居禮——研究另一現象時已經發明的方法,這方法是她實驗成功的關鍵。她技術上的裝備包括一個「游離室」和一具「居禮靜電計」和一塊「壓力電石英」。
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她有一個問題,就是要在哪裡進行這項實驗研究?各種困難因而產生。彼埃爾與物理學校校長多次商洽,幾乎沒有結果,不過允許瑪麗可以自由使用學校樓下一個小玻璃室。它原是一間儲藏室,濕氣很重,無用的機械和木料放置在那裡。只有初期的技術性設備,安樂舒適等於零。在缺乏適當的電氣裝置,基礎性科學研究所需的各種器具情形下,她很有耐心地搜尋,並找到了在這個洞穴中使用器具的方法。
她不為所動,冷靜地開始用同一物體一再計算,她十次、二十次反覆地做著,她被迫向這種證實屈服。這些礦物質裡所含的鈾和釷的成分,絕不足以證明她所觀察到的例外的放射強度。
一八九七年末,瑪麗行動的資產負債表上顯示出兩個學位,一張中學教員文憑以及發表一篇有關「鋼鐵磁氣性能」之專門論文。不久她從生育孩子中康復,重新回到實驗室。
幾星期後,第一個成果出現了。瑪麗得到確切的事實,這種令人驚異的放射強度與檢查樣品中所含的鈾量成正比。而這種放射能可以精密地算出,它不受鈾化物化學狀態,也不受外在因素,如光或氣溫的影響。
「妳應該替它取個名字」,彼埃爾對年輕妻子說,那語調彷彿是為小伊蓮選擇一個名字同樣的問題。這位昔日的斯克羅德夫絲卡小姐默默沉思一會兒,她的心飛向已經從世界地圖上抹去的自己的祖國。她依稀懷疑這件科學大事是否會在那些壓迫的國家蘇俄、德國和奧地利登載出來,她怯怯地回答:
柏克勒爾的發現,使居禮夫婦沉迷。他們自問:此種能量雖屬微小,但確實不斷從鈾化物中以放射的形態散發出來。這放射的本質究竟是什麼?這是一個令人熱中的研究題目——一篇博士論文!這個論題所以能吸引瑪麗,是因為它是一塊未經開拓的處女地。柏克勒爾的研究已是最晚近的,她知道迄今為止,在歐洲實驗室裡尚無人從事鈾射線根本性的研究,做為出發點和僅有的文獻來說,一八九六年間亨利.柏克勒爾在科學院發表的報告有所指示。它是一個大跳躍,跳入一個大冒險,一個未為人知的領域裡。
在這兩篇記錄中間——一八九八年十月伊蓮不再趴著走路;一八九九年一月五日伊蓮長出第十五顆牙齒——以及果子醬做法之後的幾個月,我們發現了另一件值得陳述的記事。
在欒琴發現X射線後,亨利.柏恩卡構想決定類似X射線之諸射線,看它是否會在光的作用下由「螢光性」物體放出。亨利.柏克勒爾對這相同的問題也發生了興趣,他研究一種「稀有金屬」——鈾(uranium)的鹽分,竟意外地發現另外一種和預期完全不同而不可了解的現象。他發現鈾鹽(uranicsalts)不在曝光之下卻能自然放射出某種不知名的射線,如果把鈾之化合物放置在一種用黑紙包裹的攝影板上,就能透過紙片在板上感光。如同X射線一樣,這些令人驚奇的「鈾」鹽能使周圍的空氣變成一個傳導體而使驗電器放電。
不管它散文體的特性——或者也為了這點——居禮夫人在值得紀念的一八九八年間所寫的紀錄,看來很值得我們引用。有些被發現寫在一冊「家庭料理」書頁空白上,記著有關鵝莓果子凍的做法: