第十五章 博士論文和五分鐘的談話

既然獻身科學,那麼是貧是富,是快樂是悲傷,是健康是多病,又有什麼關係?科學家就是為了探索和發現才來到這個世界上的,他們會不懈地探索和發現直到生命的最後一息。科學家不會與自己的事業對抗,即使遇到厭倦和反感的日子,他們的腳步也會自然而然把他們引向實驗室和儀器。

因此,在那些困難的年月中,皮埃爾和瑪麗成功進行研究,做出輝煌的成績,對此我們不必感到驚奇。隨著放射性科學的發展成長,給這門科學以生命的那對物理學家的精力在一點一點耗盡。

一八九九年到一九四年間,居裡夫婦總共發表了三十二篇科學論文。有些論文是他們夫婦倆聯合發表的,有些是單獨發表的,還有一些是與其他科學家同行聯合發表的。這些論文的題目都十分難懂,文章裡充滿了圖表、公式,讓外行望而生畏。然而,每一篇論文都代表著一次成功。我們閱讀其中重要論文的枯燥目錄時,應該想像出,其中含有多少對科學的好奇,隱藏著多少頑強的奮鬥,也富有多少天才的智慧。

《論鐳射線的化學作用》瑪麗·居裡和皮埃爾·居裡,一八九九年。

《論放射性鋇的原子量》瑪麗·居裡,一九年。

《新發現的放射性物質及其放射的射線》瑪麗·居裡和皮埃爾·居裡一九年。

《論鐳鹽產生的誘導放射性》皮埃爾·居裡和安德烈·德比爾納,一九一年。

《鐳射線的生理作用》皮埃爾·居裡和亨利·貝克萊爾,一九一年。

《論放射性物質》瑪麗·居裡和皮埃爾·居裡,一九一年。

《論鐳的原子量》瑪麗·居裡,一九二年。

《論時間的絕對度量》皮埃爾·居裡,一九二年。

《論誘導放射性和鐳射氣》皮埃爾·居裡,一九三年。

《論鐳鹽自然釋放的熱量》皮埃爾·居裡和安·拉伯德,一九三年。

《放射性物質研究》瑪麗·居裡,一九三年。

《論溫泉水溢出氣體的放射性》皮埃爾·居裡和安·拉伯德,一九四年。

《鐳射氣的生理作用》皮埃爾·居裡、查爾斯·布沙爾、弗·巴爾塔扎德,一九四年。

起源於法國的放射性科學很快便征服了其他國家。從一九年起,許多由偉大人物簽名的信件投遞到拉赫芒德路的實驗室來,有來自英國、德國、奧地利、丹麥等國的信件,大家都希望提供資料。居裡夫婦因此保持著與許多名人的通信,其中有威廉·克魯克斯、維也納的蘇伊斯教授和博爾茨曼教授、丹麥探索者保羅森等。鐳之「父母」向同行們慷慨提供解釋和技術上的忠告。在若干個國家裡,研究人員研究未知放射性元素成風,希望做出新的發現。這是一輪成功的追求,科學家們先後發現了新釷、放射性釷、鍰、鏷、和放射性鉛。

一九三年,拉姆齊和索迪這兩位英國科學家證明,鐳能不斷放出少量氣體:氦氣。這是首次證明原子衰變的例子。稍後,盧瑟福和索迪在英國引用瑪麗·居裡早在一九年發表的《放射過程衰變理論》,以其中的假說為基礎,證明放射性元素儘管有時看似不可改變,卻處在自然演化過程中,衰變速度越快,放射性「活動」便越強。

皮埃爾·居裡後來寫道:

這是元素衰變的準確理論。它與煉金術士理解的概念不同。無機物質必然在時間的長河中依照永恆的規律不斷地衰變著。

鐳真是不可思議的元素!提純成氯化鐳,它看上去是一種沒有光澤的白色粉末,能讓人錯當成廚房用的食鹽。但是,人對它的性質認識越多,就越感到驚奇。居裡夫婦是通過鐳的輻射發現到它的,其輻射強度超過了所有預測值,竟然比鈾的輻射強度大二百萬倍。鐳的射線已經得到仔細的科學分析和研究,並被分成三種不同類型,它們能穿過最不可能通過光線的材料,當然通過後會發生強度變化。只有厚厚一層鉛才能擋住這種看不見的射線。

鐳有自己的影子,有自己的幽靈。這種元素能自然產生一種特殊的氣體,稱作鐳射氣。這種氣體也具有放射性,但是,儘管把它密封在玻璃試管裡,它也要按照嚴格的規律進行自我毀滅。能夠證明,許多溫泉水裡就有這種射氣。

鐳還有一個特性,那就是它能自然發出熱。這個特性似乎違背了不可動搖的物理學基礎。鐳每小時發出的熱量足以融化與之體積相當的冰。如果將鐳與外界冷環境隔絕,它就能升溫,能比周圍空氣溫度高出攝氏十度以上。

鐳幾乎無所不能。它能透過黑紙讓照相底板感光,能使空氣變成導體,使一定距離外的驗電器動作,能使裝鐳的玻璃容器變色,成為紫色或淡紫色,能一點一點將包裹它的紙或棉花變成粉末。

我們已經看到,鐳能發光。

瑪麗曾寫道:

白天看不到它發出的光,但它發出的光在昏暗的光線下就能看到。黑暗中,一丁點鐳發出的光就十分明亮,足可藉著這光線讀書。

鐳似乎對自己了不起的天賦並不滿足,還能使許多不能自然發光的物體發出磷光。

金剛石就能因靠近鐳而發光:鐳的作用可使金剛石發出磷光,可借此辨認真假金剛石。假金剛石在鐳的作用下發光極弱。

最後,鐳的射線具有「傳染性」,就像持久不變的香味,也像一種傳染病。物品、植物、動物或人靠近裝有鐳的試管後,便立刻具有了「放射性」,並可用靈敏的儀器測出來。這種傳染性是皮埃爾·居裡和瑪麗·居裡每天都需要抵抗的敵人,因為它能干擾精密實驗儀器的測量結果。

瑪麗曾寫道:

研究強放射性物質,必須採取特殊預防措施,這樣才能連續進行精密測量。化學實驗室的各種物體,以及做物理實驗用的儀器,在很短時間內就帶有放射性,能透過黑紙使照相底板感光。屋子裡的空氣、灰塵,身上穿的衣服,一切都有了放射性。屋子裡的空氣成了導體。我們工作的實驗室裡,這種麻煩達到了嚴重的地步,我們無法讓任何儀器完全受到隔離。

居裡夫婦去世後很久,他們的工作筆記本仍然呈現出這種神秘的「放射性」,結果,三四十年後,其「活躍放射性」仍然能影響測量儀器。

放射性、產生熱量、生成氦氣和鐳射氣,自身衰變——這已經遠遠偏離了惰性物質理論和原子不變的理論!五年以前,科學家還相信,我們的宇宙是由確定的物質構成的,元素永遠不會改變。現在我們卻看到,每過一秒鐘,鐳的微粒就以強大的能量射出氦氣原子。瑪麗把這種微小而驚人的爆發稱作「原子激烈衰變」。爆發後的殘餘物是射氣原子,它能衰變成另一種放射性物質,然後繼續衰變下去。因而,放射性元素構成一個奇怪而殘酷的家族,其中每一個成員都自然由母物質衰變而來:鐳是鈾的「後代」,釙是鐳的後代。這些物質每一瞬間都在產生,也在按照永恆的規律自我毀滅,每一種放射性物質都在永遠不變的「時間」內失去其一半物質,稱作半衰期。鈾的半衰期是幾十億年,鐳的半衰期是一千六百年,鐳射氣的半衰期是四天,這種射氣的「後代」半衰期只有幾秒鐘。

物質雖然表面看上去是靜止的,但內部卻包含著產生、碰撞、殺戮和自殺。物質內部的激烈變化受無法調和的命運支配,包含著生與死。

這便是發現放射性所揭示的事實。哲學家只得改寫其哲學,物理學家也只好改寫其物理學。

鐳最迷人的奇跡是能為人類造福。鐳是人類的盟友,能幫助人類對付一種凶殘的疾病:癌症。

一九年,德國科學家沃克霍夫和吉塞爾共同宣佈,這種新元素有某種生理效用。皮埃爾·居裡不顧危險,立刻應用這種技術,用鐳在自己胳膊上做實驗。他的胳膊上出現了傷痕,他感到喜悅。他密切觀察著傷痕的發展。在一篇寫給科學院的報告中,他平靜地描述自己觀察到的症狀。

射線作用後,皮膚上有六平方厘米的表面發紅,就像燙傷一樣,不過皮膚並沒有疼痛感,或者說幾乎沒有痛感。幾天之後,發紅的區域沒有擴大,顏色漸漸變深。到了第二十天,開始結痂,變成需要包紮的傷口。到了第四十二天,邊緣重新開始生成表皮,逐漸向中心生長,射線作用後第五十二天,仍然有一平方厘米的傷口,呈灰色,表明深層肌膚有壞死。

我願意補充一點,居里夫人挪動一個裝有幾十毫克強放射性物質的密封試管,儘管試管裝在一個薄金屬盒子裡,但她仍然受到了類似的燒傷。一次持續時間為不足半小時的作用,可在十五天後產生一片紅斑,留下與皮膚燒傷類似的水皰,需要十五天以上才能痊癒。

這些事實表明,傷口癒合期與射線強度和作用時間有關。

除了這些真實的效果外,我們在實驗過程中處理放射性很強的產物時,雙手受到不同程度的影響。雙手一般會脫皮,拿過裝有強放射性產物的試管後,手指末端變得僵硬,有時非常疼痛。我們兩人中的一人指尖發炎,持續了大約兩個星期,最後是脫皮,直到兩個月後,疼痛還未徹底消失。

亨利·貝克萊爾把一個裝著鐳的玻璃管放在背心口袋裡,結果也不情願地受了燒傷。他又吃驚又憤怒,匆匆趕到居裡夫婦那裡,訴說自己的不幸,告他們這個可怕「孩子」的狀。最後他做了個結論說:「鐳這個東西,讓人愛,也招人煩。」

接著,他連忙把這次並非自願受試的結果記錄下來,與皮埃爾的觀察結果一併發表在一九一年六月三日的《論文集》中。

射線的這種驚人能力讓皮埃爾大受觸動,他便利用動物研究鐳的作用。他還與兩位高級醫師進行合作,這二位醫師是布沙爾教授和巴爾薩澤教授。沒過多久,他們便確認,鐳可以破壞疾病細胞,能用來治療幾種腫瘤和某些種類的癌症。這種療法稱作居裡療法,後稱作放射療法。幾位法國開業醫生最先使用這種療法治療病人獲得成功。這些醫生有:道羅斯、威卡姆、多米尼西、德格賴斯等人。他們用的裝有鐳射氣的試管是從瑪麗·居裡和皮埃爾·居裡那裡借來的。

瑪麗亞曾寫道:

鐳對皮膚的作用是由聖路易斯醫院的道羅斯醫生研究的。鐳在這方面的使用結果令人鼓舞,皮膚受它作用破壞後,重新長出來成為健康的皮膚。

鐳是有用的,而且用處極大。

我們可以猜想到這種發現的直接後果。提取這種新元素不再僅僅具有實驗意義,它已經變成不可或缺的有益材料。制鐳工業就要誕生了。

皮埃爾和瑪麗關心著這一工業的創建,沒有他們提供的建議,這種工業就不可能創建起來。他們用自己創造的方法,在物理學校後面那個棚屋裡處理八噸瀝青鈾礦渣後親手提取出了第一克鐳,這主要出自瑪麗之手。漸漸地,鐳的特性激發出應用方面的想像,這對夫婦找到了贊助,要組織大規模生產了。

在中央化學產品公司的安德烈·德比爾納領導下,大批處理礦石的工作開始了。該公司同意,以非贏利方式搞這項工作。一九二年,科學院撥給居裡夫婦二萬法郎貸款,「用於提取放射性物質」。他們立刻著手工作,一次處理五噸礦石。

一九四年,一位精明而大膽的法國實業家阿麥特·德·李斯勒有意設立一家制鐳工廠,為醫生治療惡性腫瘤供應產品。他為皮埃爾和瑪麗提供了一個工廠附屬實驗室,在狹小的棚屋裡不能做的實驗就可以在這裡做了。居裡夫婦與弗·豪德平、雅克·丹納等人合作。阿麥特·德·李斯勒委託雅克·丹納負責提煉這種貴重物質。

瑪麗從來沒有離開過她提取的第一克鐳。後來,她把這一克鐳贈給了她的實驗室。這一點點物質代表了她頑強的努力,除此之外並不具有其他價值。等到那間棚屋被拆除,居里夫人也不在人世時,這一克鐳仍然是她偉大工作的輝煌象徵,是兩個人一生中英勇時期的象徵。

後來提取出的鐳具有不同的價值,那是商業上的價值。正式出售的鐳是世界上最昂貴的物質:在最初生產的幾年裡,估計每克鐳的銷售價格為七十五萬金法郎(1)。

如此貴重的材料自然值得評述。一九五年一月,一種名叫《鐳》的期刊出版了第一期,該期刊專門登載關於放射性產品的文章。

鐳得到了一種商業特徵,既有市場價值,也有其出版物。阿麥特·德·李斯勒的工廠信紙上,不久便改用了大字印刷的信頭:

鐳鹽——放射性物質工廠

電報地址:馬納河畔諾戎市,鐳

幾個國家的科學家做出富有成果的研究;一個新門類的工業創建起來;一種神奇的治療方法初步得到試用,這些成就的取得,完全仰賴於一位年輕的金髮女子在一八九七年做出的決定。這位女子懷著強烈的好奇心,將貝克萊爾對射線的研究作為自己的論文題目,後來她猜到存在一種新的物質,並與丈夫共同努力,證明這種物質的確存在,還分離出純淨的鐳。

一九三年六月二十五日,這位年輕女子登上一個隱蔽的旋轉樓梯,走進巴黎大學名叫「學堂」的一間小教室,站在黑板前面。瑪麗開始做論文後,五年時間過去了。在此期間,她投身一項巨大的發現,由於沒有時間整理材料,只好一再推遲博士考試。今天她站在了主考官面前。

她已經按照慣例,將自己的論文《放射性物質研究——斯科洛多斯卡·居里夫人撰寫》交給了李普曼先生、布提先生、穆瓦松先生,供審閱。她竟然破例買了件黑色絲毛混紡的新衣服穿在身上——這簡直令人難以置信!真實情況是,布羅妮婭前來巴黎旁聽這次論文答辯,她說妹妹身上磨得發亮的衣服穿著太丟人,硬拉她去了一家服裝店。跟店員討價還價的是布羅妮婭,她揣摩衣料,決定哪些地方應做修改,根本不顧妹妹心不在焉的陰沉臉色。

不知兩姐妹是否還記得,整整二十年前,在一八八三年那個明媚的六月份,為了讓瑪麗參加另一個重要活動,布羅妮婭曾為妹妹穿衣服。那是個嚴肅的早晨,小瑪妮西婭身穿黑衣,在克拉科夫斯基大道上那所中學裡,從一位俄國官員手中接過金獎章……

居里夫人站得很直,她的金髮梳向腦後,挽成一個髮髻,露出蒼白的面孔和飽滿的額頭。面孔上有幾道細細的皺紋,這是她打勝一場戰役後留下的痕跡。許多物理學家和化學家都聚集到這間灑滿陽光的屋子裡,因此不得不加放了一些椅子。她要談到的研究異常誘人,因此吸引來眾多科學家。

老居裡大夫、皮埃爾·居裡和布羅妮婭也坐在教室後面,與旁聽的學生們擠在一處。在他們附近有一群嘰嘰喳喳的年輕女孩子,她們是賽弗爾學校的女生,來這裡為的是給她們的老師喝彩。

三位主考官身穿晚禮服,坐在一張長長的橡木桌子後面。他們輪流向應試者提各種問題。瑪麗以溫和的聲音回答著布提先生、穆瓦松先生、李普曼教授的問題。穆瓦松先生蓄著動人的鬍鬚,彷彿是他永恆的特徵。李普曼教授是她的第一位導師,表情裡帶著微妙的鼓勵。瑪麗時而在黑板上畫出一種儀器的設計,有時用粉筆寫下一個關鍵公式。她用枯燥的技術語言解釋自己研究的結果,用的形容詞也十分平淡。但是在周圍老老少少的科學家頭腦中,她的描述卻激起了一種根本的變化。瑪麗冷靜的話語化作一幅令人激動的輝煌圖畫:這是本世紀最偉大的發現。

科學家不重視口才和評論。主考官們在科學院向瑪麗·居裡頒授博士學位的時候,也用了樸實無華的詞語,三十年後重讀這些極其簡單的詞語,卻能體會到其中深刻的感情價值。

主席李普曼先生用莊嚴的套話宣佈:

「巴黎大學授予你物理學博士學位,評語是『極其優秀』。」

聽眾發出了這種場合難得聽到的掌聲。再次平靜下來後,他以老學者謹慎的聲音簡單補充了一句友好的致辭:

「夫人,我代表全體主考人祝賀你。」

嚴格的考試,簡樸莊嚴的儀式。所有天才的研究者和盡心盡力的工作者都受到同樣對待,絲毫也不可笑。這種活動有其獨特的風格和莊嚴。

在提交博士論文之前,也在法國和海外開發出工業制鐳技術之前,皮埃爾·居裡和瑪麗·居裡做出一個決定。這個決定他們並沒有過多考慮,但是卻對自己今後的生活產生了巨大的影響。

瑪麗從瀝青鈾礦中提取純淨鐳的過程中,發明了一種技術,並創造了一種製造工藝。

自從鐳的治療功效為人瞭解以來,人們便到處尋找放射性礦物。許多國家制定了開採計劃,此風在比利時和美國尤甚。但是,這些工廠的工程師只有瞭解提取純淨鐳的工藝秘密才能生產這種「奇妙的金屬。」

一個星期日的早上,郵差送來一封美國來信。皮埃爾仔細閱讀過後,把信重新疊好,放在桌子上。這位科學家與妻子談論了其中的內容。

「我們必須稍稍談一下我們的鐳,」他口吻平靜地說,「這個工業會有很大的發展,這一點現在已經確信無疑了。最近對惡性腫瘤的治療已經收到成效,不出幾年,整個世界都需要鐳。剛才收到的這封信是美國布法羅寄來的,這些美國技術人員希望制取鐳,要求我們提供信息。」

「那有什麼呢?」瑪麗對這個話題不感興趣。

「是這樣的,我們面臨著兩種選擇。一種是毫無保留地公佈研究結果,其中也包括提純工藝……」

瑪麗不經意地做了個表示贊成的手勢,喃喃道:

「當然該這樣。」

「另一種選擇呢,」皮埃爾接著說,「就是堅持對鐳的『發明』權益。如果做出這種選擇,就需要在公佈加工瀝青鈾礦的詳細資料前,取得這種技術的專利,以便保證我們在全世界制鐳工業中的權益。」

他以客觀態度說明他們目前的形勢。他說出「專利」和「保證我們的權益」這兩個不大熟悉的字眼時,口吻中本能地帶著一絲難以察覺的輕蔑。

瑪麗思索片刻後說:

「不可能。這是違反科學精神的。」

皮埃爾緊張的神色舒緩了。為了對得起良心,他繼續談論道:

「我也是這看法……不過,我不想輕率做出這個決定。我們的生活十分艱苦,未來也沒有改善的前景。我們有一個女兒,也許還會再生育孩子。這個專利對於孩子們和我們將意味著大量的金錢,那將是一筆財富,肯定能讓我們過舒服日子,可以從此不再艱苦度日……」

他輕輕笑了一聲,提到他唯一不忍放棄的東西:

「我們還能得到一個好實驗室。」

瑪麗的眼神變得堅定起來。她冷靜思考著謀求物質補償的想法,但立刻拒絕了。

「物理學家從來要原原本本發表自己的研究過程。如果我們的發現具有商業前景,那也純屬偶然,我們千萬不能從中牟取利益。再說,鐳要用於治療疾病……我不可能借此牟利。」

她並不想努力說服丈夫。她猜想丈夫僅僅出於謹慎才談論專利的事情。她口吻非常堅定,表示的正是兩人共同的感情,那是科學家應有的正確觀念。

沉默片刻後,皮埃爾重複說出瑪麗那句話:

「不可能。這是違反科學精神的。」

他感到內心平靜了,補充了一句話,彷彿為一個無關緊要的問題做出結論:

「今晚我給這些美國工程師寫封回信,把他們要的信息告訴他們。」

二十年後,瑪麗寫道:

皮埃爾·居裡取得我的同意後,做出了決定。我們不能從自己的發現中獲益。我們不申請專利,而且毫無保留地公佈了我們的研究結果,也包括制取鐳的工藝。另外,我們向感興趣的人們提供了他們所需的全部信息。這對制鐳工業是大有益處的,他們可以在法國和其他國家自由發展,向科學家和醫生供應所需產品。迄今為止,制鐳工業所用的提取方法,仍然是我們提供的,幾乎沒有做出什麼修改。

作為紀念品,「布法羅自然科學學會」贈送我一本美國制鐳工業發展的出版物,裡面附有皮埃爾·居裡在一九二年到一九三年間完整回答美國工程師問題的回信複印件。

那個星期日,他們在短暫交談之後僅僅一刻鐘,皮埃爾和瑪麗便騎上自己心愛的自行車,穿過讓提利的大門,快速蹬著車子,駛向克拉瑪特的樹林。

他們在貧窮和富有之間做出了最終選擇。那天晚上,他們回到家的時候疲憊不堪,懷中抱著從田野中採摘的兩束野花。

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(1) 七十五萬金法郎:合十五萬美元。

《居里夫人傳》