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信息科学公选课案例导入:世界上第一位两次诺贝尔奖获得者——居里夫人

已有 628 次阅读 2021-3-3 15:47 |个人分类:信息科学原理|系统分类:科研笔记

案例导入:世界上第一位两次诺贝尔奖获得者——居里夫人

“科学-技术-经济-社会”是一个相互联系、相互作用的复杂动力学系统: 社会的进步不断提出新的需求,推动着科学去探索和发现相应的理论; 新的科学理论指导相应的技术得到发展,不断创造新的生产工具;工具与劳动者相结合就形成了一定的社会生产力,生长出相应的经济形态;这种经济则以自己的产品和生活方式来满足社会进步的需求。因此,科学、技术、经济、社会就是在这样的动态演进过程中发生和发展起来的。

——钟义信

坐上时光穿梭机,进入爱希丽时光隧道,一起跟随居里夫人开拓原子能时代~

时间:1867年11月7日   地点:波兰王国.华沙市

1867年11月7日,俄国沙皇亚历山大二世(1818-1881)统治时期的波兰王国华沙市,一个叫玛丽亚.斯可罗夫斯卡的小女孩出生了(现在大家都尊称她为居里夫人)。她的父亲乌拉狄斯拉夫.斯可罗多夫斯基是一位中学数学教师,母亲布罗尼斯洛娃.柏古斯卡.斯可罗多夫斯卡是女子寄宿学校的校长。玛丽亚在家排行第五,有三个姐姐一个哥哥,即苏菲、布罗妮施拉娃、海伦娜和约瑟夫。

1868,玛丽亚1岁时,父亲斯可罗多夫斯基任诺佛普基公立中学副督学,母亲体弱,患肺病,不得不辞去校长职务,并全家搬离了弗瑞达路那套已经住了八年的屋子。

1873年,玛丽亚6岁,父亲被俄国当局降职降薪,为了贴补家用,在家收寄宿生,辅导学业,最初只有两三人,后增至十人,玛丽亚进入私立寄宿学校,西科尔斯卡女士任校长。

1876年,9岁时,玛丽亚大姐苏菲因患斑疹伤寒去世。

1878年,11岁时,玛丽亚母亲罗尼斯洛娃因长期患肺病去世。

1881年,14岁的玛丽亚离开寄宿学校,转入俄国人管理的公立中学校。当年俄国沙皇亚历山大二世被刺,亚历山大三世(1844-1894)即位。

1882年,玛丽亚15岁,法国青年学者比埃尔.居里(1859年5月15日出生,时年23岁)受聘于巴黎市理化学校,任物理实验室主任。他与胞兄雅克.居里共同发明居里静电计。

1883年,玛丽亚所在的公立中学德文教师巴斯特.麦丁、学监梅叶女士顽固地执行俄国当局地民族压迫政策。6月毕业后,玛丽亚去波兰南部乡间亲戚家度假,甚至和小伙伴越境去加里西亚丛山中游玩时才能大声说波兰语,放声唱波兰歌。

1884年,玛丽亚回到华沙,在城内担任家庭教师,并参加了波兰爱国青年定期秘密聚会的“流动大学”听课做科学实验,并担任扫盲工作。

1886年,为资助二姐布罗妮施拉娃前往巴黎深造(华沙大学不收女生),她到普罗克、斯茨初基、索波特担任家庭教师,并同时为自己升学积攒费用。

1891年,24岁的玛丽亚选择去巴黎求学,9月她来到巴黎,11月,进入索尔本(即巴黎大学)理学院物理系。

1893年,26岁的玛丽亚通过了物理学学士学位考试,从华沙获得“亚历山大奖学金”六百卢布,解决了自己的经济困难,并得以继续在法国深造。

同年,比埃尔.居里发明不用砝码的精确天平——居里天平。10月,英国物理学家汤姆生(克尔文勋爵,1824-1907)渡海访问居里。

1894年,27岁的玛丽亚接受国家工业促进委员会有报酬的研究钢铁磁性的任务,以补充学习费用的不足。4月,经波兰学者、瑞士福利堡大学物理学教授约瑟夫.科瓦尔斯基的介绍,与比埃尔结识,以便利用居里领导的设备较好的实验室。7月,玛丽亚通过数学学士学位考试。收到比埃尔.居里的论文《论物理现象中的对称原理:电场和磁场的对称性原理》。比埃尔.居里发现顺磁质的磁化率与绝对温度(T)成反比,初称居里定律。后在1907年经法国物理学家韦斯进一步研究,予以精确化,命名为居里——韦斯定律,方程:X=C/(T-Q)铁磁物质的转变温度称为居里点(Q),达到此温度,失去铁磁性,呈顺磁性。

同年,俄国沙皇尼古拉二世(1868——1918)即位。

1895年,3月,比埃尔.居里(36岁)通过博士学位考试,论文题目为《在各种温度下物质的磁性》,并升任理化学校教授。4月,玛丽亚.斯科洛夫斯卡的论文《铀和钍的化合物之放射性》,由李普曼宣读于科学院。7月26日,玛丽亚与比埃尔.居里在巴黎郊区梭镇结婚,改名为玛丽.居里,任女子中学教师。12月,维尔茨堡大学校长、德国物理学家伦琴(1845—1923)发现X射线,提出《关于一种新射线的初步报告》等三篇研究报告,此射线按惯例称为“伦琴射线”,但后来统称X射线。

1896年,3月,法国物理学家柏克勒尔(1852——1908)研究铀盐,发现铀的放射性,时称柏克勒尔射线。8月,玛丽通过大学毕业生担任教师的职称考试,得到理化学校校长舒曾伯格(1827——1897)的支持,玛丽谋得职位,在该校物理实验室工作,与比埃尔(实验室主任)共事。瑞典化学家诺贝尔(1833——1896)去世。

1897年,发表论文《回火钢的磁化作用》。9月12日,长女伊雷娜.居里出生。同年,比埃尔.居里的母亲去世。

1898年,31岁的玛丽发现钍的放射性,于此同时,德国化学家施密特(1865——1949)也独立有此发现。7月,居里夫妇向科学院提出《论沥青铀矿中的一种放射性新物质》,说明发现新的放射性元素84号,比铀强400倍,类似铋,居里建议用自己的祖国波兰的名字构造这个新元素的名称Polonium。

之后,居里夫妇密切合作,共同研究,建立勒最早的放射化学工作方法。同年12月,居里夫妇和同事贝蒙特向科学院提出《论沥青铀矿中含有一种放射性很强的新物质》,说明又发现新元素88号,放射性比铀强百万倍,命名为镭元素(Radium)。之后,玛丽.居里关于发现新元素的Polonium的报告,用波兰文在华沙《斯维阿特罗》画报月刊上发表。

1899年,经过法国科学院通讯院士,维也纳大学地质学教授绪斯(1831——1914)建议,由维也纳科学院交涉,得到奥地利政府馈赠,从所属捷克圣约阿希姆斯塔尔矿领到沥青铀残渣一吨,供提炼纯镭之用。玛丽在研究镭时,发现在射线作用下空气中有臭氧生成,并注意到射线可以使玻璃和瓷器赋色,这就导致辐射化学的建立,研究辐射所引起的化学反应。

此外她还把镭分给卢瑟福(原子物理学家,1859—1937)、柏克勒尔、威拉得(1860-1934),保尔生等科学界、医学界友人使用。后来卢瑟福发现了镭射气、钍射气,即放射性惰性气体氡(Radon),卢瑟福根据放射性辐射贯穿本领区分为α射线、β射线及ϒ射线。

德国的唐恩(1848—?)也于次年发现了镭射气,德国物理学家埃尔斯特(1854-1920)和盖特尔(1855—1923)发现发射粒子的衰变定律。

10月,比埃尔得学生、化学家德比尔纳(1874——1949)用氢氧化铵与稀土yuansu 共同沉淀分离出沥青铀矿中所含有的第三种新的放射元素锕(Actinium),后来他也加入到提炼纯镭的工作。

发表论文《感应放射性研究》(合作者,德比尔纳)、《镭射线的化学作用》、《在放射作用中同时引起的电荷》

1900年,玛丽发表论文《论放射性钡化物的原子量》,同年居里夫妇在巴黎国际物理学会上宣读论文《论新放射性物质及其所发射线》。

1901年,居里夫妇发表论文《论放射性元素》。比埃尔.居里与德比尔纳合作发表论文《论镭盐引起的感应放射性》,他还和柏克勒尔合作发表论文《镭射线的生理作用》。

同年,瑞典科学院诺贝尔奖金委员会开始按照诺贝尔遗嘱办理奖金颁发事宜。德国物理学家威廉.伦琴由于发现X射线获得首届物理学奖。

1902年,经过三年九个月的提炼,居里夫妇从数顿残渣中分理处微量(一分克)氯化镭RaCl2,测得镭原子量的精确数为226。玛丽发表论文《论镭的原子量》,与此同时比埃尔的学生郎之万(1872-1946)开始从事磁学研究。德国化学家麦克华特独立发现Polonium。俄国化学家门捷列耶夫(1834-1907)到实验室参观访问,共同探讨放射性问题。

1903年,36岁的玛丽向索尔本大学(巴黎大学)提出博士论文《放射性物质的研究》,获理学博士学位。比埃尔发表论文《论感应放射性及镭射气》,比埃尔及其合作者拉博德的论文《论镭盐自动释放的热量》,他们注意到镭的化合物不断发热,每克镭每小时发热一百卡。

同年10月10日,鲁迅以笔名自树在东京出版社《浙江潮》月刊第八期上首次发表介绍镭的文章《说鈤》(Radium)并把居里翻译为“古篱夫人”。

12月,瑞典科学院诺贝尔奖金委员会宣布把本年度诺贝尔物理学奖授予亨利.柏克勒尔和居里夫妇,以奖励前者发现天然放射性,后者对天然镭放射现象所进行的研究。

1904年,《镭》杂质创刊,主编为比埃尔学生丹讷(1872-1935);比埃尔和生物学家布沙尔(1837—1915)(巴尔塔沙尔)的论文《镭射气的生理作用》,为后期居里疗法(镭疗法)奠定了基础。同年,他与拉博德德论文《论温泉所发气体的放射性》。夏季,比埃尔风湿病发作,在家收到了法国公司转交来的瑞典诺贝尔奖奖状、奖章和奖金(折合七万法郎)10月,在索尔本大学校长李亚尔德推荐下,比埃尔受聘为该校理学院新设物理学讲座正式教授。11月,玛丽任索尔本大学理学院物理实验室主任。12月,此女艾芙.居里出生。

1905年,6月居里夫妇前往斯德哥尔摩瑞典科学院,履行诺贝尔奖金获得者须亲自前往领奖并做学术讲演的规定。7月,比埃尔当选法兰西科学院院士。

1906年,4月19日,比埃尔被运货马车撞压致死,享年47岁。玛丽谢绝教育部提出的以已故居里教授遗孀身份领取国家抚恤金办法。5月,玛丽受聘于索尔本大学理学院,接替比埃尔奖授物理学课程,年薪1万法郎,7月,郎之万在《每月评论》发表“居里先生著作简介”。11月,玛丽开始主讲“电与导电材料关系的现代理论”。

1907年,玛丽接受了五六个研究生,并接收卡内基奖学金的三名研究名额。提炼得到纯氯化镭,并测得原子量为226。

和郎之万、沛翰(1870—1942)等合办儿童学习班,指导伊雷娜.居里、弗兰西.佩韩等科学家的子弟约八九人的学习,前后办两年,郎之万教数学,玛丽教物理,佩韩教化学,亨利.穆敦教博物,佩韩夫人等教文史。

1908年,为郎之万撰写的《比埃尔.居里著作集》撰序,该书于同年在巴黎出版,玛丽也晋升为教授。

1909年,德文论文《镭的原子量》发表于《放射性和电子学年刊》第三十八卷。伊雷娜.居里入正规学校读书。

1910年,比埃尔.居里父亲欧仁. 居里大夫去世。

和德比尔纳合撰论文《论钋》发表于《镭》杂志。同年,《论放射性》两卷出版。

提炼出纯镭元素,测定到各项物理化学性质,还测定氡(Radon)和若干其它元素的半衰期,整理出放射性元素蜕变的系统关系。

9月,参加在比利时布鲁塞尔举行的放射学会议,普朗克、爱因斯坦、卢瑟福、郎之万均出席。

发表《放射性系统表》。受命制备21毫克金属镭,封存于小试管,存放于巴黎国际度量衡标准局。

1911年,竞选法拉西科学院院士,以一票之差落选。10月,参加在布鲁塞尔举行的第二次索尔维量子学会议。12月,瑞典科学院诺贝尔奖金委员会宣布以本年度化学奖授予玛丽.居里,以奖励她海岸镭、钋元素的化学性质,推进了化学研究。妹妹布罗妮施拉娃和长女陪她前往斯德哥尔摩领奖。

1912年,接见波兰教授代表团,同意指导在华沙建立的放射学实验室。12月,因病住院,前往索尔本大学避暑地法国西部海峡拉古埃斯特休养,同年发表论文《放射性的测量和镭的标准》发表于《物理学杂志》第二期。

1913年,接受肾手术,受英国友人艾尔敦夫人邀请,去英国休养。参加不列颠学会在伯明翰举办的会议,再次会见卢瑟福。发表论文《放射性物体的照射》,前往华沙揭幕发射学实验室。

1914年,在巴斯德研究院院长罗医师的建议下设立镭学研究所,其生物学和居里疗法实验室,即居里楼落成,担任研究院理事会理事。在《每月评论》发表论文“放射性元素及其分类”。

7月第一次世界大战爆发,把价值高昂的实验用镭一克(时值一百万法郎,十五万美元)密封入五十磅重铅罐中秘存银行保险库。接受法国妇协(法国红十字会)委托,负责放射部工作,指导各地X射线照相工作,配合战地救护。

1915年,从索尔本物理学实验室迁入镭学研究院放射学实验室,奔波国内外各地,指导十八个战地医疗服务队。

1916年,在镭学研究院为卫生院开设辐射学速成课,教医生学会寻找人体中异物(弹片)位置的信方法,受协约国军方赞许。接受19岁的大女儿伊雷娜以及马施.克莱因(后来的比埃尔.韦斯夫人)等为助手。

1917年,和郎之万、佩韩等会见英国友人卢瑟福、布里奇(皇家海军中校)等,后者代表英过政府参加英法联合委员会,经法国转赴美国商讨三国军事科学协作方案。同年美国参战。

1918年,向军需部放射物质委员会报告放射性元素及其原理和应用问题,前往意大利北部视察放射性物资资源。伊雷娜.居里担任委任助手。继续为军队训练X光照相技术人员,包括为参战美军军医开办训练班。11月,第一次世界大战结束,协约国获胜。波兰恢复独立。

1919年,重返镭学研究院,指导实验室工作,再度接受各国选送来要求培养的人员,以及各地私人团体以及个人请求指导的研究人员。

1920年,法国财阀亨利.德.洛特柴尔德子爵倡议建立居里基金会,并开始拨款支持镭学研究院。5月,美国纽约妇女杂志《描述者》总编辑麦隆内夫人(?-1943)采访居里夫人,回国后即发动美国妇女和人民捐款协助居里夫人解决实验研究缺乏镭的困难问题。

1921年,根据战时笔记整理的《放射学和战争》,在巴黎出版。3月8日,接见北京大学校长蔡元培,当时蔡元培出国考察途中抵达巴黎,邀请居里夫人道北京大学讲学,居里夫人答称:“此次不能往,当于将来暑假谋之”,终未成行。5月,母女三人渡海赴美,接受美国玛丽.居里镭基金募捐委员会“玛丽.居里委员会”所赠送的镭一克(时价美元十万),赠送仪式于20日在华盛顿白宫举行,由美国总统哈定主持。然后又到费城,接受新钍五厘克,玛丽则以自己最初使用的压电石英计赠美国哲学会。同年,论文《论同位素学和同位元素》在巴黎出版。

1922年,2月,当选为巴黎医学科学院院士。5月,应第一次世界大战后建立的世界国家组织国联秘书长埃里克.德拉蒙德爵士根据国联理事会的决定发出的邀请,参加上年设立的国际文化合作委员会,初任委员,后当选为副主席,为此,经常去日内瓦出席会议。

1923年,患白内障并手术,为《英过百科全书》撰写词目。撰写《比埃尔.居里传》(110页,1924年出版)。应美国纽约妇女杂志《描述者》总编辑麦隆内夫人邀请写生平概要。

1924年,索尔本大学举行纪念会,庆祝发现镭25周年,3月,德比尔纳发表《纪念发现镭25周年》于《化学和工业》。法国政府,以挥赠予居里夫人四万法郎。岁末,接受郎之万所介绍的学生弗里德里克.约里奥(1900-1958)参加实验室工作,做研究助手,之前约里奥在普瓦泰炮兵学校,以少尉衔参加奥伯维耶工程。

1925年,玛丽回到华沙,为镭学研究院奠基,担任名誉主任。当时在巴黎大学就读的我国翻译家王维克有幸听过居里夫人讲课。

1926年,长女伊雷娜.居里和弗里德里克.约里奥结婚,婚后,约里奥兼用岳父家姓氏,采取复姓:约里奥—居里。同年在华沙发表论文《钋的化学性质》。

1927年,在布鲁塞尔参加第五次索尔维会议,对美国物理学家康普顿(1892

-1962)的报告提出补充意见,意见收于次年的《电子与光子》卷。

镭学研究所工作人员因经常受到放射性物质辐射影响,出现胃疼、脱发(例如,科泰尔夫人),双手灼伤(例如,居里夫人)等严重情况,引起注意,开始采取防护措施。

1928年,约里奥—居里夫妇第一篇论文在科学院报告书上发表。

1929年,去美国,代表华沙镭学研究院接受美国人民馈赠的又一克镭,总统胡佛主持赠送仪式。同年,母女发表论文(镭D的衰变)。秋季,接受我国清华大学物理系第一届毕业生施士元到实验室研究锕系元素钋的放射化学性质。此外,直接接受居里夫人指导的还有郑大章(1906—1944),郑回国后参加了北平研究院镭学研究所工作。在艾弗. 居里的《战时访问记》里记录了居里夫人对我国学生的关注和尊重。

1930年,向法国政府申请特别研究补助费,得到50万法郎。同年,约里奥-居里提出博士论文《钋的电化学》。居里夫人发表论文《论锕》。郑大章写的《彼得.居礼之生平及其贡献》在巴黎大学中国理科同学会杂志发表。

1931年,前往华沙,主持镭学研究院开幕典礼。这时巴黎镭学院约有研究人员二三十人,有镭1.5克,钋200毫居里。冬季,郎之万访问中国,到北平、杭州受到物理学、化学界欢迎。

1932年,向国际电学会提出论文《放射性物体三种射线和原子结构的关系》。8约,中国物理学会成立,郎之万为名誉会员。12月,合佩韩、德比尔纳主持施士元的论文答辩,施于1979年在光明日报发表《回忆居里夫人》及答辩时情景照片。

1933年,前往西班牙首都马德里,参加国际文化合作委员会会议,当选为主席,呼吁各国保卫科学合文化。10月下循,合约里奥—居里夫妇前往布鲁塞尔参加索尔维第七届物理学会议。12月,患胆囊结石。

1934年,《放射性》两卷著作收笔,于次年出版。约里奥—居里夫妇在居里夫人指导下,发现人工放射性工作进展顺利(并于次年获得诺贝尔奖)。6月,居里夫人住进上萨瓦省桑塞罗谟疗养院,7月4日,因白血病逝世。7月6日,安葬于巴黎梭省居里墓穴,她的哥哥约瑟夫合妹妹布罗施拉娃向墓穴撒上了来自波兰故乡的泥土。7月7日,我国中央研究院院长蔡元培致电吊唁。北平研究院镭学研究所所长严济慈撰文“悼居里夫人”发表于《大公报.科学周刊》转载于中国科学社编《科学》月刊第十八卷第八期(1007-12页,1934年8月)

德比尔纳继任居里实验室主任,直至1949年伊雷娜.约里奥—居里接任。

【拓展阅读】【法】艾芙.居里著《居里夫人传》商务印书馆 1984年7月修订第5版




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