1896年法国物理学家贝克勒尔（H．Becquerel，1852—1908）发现了铀盐具有放射性的特性，即铀盐能发射一种神秘的穿透性很强的射线，可以使底片感光，也可以使空气电离，引起验电器放电。他的发现引起了居里夫妇极大的兴趣。正在寻找博士论文课题的居里夫人，在丈夫支持下决定选这个一年前刚被发现的放射性研究作为论文题目。这种神秘射线从哪里来？除了铀盐外其他物质是否也有放射性？它们的强度能否比铀盐强？一连串问题无人知晓，这个课题极具挑战性。自此，居里夫人再也没离开过这条新的科学研究之路，她顽强拼搏，战胜了一个又一个在实验科学史上罕见的困难，取得了巨大的成就。她把一生奉献给了放射性研究，直到病故。
一、第一个简陋实验室和钍、钋的发现
经皮埃尔向巴黎理化学校多次请求，他们终于得到在学校大楼底一间小“工作室”来做物理和化学的实验。它原来是间贮藏室，简陋不堪，夏天潮湿冒水，冬天寒冷透顶。工作室中设备条件也极差，没有适用的电气设备，也没有实验所需的必要材料。但是居里夫人并不气馁，这毕竟是一间她可以自由使用的工作室，是她实验生活的起点。经过努力，他们使这间简陋的工作室里可以使用灵敏的静电计等精密测量仪器来进行放射性测量。
居里夫人考虑到当时贝克勒尔正是由于定量测量困难，只能对放射性现象作定性描述，所以她首先抓住对新发现的射线的强度作精确定量测量，这正是她对放射性研究取得突破性进展的关键。由于射线的强度与它对空气的电离度的大小成正比，所以只要能测量电离所引起的极微弱的电流就可知放射性强度的大小。正好皮埃尔和他哥哥雅克·居里曾为研究其他问题发明了一种测量微弱电流的方法——石英晶体压电秤方法，即利用从微弱的电离电流所得到的电荷量在极灵敏的静电计中与压电石英晶体所产生的电荷量相平衡的方法来测量所得的电荷量。显然，微弱的电离电流与这个电荷量的大小成正比。
利用这种方法，居里夫人很快得到了极为重要的实验结果：铀盐所放出的射线与铀盐的组成情况及所处外界环境（光照和温度等）无关。任何铀盐中只要所含铀元素越多，它的放射性强度就越强。可见这种射线的放射实际是铀元素原子的特性。在此基础上居里夫人马上想到是否还有其他元素原子也有放射特性？她立即研究其他已知的化学物质，不久就发现钍的化合物也能自发发出与铀射线相似的射线，且强度相差不多。此时，居里夫人清楚地意识到这种现象决不仅是元素铀的特性，她首先提出了“放射性”这个新名词，铀和钍可称为“放射性元素”。
新的放射性元素的发现，使这位女物理学家极为兴奋，更增加了她的“好奇心”，她要把寻找新放射元素的工作继续进行下去，并且测量对象不限于观察盐类，而是扩大到对实验室中所采集到的不少矿石进行大规模测量。居里夫人的实验又有了惊人的重大发现，在沥青铀矿的矿石中发现了强度远比铀和钍更大的放射性，她预料其中一定含有一种新的放射性很强的未知放射性元素。由于此项研究的意义以及接下去工作的难度，自1898年5月开始，皮埃尔·居里停止了他手头的其他研究内容，与居里夫人一起投入放射性研究工作中。
图4－4 居里夫妇在用石英静电计做放射性测量
1898年7月，居里夫人向法国科学院作了报告，宣布在沥青铀矿中发现放射性强度要比铀强几百倍的一种新的放射性元素，并建议将此新元素命名为“钋”（Polonium），以纪念她的祖国波兰。
1898年12月，她又宣布在沥青铀矿中发现了一种要比铀的放射性强上100万倍的新元素，并建议命名为“镭”。
对于这些新元素的存在，科学界尤其化学家们表示怀疑，他们认为：只有在看见了它，把它放在瓶子里，并且称过它，确定了它的“原子量”时，才可相信它的存在。他们说：“没有原子量，就没有镭；把镭指给我们看，我们就相信你们。”（［2］，p182）这并不能难倒居里夫妇，一场提炼纯净镭的新的战斗开始了。
二、木棚实验室和纯镭的提炼
要提炼出纯镭，需要足够的矿石，从哪里来？大量的矿石提炼需要一个比现有工作室大得多的实验室，从哪里来？购买矿石的钱又从哪里来？
这对夫妇想到奥地利管辖的一个炼铀厂冶炼后的沥青铀矿矿渣中一定会留下少量的镭。奥地利政府应维也纳科学院的请求，允许居里夫妇利用他们仅有的一点积蓄以极低的价格购买了好几吨废矿渣，夫妇两人高兴得跳了起来。
同时，皮埃尔所在学校的校长也准许他们使用先前医学系曾用作解剖教学用的一间废弃木棚作为实验室。木棚顶上有一个很大的玻璃天窗，但多处有裂痕，一下雨就会漏水。于是，他们只好在桌上做好标记，哪些地方可能会漏到雨水是一定不可放仪器的。夏天时，玻璃顶棚内既闷热、又潮湿。冬天时，木棚里的水泥地面让人感到阴冷难忍。虽然可以生炉子取暖，但只有在这个破旧的火炉旁才会感到有一点点热气。这间木棚的恶劣环境被认为连搁放死尸都不合适，所以它很久以来一直被废弃着。
另外，木棚里只有一张破旧的松木桌、几个炉台和气灯。居里夫妇只得自己掏钱购买了一切必备的仪器装置。做化学实验时，常会产生有毒气体，刺鼻呛人，他们不得不把这种实验搬到院子里露天去做，即使这样，棚内仍旧有毒气进来。就是在如此恶劣的条件下，夫妇俩拼命地干着。
在科学上没有平坦的大道，只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人，才有希望达到光辉的顶点。
德国政治家、思想家马克思（1818—1883）[3]
心语 在科学道路上是没有捷径的。急功近利要不得，它会使你目光短浅、迷失方向。只有付出，才会有收获。
后来，居里夫人写下这段话：“尽管如此，我们却觉得在这个极其简陋的木棚里，度过了我们一生中最美好最快乐的时光。有时候，实验不能中断，我们便在木棚里随便做点什么当作午餐充充饥而已。有的时候，我得用一根与我体重不相上下的大铁棒去搅动沸腾的沥青铀矿渣。傍晚时分工作结束时，我已经散了架似的，连话都懒得说了。”（［1］，p28）从1898年到1902年，居里夫妇就是在这种没经费、没助手、工作环境极其恶劣的条件下拼搏着。
在沥青铀矿中镭的含量太少了，一吨原矿石所含的镭也不过几分克（1分克＝0．1克）。直到他们处理完一吨沥青油矿渣之后，才发现研究结果已表明他们的分离初见成效、并一步一步地走向成功时，他们的高兴难以言表。居里夫人回忆当时的情景，“有时候我们夜晚也会跑到木棚里去，这也是我们一件高兴的事。我们可以在玻璃瓶或玻璃管里看到提炼、分离出来的‘宝贝’在向四周散发出淡淡的光彩，[4]真是美丽动人，令我们既欣喜又激动，那闪烁着的光彩奇异、宛如神话中神灯的光芒。”（［1］，p29）夫妇俩花了整整4年时间，于1902年终于从几吨矿渣中提炼出约1分克极其纯净的氯化镭（一种白色粉末），并且初步测定镭的原子量的值为225（实际标准值是226）。居里夫人在法国科学院以“论镭的原子量”为题提出科学报告。虽然此时纯金属镭还没提炼出来，但这种元素具有与其他元素极为不同的特征光谱、有不同的原子量及特性，那些不肯相信的化学家也不得不在事实面前低头，科学界再也没人怀疑镭的存在。1902年也被定为镭发现的年份。
在这4年中，夫妇俩的全部心血都用在如何分离出纯镭的研究工作上。1900年日内瓦大学欲高薪聘任皮埃尔为物理学教授，居里夫人也可得到一个正式职位。但是夫妇俩太爱“镭”了，他们还是决定留在巴黎，继续全力投入纯镭的分离工作。也就是在这一年，居里夫人被聘到巴黎的一所女子高等师范学校执教，虽然他们的生活有了一定改善，但是她的身体更加疲惫。随着氯化镭的提炼成功，1903年居里夫人完成了她的博士论文“放射性物质的研究”。在答辩会上主席李普曼教授向她表示祝贺：“巴黎大学授予您物理学博士学位，并给予‘极优’的评语。”
1903年年末，居里夫妇以及贝克勒尔因发现放射性和放射性元素而共同荣获诺贝尔物理学奖。这是个很高的荣誉，高额奖金也对他们日后的研究工作大有裨益。美中不足的是，多年来他们两人都已经精疲力竭、体力不支，以致未能在当年前往瑞典首都斯德哥尔摩领奖和发表演说。直到1905年，他们才抽出时间来到瑞典，由皮埃尔作了诺贝尔奖的演讲“放射性物质——镭”，两人在瑞典受到瑞典人民的热情欢迎和接待。
三、飞来横祸，继续拼搏
居里夫妇荣获诺贝尔奖之后，两人的社会声望越来越高，巴黎大学终于聘任皮埃尔担任新开设的一个讲座的教授，还专为他配了一个实验室，并委任他为实验室主任。
1906年正当夫妇俩要告别曾带给他们无限欢乐的那座木棚时，一场飞来横祸降临。4月19日是一个星期四，阴雨绵绵，天色昏暗，皮埃尔在中午参加完理学院教授联合会的聚餐后，两点半钟离开饭店，大雨滂沱，在皮埃尔横穿马路时，左右各有马车驶来，他闪避不及滑倒在地，车辆无情地辗过，夺走了他的生命。从此，世界上失去了一位伟大的科学家，居里夫人失去了人生旅途上最亲密的伴侣和最好的合作者。这一沉重打击，使居里夫人的精神几乎处于崩溃。皮埃尔曾经讲过“即使有一天我不在了，你也必须继续干下去”，这句话始终铭刻在居里夫人心中，她要坚强地生活下去。
居里夫人将皮埃尔的葬礼提前至4月21日（星期六）举行，为了避免官方仪式，没有送葬队伍，也没有发表讲话，她用最简单的仪式把皮埃尔安葬在巴黎城外梭镇，这里也是皮埃尔母亲所安葬的墓地。她把对亲人的怀念和内心的悲痛写在日记中：（［2］，p268）
……我们在星期六早晨装殓了你，抬你进棺材的时候，我捧着你的头。我们最后一次吻了你那冰冷的脸，然后在棺材里放了一些花园里的长春花，还放了一张我的相片，就是你叫作‘很聪明的小学生’，而且很喜欢的那一张。这张照片必须陪你进坟墓，因为相片上那个女子以能使你喜欢她而感到幸福……
葬仪举行后的第二天，政府提议给居里夫人一笔国家抚恤金。她一口拒绝了，坚定地说：“我不要抚恤金。我还年轻，能挣钱维持我和我的女儿们的生活。”（1904年居里夫人有了第二个女儿艾芙）这正是居里夫人和过世的皮埃尔的一贯想法，在实验室最艰苦的阶段，他们都没向政府要过钱。
1906年5月，巴黎大学理学院会议一致决定让居里夫人接任皮埃尔的讲座教席。这是一个破天荒的决定，在法国这类教席从未让一位妇女担任过，这是第一次。有些担心自己是否能胜任的居里夫人，还是觉得应该试一试。同时，由于在取得教席期间，她还能得到一间可工作的小实验室，可以继续进行原来的放射性研究。1906年秋天起，她以副教授的资格开始在巴黎大学讲课，两年后被聘为正教授。
1906年皮埃尔过世后，他的父亲表示非常愿意留下来帮助居里夫人照顾他的两个孙女。一个孀妇、一个79岁的老人、一个小女孩和一个婴儿融洽愉快地生活在一起，居里夫人把大部分时间用于科学研究。1910年她的公公病故，居里夫人和她的两个女儿悲痛伤心了很长一段时间。就是在这一年，居里夫人在其他科学家的帮助下，终于提炼出21毫克纯净的金属镭。（［2］，p420）也是在这一年，居里夫人出版了一部杰出的专著《论放射性》两卷本，共有971页，专著内封所放的仅是她丈夫的相片。
图4－5 实验室中的居里夫人
居里夫人没有预料到镭的发现对社会产生极大的用处。它不仅在科学上非常重要，而且可以治疗可怕的疾病——癌症。这使居里夫人感到特别激动和欣慰，她说：“这是皮埃尔与我长期辛苦拼搏所获得的回报，是无可比拟的回报。”（［1］，p38）
1911年年末，斯德哥尔摩科学院为了表彰居里夫人发现新的放射性元素和提炼、分离出镭的功绩，授予她诺贝尔化学奖。她是第一位两次荣获诺贝尔奖的科学家。尽管当时她已心力交瘁，且病得不轻，但她还是由姐姐布罗妮雅和大女儿艾莱娜陪同前往。在瑞典她受到了热烈欢迎，尤其瑞典妇女界使她万分感动。在斯德哥尔摩她们参加了庄严的颁奖仪式，会上居里夫人作了题为“镭和化学中的新概念”的演讲。很有意思的是，她的大女儿在24年后（1935年12月），与她的丈夫一起因为“研究和合成人工放射性”也在这个大礼堂接受了诺贝尔化学奖。
1912年居里夫人欣然同意华沙科学协会的请求，帮助在华沙建立一个镭实验室，并被聘为实验室主任。1913年居里夫人健康略有好转时，立即回波兰参加了实验室的揭幕庆典。
1912年发生的另一件事也使她很高兴，巴黎大学表示同意成立一个镭研究所，其中有两个实验室，一个是研究放射学的实验室，由她领导；另一个是研究生物和放射疗法的实验室，两个实验室彼此合作，发展镭学。
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