皮埃尔·居里 :法国物理学家,居里夫人的丈夫

更新时间:2023-08-15 18:20

皮埃尔·居里(Pierre Curie,1859年5月15日-1906年4月19日),法国巴黎人,他是法国物理学家,也是居里夫人的丈夫。其曾任巴黎大学理学院教授以及巴黎市立理化学校的实验室主任等职务。

1875年,皮埃尔前往巴黎大学医学院,给哥哥杰克斯当助教,并获得巴黎大学的科学学士。1877年,皮埃尔获得该校的物理学硕士学位。次年,皮埃尔前往巴黎大学理学院物理实验室当助教。1880年,皮埃尔和他的哥哥杰克斯·居里(Jacques Curie)证明当晶体被压缩时会产生电势,即压电效应。1882年,两人又证实了李普曼(G.Lippmann)关于逆效应的预言。自1883年起,皮埃尔对晶体结构和物体的磁性进行卓有成效的研究。1895年,其与玛丽·斯可罗多夫斯卡(玛丽·居里)举行婚礼。此后,两人开启夫妻合作研究的阶段,先后发现了钋和镭等元素。1903年,居里夫妇与安东尼·贝克勒尔(Henri Becquerel)因在放射性方面研究的成果,获得该年度的诺贝尔物理学奖,这也是诺贝尔奖成立以来第一个共同获得诺贝尔奖的夫妻。1906年4月19日,皮埃尔因车祸去世,卒年47岁。

皮埃尔·居里作为晶体学、磁性、压电效应和放射性领域的先驱,他研究出居里点、居里定律等成果,还与居里夫人一同发现镭等元素。此外,皮埃尔还获得戴维奖章、马泰乌奇奖等荣誉。玛丽·居里评价:“皮埃尔像是一个感悟真理的先知,完全摆脱了羁绊,全身心地向往理性和真知。”

人物生平

早年经历

1859年5月15日,皮埃尔·居里出生于法国巴黎。其父亲尤金·居里是个医生,曾在巴黎学习自然科学和医学,并在格拉蒂奥莱附近的姆塞恩实验室担任教辅人员。皮埃尔的母亲克莱尔·德普利是普托的一位企业家的女儿,后因1848年的法国革命,家道中落。皮埃尔自幼便聪明伶俐,喜欢独立思考,又富于想象力。其与哥哥杰克斯·居里的启蒙教育是在家里进行的,两人的父亲为了培养两兄弟对科学探索的兴趣,除了安排规定的学习计划外,还鼓励他们多阅读课外读物,以及多接触大自然,在郊游中培养他们对事物的观察力。临近14岁时,皮埃尔被委托给一位优秀教师培养,他教授皮埃尔基础数学和专业数学,并帮皮埃尔提高拉丁文水平。

1875年,皮埃尔前往索邦,此时的杰克斯正在当地的巴黎大学医学院当助教。皮埃尔经常跟着哥哥一起到实验室去,在这里他受到了科学实验的初步训练。后皮埃尔进入巴黎大学文理学院后,进步很快,其学识已基本达到大学毕业生的水平。16岁时,皮埃尔获得该学院的科学学士。1877年,皮埃尔又获得了物理学硕士学位。次年,皮埃尔被聘为在巴黎大学理学院任教的德桑(Desan)的助教,带着学生做物理实验。

研究经历

1880年,皮埃尔与德斯爱因斯(P·Desaims)合作采用一种由热电偶铜丝光栅组成的新装置来测定红外线的波长。该方法后来在研究这个问题时经常被使用。而后,皮埃尔与哥哥杰克斯合作进行了对晶体的研究,并发现了当晶体被压缩时会产生电势,即压电效应。1881年,皮埃尔与杰克斯进行了关于石英电气石中压电效应的精确测量。第二年,他们证明了反向效应:晶体在受到电场作用时可以变形。现在几乎所有的数字电子电路都依赖于这种形式的晶体振荡器。在后续的磁性研究中,皮埃尔·居里定义了居里温标。这项工作还涉及到精密的设备——天平、静电计等。1883年,因杰克斯需前往蒙彼利埃大学任教,皮埃尔生涯中的第一个合作阶段才宣告结束。同年,皮埃尔担任巴黎市立理化学校物理实验室主任。

自1883年起,皮埃尔对晶体结构和物体的磁性进行卓有成效的研究。1885年,皮埃尔在巴黎市立理化学校担任物理教师时,他对物体在不同温度下的磁性物质做了研究并取得成果,这一课题的长篇论文使他获得博士学位。在取得学位的磁性研究论文中,他设计制造了一台十分精密的扭秤,现称为居里·谢诺佛秤。1895年,他发现了顺磁体的磁化率正比于其绝对温度,即居里定律。同时,他对于对称性也有研究。此外,在1895年,皮埃尔同玛丽·斯可罗多夫斯卡(居里夫人)举行婚礼。

婚后的玛丽·居里在索邦大学读研究生,同时在丈夫皮埃尔的实验室做研究。1898年,居里夫人发现和它的化合物能像一样发出射线。接着又发现沥青铀矿和铜铀云母这两种矿物的放射强度要比铀或钍的放射强度大得多。而后,皮埃尔也认识到妻子研究方向的重要性,便把自己的研究对象从晶体转到放射性物质。自此,两人开启了夫妻合作研究的阶段。1898年7月,居里夫妇从数吨沥青矿中找到一种新元素,它的化学性质与铅相似,但放射性比铀强400倍,居里夫妇把这种新元素命名为“钋”,以表达对玛丽·居里的祖国波兰(Poland)的怀念。

1898年末,居里夫妇发现了另一种新元素“镭”。皮埃尔发表了两篇关于镭射线对生理效应的论文,在此之前他曾经把手臂放在镭射线下烫伤,并研究射线对老鼠和豚鼠类的毒效。因在放射性物质方面的成就,皮埃尔于1900年被任命为巴黎大学理学院教授。虽然用物理方法已经完美地证实了“镭”元素的存在,但有人提出“没有原子量,就没有镭”的质疑。于是居里夫妇便设法把镭分离出来。两人在曾是医学系的尸体解剖室中,于1902年从几吨的矿渣中终于提取了十分之一克的纯氯化镭,初步测定出镭的原子量是225。

1903年,皮埃尔发现一克镭盐能放出22500卡的热量。玛丽·居里则最先证明核能(自发衰变)的热量要比由感应核裂变所产生的热量小得多。同年,居里夫妇因贝克勒尔教授发现的放射性现象进行深入研究所取得的辉煌成就,与贝克勒尔教授一同获得1903年度诺贝尔物理学奖金,但两人并未参加颁奖典礼。1905年6月,居里夫妇前往斯德哥尔摩,皮埃尔在那里补作了诺贝尔报告。同年,皮埃尔被选为巴黎科学院院士。

逝世

1906年4月19日,皮埃尔在巴黎上街时,因发生车祸,被一辆马车的后轮碾碎了头颅,当场死亡,卒年仅47岁。1995年,皮埃尔和玛丽·玛丽·居里被迁移出家族墓地,入葬于巴黎先贤祠。

主要成果

压电效应

早年皮埃尔致力于压电效应的研究,其与德斯爱因斯合作研制出一种由热电偶铜丝光栅组成的新装置来测定红外线的波长。后又与哥哥杰克斯一起发现一些晶体在某一特定方向上受压时,在它们的表面上会出现正或负电荷,这些电荷与压力的大小成正比,而当压力排除之后电荷也消失,即石英晶体在机械压力作用下,在两端表面之间会出现电压的现象。对于这一成就,英国物理学家开尔文写信称赞他们说:“你们的成就已超越我们这代人了。”此外,两人利用压电现象,他们还设计了居里计。这种仪器能把分量极微的电量精确地测量出来,并且成为当代石英控制计时计与无线电发报机的先驱。

磁学研究

皮埃尔磁学方面的研究也有一定的成果。皮埃尔设计并完善了一种用于测量磁系数的极其灵敏的扭转天平,这种设备的变体被后来在该领域工作的人广泛使用。他在实验中发现,铁磁物质在温度高于某一数值时,便失去铁磁性,而呈顺磁性,后来人们就把磁性物质的这一转变温度称为“居里点”,即居里温度。他还建立了顺磁质的磁化率开尔文成反比的“居里定律”,该定律中的材料常数被称为居里常数,这些研究使他获得了“实验物理大师”的称号。

在物理理论的探讨中,他针对电场磁场的性质,周密地研究了对称原理。皮埃尔·居里提出了现在被称为居里不对称原理的物理效应。例如,在零重力下,一堆随机排列的沙子是没有不对称性的(它是各向同性的)。引入重力场,就会产生不对称性,因为场有方向。然后沙粒就可以“自我分类”,密度随深度增加。但这种新的排列方式,即沙粒的定向排列,实际上反映了导致分离的重力场的不对称性。

研究新元素

居里夫妇在测试放射性的工作中取得了大量精确的数据。他们首先对各种物质进行放射性考察,发现元素钍也具有放射性,铀矿物则有着比纯铀高得多的放射性;依靠科学推测和精巧实验技术,1898年在铀矿物中发现了放射性元素钋和镭,开创了一门新的科学一一放射化学。按照传统的概念,确证一个元素的发现应该提供可以目睹的该元素足够纯的化合物或单质样品。居里夫妇在十分困难的条件下,从数以吨计的铀矿物废渣中提取少量的纯镭盐。最终经光谱分析和原子量测定,证实了元素镭的存在。镭的发现,还对医学产生了较大的影响。镭可以直接用于生物学和医学,首先是用于治疗癌症和皮肤病。皮埃尔是在自己身上试验镭在生理上的作用的第一批实验者之一,这些试验导致其严重的烧伤。他详细地记载了试验时出现的现象,很快就开始了这方面的广泛地研究和应用。

此外,皮埃尔和他的学生阿尔伯特·拉博德(Albert Laborde)通过识别镭粒子连续发射的热量,首次发现了核能。他还研究了放射性物质的辐射释放。早在1899年,皮埃尔发现镭和钍可以使周围的物质获得暂时的放射性,他称之为感生放射性。皮埃尔更证明了镭的这两种辐射即α与β射线,不受磁场偏转的是α射线,受磁场偏转的是β射线。而后皮埃尔从游离作用发现,不同的放射性元素放出的α射线在空气中穿越的距离不一样,钋放出的射程为4厘米,镭放出的为6.7厘米。尽管4种不同镭盐的活性和化学性质各不相同,但发出的α射线却射程相同。

主要著作

皮埃尔·居里一共发表过58篇文章,主要被记录在Comptes Rendus de l'Académie des Sciences、Journal de Physique和Annales de Physique et Chimie的众多出版物中。1899至1904年,居里夫妇一共发表了三十二篇科学报告,部分如下表:

获奖荣誉

人才培养

皮埃尔被任命为巴黎市立理化学校的实验室主任后,在该校任教时间长达22年,后又成为巴黎大学理学院教授,培养出一些知名人物,例如保罗·朗之万

在皮埃尔担任职务之初,他比他的学生们大不了多少,但学生们都爱戴他,因为他的行为举止极其平和随意,既是老师又是同学。皮埃尔能主动地同大家讨论科学问题,这对大家的成长和激情的萌发大有裨益。

社会兼职

个人生活

婚姻生活

1894年,皮埃尔结识了从波兰巴黎上大学的女学生玛丽,他们一见钟情。此时的皮埃尔在科学上已经很有成就,但收入低微,鼓不起勇气向玛丽求婚,他在给玛丽的信中写道:“我俩终身同伴,以谋科学及人类之福利,何其伟大”,她拒绝了他最初的求婚,但最终同意在1895年7月26日与他结婚。1895年7月,两人举行了一个十分简朴的婚礼,没有请牧师,没有找律师,他们对饮了一杯葡萄酒,便骑着自行车下乡度蜜月。婚后,两人居住在位于格拉西埃尔街,离物理和化学学校不远的三居室。居里夫妇育有两个女儿,大女儿伊蕾娜以及小女儿艾芙。

淡泊名利

居里夫妇获得诺贝尔物理学奖后,其家门庭若市。但两人不慕虚荣、不图钱财,不满足于所取得的成就,他们深居简出,继续做实验,又开始了新的战斗。在发现镭之后,有好友劝他们去申请专利,因为镭可治疗癌症,可以获得巨大的财富。但是居里夫妇拒绝这样做,他们把它无偿贡献给了人类。此外,若有同行占了先筹,皮埃尔从来不觉得难过,而是习惯性地说:“假如有人发表了某种成果,我不发表它有什么关系。”巴黎科学院院长保罗·阿佩尔曾试图授予他荣誉勋位,而皮埃尔·居里答复说:“我丝毫不感到需要勋章,我亟需一个实验室。”

科学忠告

1905年,皮埃尔在作诺贝尔报告结束后,曾说道:“镭在罪恶的手里可能成为非常危险的东西。”他还提出了这样的问题:对自然奥秘的洞察是否总是造福于人类,人类是否已经成熟到使被发现的自然规律为自己服务。这个问题将在四十年以后十分尖锐地摆到人们的面前。同时皮埃尔也像诺贝尔本人一样相信:人类能够使用新的发现为幸福,而不是为罪恶服务。

人物轶事

居里夫妇都经历过钋烧伤,在进行研究时,他们受到了大剂量的辐射照射,导致他们患了辐射病。1934年,玛丽·居里死于辐射诱发的再生不良性贫血。即使是1890年代的所有文件,甚至是居里夫人的烹书,到现在都太危险以至于不能触摸。目前,居里夫妇的实验室笔记都被放在特制的铅盒中,想要看到它们的人必须穿戴防护服。如果皮埃尔·居里不是遭遇事故去世,也很可能会死于辐射的影响,就像他的妻子、他们的女儿伊雷娜和她的丈夫弗雷德里克·乔里奥特(Frederic Joliot)一样。

人物评价

法国科学家亨利·普安卡雷评:“皮埃尔·居里是科学界和法国认为可以引以为荣的那些人中的一位。在物理学研究中,皮埃尔头脑缜密细致至极,能够去粗存精、去伪存真,在别人很可能被引入歧途的错综复杂的谜团中,找到正确的方向。”

法兰西研究院的杰尔内评:“一切为了工作,一切为了科学,这就是皮埃尔·居里的一生的概括。”

法国物理学家让·佩兰评:“皮埃尔是一个伟大的天才,真诚、随和、冷静、大胆,任何东西都无法束缚他的思想,也无法阻遏他奋勇向前,他向我们展示的是一个完美的形象、完美的榜样。”

物理学家保罗·朗之万评:“皮埃尔·居里的探索精神很强而且极富感染力。他知识面广而扎实,唤起了我对科学知识的渴求。”

玛丽·居里评:“皮埃尔像是一个感悟真理的先知,完全摆脱了羁绊,全身心地向往理性和真知。”

家庭关系

后世纪念

科学命名

为了肯定皮埃尔·居里的研究成果,有不少以其名字命名的成果。例如“居里定律”“居里石英秤”“居里温度”“居里点”等。

1910年,在布鲁塞尔放射学会议上以居里夫妇的名字命名了用于描述放射性材料样品的强度的测量单位,即居里(每秒3.7×1010次衰变或37吉贝克勒尔)。

皮埃尔·居里街

为保证皮埃尔的未竟之业能够继续下去,巴黎大学理学院让玛丽·居里接替他的教席。在巴黎大学和巴斯德研究所的共同倡议下,创立了一个镭研所,内设两个研究室——居里研究实验室和巴斯德研究实验室。通向镭研所的那条街更名为皮埃尔·居里街。

免责声明
隐私政策
用户协议
目录 22
0{{catalogNumber[index]}}. {{item.title}}
{{item.title}}
友情链接: