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皮埃爾·居里
來源:互聯網

皮埃爾·居里(Pierre Curie,1859年5月15日-1906年4月19日),法國巴黎人,他是法國物理學家,也是居里夫人的丈夫。其曾任巴黎大學理學院教授以及巴黎市立理化學校的實驗室主任等職務。

1875年,皮埃爾前往巴黎大學醫學院,給哥哥杰克斯當助教,并獲得巴黎大學的科學學士。1877年,皮埃爾獲得該校的物理學碩士學位。次年,皮埃爾前往巴黎大學理學院物理實驗室當助教。1880年,皮埃爾和他的哥哥杰克斯·居里(Jacques Curie)證明當晶體被壓縮時會產生電位,即壓電效應。1882年,兩人又證實了李普曼(G.Lippmann)關于逆效應的預言。自1883年起,皮埃爾對晶體結構和物體的磁性進行卓有成效的研究。1885年通過磁性研究獲得博士學位。1895年,其與瑪麗·斯可羅多夫斯卡(瑪麗·居里)舉行婚禮。此后,兩人開啟夫妻合作研究的階段,先后發現了釙和鐳兩種元素。1903年,居里夫婦與安東尼·貝克勒爾(Henri Becquerel)因在放射性方面研究的成果,獲得該年度的諾貝爾物理學獎,這也是諾貝爾獎成立以來第一個共同獲得諾貝爾獎的夫妻,在這一年居里夫婦還被授予倫敦皇家自然知識促進學會戴維獎章。1906年4月19日,皮埃爾在巴黎上街時,因發生車禍,被一輛馬車的后輪碾碎了頭顱,當場死亡,卒年47歲。

皮埃爾·居里作為晶體學、磁性、壓電效應和放射性領域的先驅,他研究出居里點、居里定律等成果,還與瑪麗·居里一同發現鐳等元素。此外,皮埃爾還獲得戴維獎章、馬泰烏奇獎等榮譽。居里夫人評價:“皮埃爾像是一個感悟真理的先知,完全擺脫了羈絆,全身心地向往理性和真知。”

人物生平

早年經歷

1859年5月15日,皮埃爾·居里出生于法國巴黎。其父親尤金·居里是個醫生,曾在巴黎學習自然科學和醫學,并在格拉蒂奧萊附近的姆塞恩實驗室擔任教輔人員。皮埃爾的母親克萊爾·德普利是普托的一位企業家的女兒,后因1848年的法國革命,家道中落。皮埃爾自幼便聰明伶俐,喜歡獨立思考,又富于想象力。其與哥哥杰克斯·居里的啟蒙教育是在家里進行的,兩人的父親為了培養兩兄弟對科學探索的興趣,除了安排規定的學習計劃外,還鼓勵他們多閱讀課外讀物,以及多接觸大自然,在郊游中培養他們對事物的觀察力。臨近14歲時,皮埃爾被委托給一位優秀教師培養,他教授皮埃爾基礎數學和專業數學,并幫皮埃爾提高拉丁文水平。

1875年,皮埃爾前往索邦,此時的杰克斯正在當地的巴黎大學醫學院當助教。皮埃爾經常跟著哥哥一起到實驗室去,在這里他受到了科學實驗的初步訓練。后皮埃爾進入巴黎大學文理學院后,進步很快,其學識已基本達到大學畢業生的水平。16歲時,皮埃爾獲得該學院的科學學士。1878年,皮埃爾又獲得了物理學碩士學位。次年,皮埃爾被聘為在巴黎大學理學院任教的德桑(Desan)的助教,帶著學生做物理實驗。

研究經歷

1880年,皮埃爾與德斯愛因斯(P·Desaims)合作采用一種由溫差電偶與銅絲光柵組成的新裝置來測定紅外線的波長。該方法后來在研究這個問題時經常被使用。而后,皮埃爾與哥哥杰克斯合作進行了對晶體的研究,并發現了當晶體被壓縮時會產生電勢,即壓電效應。1881年,皮埃爾與杰克斯進行了關于石英電氣石中壓電效應的精確測量。第二年,他們證明了反向效應:晶體在受到電場作用時可以變形。現在幾乎所有的數字電子電路都依賴于這種形式的晶體振蕩器。在后續的磁性研究中,皮埃爾·居里定義了居里溫標。這項工作還涉及到精密的設備——天平、靜電計等。1883年,因杰克斯需前往蒙彼利埃第三大學任教,皮埃爾生涯中的第一個合作階段才宣告結束。同年,皮埃爾擔任巴黎市立理化學校物理實驗室主任。

自1883年起,皮埃爾對晶體結構和物體的磁性進行卓有成效的研究。1885年,皮埃爾在巴黎市立理化學校擔任物理教師時,他對物體在不同溫度下的磁性物質做了研究并取得成果,這一課題的長篇論文使他獲得博士學位。在取得學位的磁性研究論文中,他設計制造了一臺十分精密的扭秤,現稱為居里-謝諾佛秤。1895年,他發現了順磁體的磁化率正比于其絕對溫度,即居里定律。同時,他對于對稱性也有研究。此外,在1895年,皮埃爾同瑪麗·斯可羅多夫斯卡(居里夫人)舉行婚禮。

婚后的瑪麗·居里在索邦大學讀研究生,同時在丈夫皮埃爾的實驗室做研究。1898年,居里夫人發現釷[tǔ]和它的化合物能像鈾[yóu]一樣發出射線。接著又發現瀝青鈾礦和銅鈾云母這兩種礦物的放射強度要比鈾或釷的放射強度大得多。而后,皮埃爾也認識到妻子研究方向的重要性,便把自己的研究對象從晶體轉到放射性物質。自此,兩人開啟了夫妻合作研究的階段。1898年7月,居里夫婦從數噸瀝青礦中找到一種新元素,它的化學性質與鉛相似,但放射性比鈾強400倍,居里夫婦把這種新元素命名為“釙”,以表達對瑪麗·居里的祖國波蘭(Poland)的懷念。

1898年末,居里夫婦用沉淀法發現了另一種新元素“鐳”。皮埃爾發表了兩篇關于鐳射線對生理效應的論文,在此之前他曾經把手臂放在鐳射線下燙傷,并研究射線對老鼠和豚鼠類的毒效。因在放射性物質方面的成就,皮埃爾于1900年被任命為巴黎大學理學院教授。雖然用物理方法已經完美地證實了“鐳”元素的存在,但有人提出“沒有原子量,就沒有鐳”的質疑。于是居里夫婦便設法把鐳分離出來。兩人在曾是醫學系的尸體解剖室中,于1902年從幾噸的礦渣中終于提取了十分之一克的純氯化鐳,初步測定出鐳的原子量是225。

1903年,皮埃爾發現一克鐳鹽能放出22500卡的熱量。瑪麗·居里則最先證明原子能(自發衰變)的熱量要比由感應核裂變所產生的熱量小得多。同年,居里夫婦因貝克勒爾教授發現的放射性現象進行深入研究所取得的輝煌成就,與貝克勒爾教授一同獲得1903年度諾貝爾物理學獎金,但兩人并未參加頒獎典禮。1905年6月,居里夫婦前往斯德哥爾摩瑞典科學院,履行諾貝爾獎金獲得者須親自前往領獎并做學術講演的規定,皮埃爾在那里補作了諾貝爾報告。7月,皮埃爾被選為法國科學院院士。

逝世

1906年4月19日,皮埃爾在巴黎大學開會后返家途中,因發生車禍,被一輛馬車的后輪碾碎了頭顱,當場死亡,卒年僅47歲。1995年,皮埃爾和瑪麗·瑪麗·居里被遷移出家族墓地,入葬于巴黎先賢祠。

主要成果

壓電效應

早年皮埃爾致力于壓電效應的研究,其與德斯愛因斯合作研制出一種由溫差電偶與銅絲光柵組成的新裝置來測定紅外線的波長。后又與哥哥杰克斯一起發現一些晶體在某一特定方向上受壓時,在它們的表面上會出現正或負電荷,這些電荷與壓力的大小成正比,而當壓力排除之后電荷也消失,即石英晶體在機械壓力作用下,在兩端表面之間會出現電壓的現象。對于這一成就,英國物理學家開爾文寫信稱贊他們說:“你們的成就已超越我們這代人了。”此外,兩人利用壓電現象,他們還設計了居里計。這種儀器能把分量極微的電量精確地測量出來,并且成為當代石英控制計時計與無線電發報機的先驅。

磁學研究

皮埃爾磁學方面的研究也有一定的成果。皮埃爾設計并完善了一種用于測量磁系數的極其靈敏的扭轉天平,這種設備的變體被后來在該領域工作的人廣泛使用。他在實驗中發現,鐵磁物質在溫度高于某一數值時,便失去鐵磁性,而呈順磁性,后來人們就把磁性物質的這一轉變溫度稱為“居里點”,即居里溫度。他還建立了順磁質的磁化率開爾文成反比的“居里定律”,該定律中的材料常數被稱為居里常數,這些研究使他獲得了“實驗物理大師”的稱號。

在物理理論的探討中,皮埃爾·居里針對電場磁場的性質,周密地研究了對稱原理,并提出了現在被稱為居里不對稱原理的物理效應。例如,在零重力下,一堆隨機排列的沙子是沒有不對稱性的(它是各向同性的)。引入重力場,就會產生不對稱性,因為場有方向。然后沙粒就可以“自我分類”,密度隨深度增加。但這種新的排列方式,即沙粒的定向排列,實際上反映了導致分離的重力場的不對稱性。

研究新元素

居里夫婦在測試放射性的工作中取得了大量精確的數據。他們首先對各種物質進行放射性考察,發現元素釷也具有放射性,鈾礦物則有著比純鈾高得多的放射性;依靠科學推測和精巧實驗技術,1898年在鈾礦物中發現了放射性元素釙和鐳,開創了一門新的科學一一放射化學。按照傳統的概念,確證一個元素的發現應該提供可以目睹的該元素足夠純的化合物或單質樣品。居里夫婦在十分困難的條件下,從數以噸計的鈾礦物廢渣中提取少量的純鐳鹽。最終經光譜分析和原子量測定,證實了元素鐳的存在。鐳的發現,還對醫學產生了較大的影響。鐳可以直接用于生物學和醫學,首先是用于治療癌癥和皮膚病。皮埃爾是在自己身上試驗鐳在生理上的作用的第一批實驗者之一,這些試驗導致其嚴重的燒傷。他詳細地記載了試驗時出現的現象,很快就開始了這方面的廣泛地研究和應用。

此外,皮埃爾和他的學生阿爾伯特·拉博德(Albert Laborde)通過識別鐳粒子連續發射的熱量,首次發現了核能。他還研究了放射性物質的輻射釋放。早在1899年,皮埃爾發現鐳和釷可以使周圍的物質獲得暫時的放射性,他稱之為感生放射性。皮埃爾更證明了鐳的這兩種輻射即α與β射線,不受磁場偏轉的是α射線,受磁場偏轉的是β射線。而后皮埃爾從游離作用發現,不同的放射性元素放出的α射線在空氣中穿越的距離不一樣,釙放出的射程為4厘米,鐳放出的為6.7厘米。盡管4種不同鐳鹽的活性和化學性質各不相同,但發出的α射線卻射程相同。

主要著作

皮埃爾·居里一共發表過58篇文章,主要被記錄在Comptes Rendus de l'Académie des Sciences、Journal de Physique和Annales de Physique et Chimie的眾多出版物中。1899至1904年,居里夫婦一共發表了三十二篇科學報告,部分如下表:

獲獎榮譽

人才培養

皮埃爾被任命為巴黎市立理化學校的實驗室主任后,在該校任教時間長達22年,后又成為巴黎大學理學院教授,培養出一些知名人物,例如保羅·朗之萬

在皮埃爾擔任職務之初,他比他的學生們大不了多少,但學生們都愛戴他,因為他的行為舉止極其平和隨意,既是老師又是同學。皮埃爾能主動地同大家討論科學問題,這對大家的成長和激情的萌發大有裨益。

社會兼職

個人生活

婚姻生活

1894年,皮埃爾結識了從波蘭巴黎上大學的女學生瑪麗,他們一見鐘情。此時的皮埃爾在科學上已經很有成就,但收入低微,鼓不起勇氣向瑪麗求婚,他在給瑪麗的信中寫道:“我倆終身同伴,以謀科學及人類之福利,何其偉大”,她拒絕了他最初的求婚,但最終同意在1895年7月26日與他結婚。1895年7月,兩人舉行了一個十分簡樸的婚禮,沒有請牧師,沒有找律師,他們對飲了一杯葡萄酒,便騎著自行車下鄉度蜜月。婚后,兩人居住在位于格拉西埃爾街,離物理和化學學校不遠的三居室。居里夫婦育有兩個女兒,大女兒伊蕾娜以及小女兒艾芙。

淡泊名利

居里夫婦獲得諾貝爾物理學獎后,其家門庭若市。但兩人不慕虛榮、不圖錢財,不滿足于所取得的成就,他們深居簡出,繼續做實驗,又開始了新的戰斗。在發現鐳之后,有好友勸他們去申請專利,因為鐳可治療癌癥,可以獲得巨大的財富。但是居里夫婦拒絕這樣做,他們把它無償貢獻給了人類。此外,若有同行占了先籌,皮埃爾從來不覺得難過,而是習慣性地說:“假如有人發表了某種成果,我不發表它有什么關系。”巴黎科學院院長保羅·阿佩爾曾試圖授予他榮譽勛位,而皮埃爾·居里答復說:“我絲毫不感到需要勛章,我亟需一個實驗室。”

科學忠告

1905年,皮埃爾在作諾貝爾報告結束后,曾說道:“鐳在罪惡的手里可能成為非常危險的東西。”他還提出了這樣的問題:對自然奧秘的洞察是否總是造福于人類,人類是否已經成熟到使被發現的自然規律為自己服務。這個問題將在四十年以后十分尖銳地擺到人們的面前。同時皮埃爾也像諾貝爾本人一樣相信:人類能夠使用新的發現為幸福,而不是為罪惡服務。

人物軼事

居里夫婦都經歷過釙燒傷,在進行研究時,他們受到了大劑量的輻射照射,導致他們患了輻射病。1934年,瑪麗·居里死于輻射誘發的再生不良性貧血。即使是1890年代的所有文件,甚至是居里夫人的烹書,到現在都太危險以至于不能觸摸。目前,居里夫婦的實驗室筆記都被放在特制的鉛盒中,想要看到它們的人必須穿戴防護服。如果皮埃爾·居里不是遭遇事故去世,也很可能會死于輻射的影響,就像他的妻子、他們的女兒伊雷娜和她的丈夫弗雷德里克·喬里奧特(Frederic Joliot)一樣。

人物評價

法國科學家亨利·普安卡雷評:“皮埃爾·居里是科學界和法國認為可以引以為榮的那些人中的一位。在物理學研究中,皮埃爾頭腦縝密細致至極,能夠去粗存精、去偽存真,在別人很可能被引入歧途的錯綜復雜的謎團中,找到正確的方向。”

法蘭西研究院的杰爾內評:“一切為了工作,一切為了科學,這就是皮埃爾·居里的一生的概括。”

法國物理學家讓·佩蘭評:“皮埃爾是一個偉大的天才,真誠、隨和、冷靜、大膽,任何東西都無法束縛他的思想,也無法阻遏他奮勇向前,他向我們展示的是一個完美的形象、完美的榜樣。”

物理學家保羅·朗之萬評:“皮埃爾·居里的探索精神很強而且極富感染力。他知識面廣而扎實,喚起了我對科學知識的渴求。”

瑪麗·居里評:“皮埃爾像是一個感悟真理的先知,完全擺脫了羈絆,全身心地向往理性和真知。”

家庭關系

后世紀念

科學命名

為了肯定皮埃爾·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”“居里溫度”“居里點”等。

1910年,在布魯塞爾放射學會議上以居里夫婦的名字命名了用于描述放射性材料樣品的強度的測量單位,即居里(每秒3.7×1010次衰變或37吉貝克勒爾)。

皮埃爾·居里街

為保證皮埃爾的未竟之業能夠繼續下去,巴黎大學理學院讓瑪麗·居里接替他的教席。在巴黎大學和巴斯德研究所的共同倡議下,創立了一個鐳研所,內設兩個研究室——居里研究實驗室和巴斯德研究實驗室。通向鐳研所的那條街更名為皮埃爾·居里街。

參考資料 >

Pierre Curie.THE NOBEL PRIZE.2024-04-29

Marie Curie.THE NOBEL PRIZE.2024-04-28

【歷史上的今天】160年前的今天,居里夫人的丈夫、法國物理學家皮埃爾·居里誕生.微信公眾平臺.2025-05-10

諾貝爾物理學獎:居里夫婦是唯一一對共同獲獎夫妻.新浪網.2024-05-19

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Which Curie’s Principle?.jenanni.2024-05-19

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9.2 放射性的研究.物含妙理.2024-05-27

https://acshist.scs.illinois.edu/awards/CCB-2015_Awardees.php.scs.2024-04-29

..2024-05-19

These personal effects of 'the mother of modern physics' will be radioactive for another 1,500 years.BUSINESS INSIDER.2024-05-19

“Radioactive: Marie & Pierre Curie — A Tale of Love and Fallout” by Lauren Redniss.archive.2024-05-27

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