歷史 物理

叫我斯克沃多夫斯卡-居禮!(上)從華沙到巴黎

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撰文者:高崇文
發文日期:2019-02-23
點閱次數:515
  • 最近居禮又成了熱門話題了!原來是前陣子教育部召開的12年國教課綱審議委員會審議大會在討論新課綱時,增列一項學習條目「科學史上重要發現的過程,不同性別、背景、族群者於其中的貢獻」,有委員建議負責教科書審定的國家教育研究院,應該將史上唯一獲得物理和化學兩個諾貝爾奬的得主、也是第一位女性諾貝爾奬得主的名字中文翻譯,從「居禮夫人」改成她的全名瑪麗亞.斯克沃多夫斯卡-居禮(Maria Skłodowska-Curie) 。當場獲得領綱研修小組及國教院的支持,並表示未來將朝此方向努力。結果消息一出,卻引來眾多非議,還有人大聲疾呼,居禮夫人就是居禮夫人!阿文看了不禁要啞然失笑,臺灣社會有時真是充滿喜感的天然劇場,再怎麼嚴肅的事到了咱們這裡,好像非變成笑話不可呢。阿文向來不是喜歡湊熱鬧的人,原本像瑪麗亞.斯克沃多夫斯卡-居禮這麼有名的科學家,根本不是阿文會選擇的題材,但是就沖著這一次的爭議,阿文我就破例來談談這位眾所皆知的偉大女性物理學家。說真格的,要想真正了解瑪麗亞.斯克沃多夫斯卡-居禮,就得先了解波蘭與他多災多難的歷史不可,因為這正是形塑她個性最主要的力量。所以各位看官先請耐心地看完相關的史實。
     

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    圖片來源:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%8E%9B%E4%B8%BD%C2%B7%E5%B1%85%E9%87%8C#/media/File:Marie_Curie_c1920.jpg


     

    話說波蘭曾是歐洲數一數二的強國,16世紀波蘭與立陶宛合併成單一的波蘭立陶宛聯邦、並且經歷了將近100年的頂峰時期。1683年鄂圖曼土耳其大軍圍住維也納,還是靠波蘭國王約翰三世率領波蘭-奧地利-德意志聯軍來解圍的。然而波蘭的獨特半聯邦半貴族式共和式政體卻造成貴族勢力不斷增強造成內部動亂而削弱了國家的實力,最後導致了1772年、1793年和1795年俄羅斯帝國、普魯士王國以及奧地利對波蘭的三次瓜分。1795年,800多年歷史的波蘭終於從地圖上消失了。但是沒多久,隨著法國的拿破崙帝國興起,作為法國盟友的波蘭得以用華沙大公國的名義重新復活,遺憾的是,當拿破崙垮台以後,1815年的維也納會議上決定在華沙公國的主要地區成立了波蘭會議王國(Kongresówka),由俄國沙皇兼領國王,與俄羅斯構成共主邦聯的半主權國家。它擁有一部號稱19世紀歐洲受自由主義影響最深的憲法、還有一個具立法權而向沙皇負責的國會、一支獨立的軍隊、還有獨立的貨幣、預算和刑法。勉強算是一國半兩制吧。
     

     


    開始時,亞歷山大一世表面上還算遵守波蘭的憲法。但是到了亞歷山大一世的弟弟,尼古拉一世上台之後,局面就完全改觀了!尼古拉一世拒絕宣誓遵守波蘭的憲法,肆意地破壞維也納會議安排給波蘭人的主權。尼古拉斯一心只想將東正教、專制主義和俄羅斯國家主義強加到波蘭人頭上。在波蘭人看來,這意味著俄羅斯要將他們同化喪失自己的認同。尼古拉一世甚至引入中央集權性質的行政機關,機關成員都是直接由沙皇任命而非由選舉選出。這些行為招致了波蘭人民的不滿與反抗。最後終於被引爆了。


     

    1830年法國七月革命和比利時獨立革命爆發,維也納會議體制搖搖欲墜,波蘭人受到這股潮流影響,波蘭軍官結合青年分子發動了革命。尼古拉一世原想以波蘭軍隊鎮壓法國及比利時的革命,但是這明顯違反了波蘭王國的憲法,於是這批軍隊於1830年11月29日叛變,由中尉皮歐·維索斯基率領部分軍隊和軍校學生,在夜晚聯合數千工人和青年奪取華沙軍火庫、進攻波蘭總督康斯坦丁大公的官邸,成功在隔天(30日)清晨一舉拿下華沙、俘虜了三萬俄軍,酒醉剛醒的康坦丁大公與剩下的俄軍狼狽地撤到城外。革命黨佔據了首都華沙,並得到了貴族和學生的支持,成立了臨時政府並且得到舉國響應,大部分的地下社團也蜂起革命、趕走俄軍。但是俄軍仍然控制了許多波蘭的軍事要點。1831年初波蘭議會決議廢除尼古拉一世的波蘭王位,改以國際知名的恰爾托雷斯基親王為國家元首;他們不僅要求波蘭獨立,還要兼併立陶宛、恢復瓜分之前的領土。結果沙皇尼古拉一世斷然開啟俄波戰爭。雖然波軍英勇作戰、屢創俄軍,但是當沙皇改派名將伊萬·帕斯克維奇指揮俄軍時,波軍漸落下風,逐漸潰敗。。著名的音樂家蕭邦在聽到波蘭軍節節敗退時寫下了著名的"革命"練習曲也是音樂史上有名的軼事。在長達11個月的起義後,波蘭王國失去了其半主權國家的身份,隨後俄國對波蘭王國的吞併更進一步。沙皇在1832年通過出版波蘭王國通則將這種吞併正式化,該通則也將憲法、軍隊和立法機關廢除。在接下來的30年中,一系列的措施讓俄羅斯更進一步控制波蘭會議王國。一國半兩制逐漸成了一制,一國半體制的那半國己經是名存實亡了。

     

    1855年尼古拉一世死了,他的兒子亞歷山大二世繼位,雖然他在俄國推動自由主義的改革,但是對波蘭的政策並沒有改變,到了1863年,波蘭爆發一月起義,當時波蘭有右翼「白黨」和左翼「紅黨」。在後者的主持下,中央民族委員會於1863年1月22日宣布起義。當天夜晚,6000名波蘭底層民眾組成的起義軍揭竿而起。他們獲得了農民的支持,起先獲得了一些勝利,甚至得到歐洲強權如英國法國的暗中支持,試圖在俄國與起義軍之間斡旋,但是俄國拒絕,在沙俄的嚴厲鎮壓下多處義軍都遭到失敗。 最後在1865年完全被弭平。這次起義的直接結果就是王國剩餘的獨立地位遭到完全廢除,一國半的那半國徹底消失了。波蘭這個政治實體遭到俄羅斯的直接吞併。這些起義雖然發生在瑪麗 ·斯克沃多夫斯卡出生之前四年,但卻是締造她人生基調的主要事件!瑪麗·斯克沃多夫斯卡一生熱愛真理,從不向強權低頭的個性,其來有自,無獨有偶的是,小他四歲的羅莎 盧森堡也是波蘭華沙出身,後來成為歐洲社會主義的急先鋒,被稱為"紅色盧森堡",在1905年俄國革命時盧森堡異常地活躍,所謂"楚雖三戶 亡秦必楚",大概是這一代波蘭熱血青年的寫照吧。

     

    我們故事的主人翁: 瑪麗亞·斯克沃多夫斯卡(Maria Salomea Skłodowska),1867年11月7日生於華沙,是布朗斯拉娃‧·博古什卡Bronisława Boguska和瓦迪斯瓦夫·斯克沃斯基Władysław Skłodowski的么女。四個姊姊和哥哥依次為索菲亞(1862年生)、約瑟夫(1863年)、布洛尼亞(1865年)和海倫娜(1866年)。父母雙方家庭都因為參與了1863的一月起義而失去財產,不僅家道中落,也被迫在俄羅斯的鐵腕統治下忍氣吞聲。瑪麗亞的祖父Józef是盧布林一位受人尊敬的教師,參加過1830年的十一月革命,波蘭文壇祭酒博萊斯瓦夫·普魯斯Bolesław Prus小時候就是他的學生。父親瓦迪斯瓦夫·是數學和物理老師,也是華沙兩間男子文理中學的董事。父親因為熱愛波蘭祖國而被俄國上司解僱,被迫選擇低薪職位。家裡也因投資不慎賠了很多錢,最後只得將房子租給男孩住宿來補貼家用。母親布朗斯拉娃原本經營華沙一所著名的女子寄宿學校,瑪麗亞出生後便辭去學校職務。不幸的是1878年5月,母親布朗斯拉娃死於肺結核。而在三年前,瑪麗亞最年長的姊姊索菲亞,被一位患有斑疹傷寒住客傳染後死亡。所以家務都是由二姐布洛尼亞一手打理。
     

    10歲時,瑪麗亞就讀於J.西科爾斯卡寄宿學校,後來轉到一所女子文理學校。1883年,她從那裡畢業,畢業時還獲得一枚金質獎章。隔年,她跟父親的親戚們待在鄉下,次年才與父親回華沙,並做些家教工作。由於正規高等院校當時不讓女子入學,所以她和姊姊布洛尼亞只好就讀於所謂的"飛行大學",這是一所波蘭秘密高等教育愛國(這裡愛的當然是波蘭)機構。為了躲避俄國官方的取締並且保護老師不被逮捕,學校地點經常變換於各個私人住宅之間,因此有「飛行大學」之稱。課程為五年或六年制,包含四門科系:社會科學、語言歷史科學、教育學及數學自然科學。聽講的女性學員每週上課8至11個小時。授課的講師之中,包含了當時傑出的科學家,為學生確保了高水準的學習品質。在異族的壓迫下,男女的界線反而沒那麼重要,飛行大學成了女子教育的先河,想想也真是諷刺呢。

     

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    1890年,瓦迪斯瓦夫·斯克沃斯基與女兒們的合影,左起:瑪麗亞、布朗斯拉娃、索菲亞。(圖片來源:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%8E%9B%E4%B8%BD%C2%B7%E5%B1%85%E9%87%8C#/media/File:Sklodowski_Family_Wladyslaw_and_his_daughters_Maria_Bronislawa_Helena.jpg

     

    就算接受了優良的教育,但是待在俄國人控制下的故鄉終究無法出頭的,所以瑪麗亞與姊姊布洛尼亞商量,由瑪麗亞先給到巴黎學醫的姊姊提供經濟援助,兩年後她姊姊再幫助她去法國留學。為此,瑪麗亞去當家庭教師,先是在華沙,然後是父親的地主親戚奧勞斯基家做家庭教師。在奧勞斯基家做家庭教師時,瑪麗亞愛上了這家的少爺、日後的傑出數學家卡齊米日·奧勞斯基Kazimierz Żorawski。卡齊米日父母嫌貧而反對他們的戀情,卡齊米日屈從了自己父母的意見。卡齊米日後來成為亞捷隆大學教授兼校長。然而對瑪麗亞而言,這毋寧是件好事,如果她當年戀愛成功,當上奧勞斯基家的少奶奶,那科學史上不就少了一顆閃耀的明珠了?
     

    布洛尼亞畢業後成為婦產科醫生,她跟波蘭醫生、社會和政治活動家卡西米日·德魯斯基(Kazimierz Dłuski)結婚之後在1890年初邀請瑪麗亞來巴黎跟他們一起同住。由於需要籌集大學學費,瑪麗亞沒有馬上接受。1889年初,她回到華沙家中,繼續做家庭教師,直至1891年。1890-1891年間,她在飛行大學就讀和授課,同時開始華沙老城附近的克拉科夫郊區街66號的工農業博物館化學實驗室,接受科學研究訓練。該實驗室由波蘭化學家約瑟夫·博古斯基Józef Jerzy Boguski負責打理,此人曾在聖彼得堡給發明周期表的俄國化學家門得列夫做過助手。當時·博古斯基在Wawelberg and Rotwand School 教書。一直到1891年末,瑪麗亞(在法國她把名字改成「瑪麗」Marie)才終於籌足了錢前去法國。這時她已經二十五歲了。

     

    在巴黎,她先是與姊姊姊夫住在一起,隨後不久就在拉丁區巴黎大學附近租了一間小閣樓。她在1891年末入讀巴黎大學,繼續她在物理、化學和數學方面的學業,當時她生活非常拮据,據說有時候甚至會因飢餓而暈倒。但是靠著不服輸的毅力,她都撐過來了。瑪麗白天學習,晚上做家教,靠著微薄的收入維生。1893年,她拿到了物理學學位,並在加布里埃爾·李普曼Gabriel Lippmann教授的工業實驗室找到一份工作。李普曼後來因為發明製作彩色玻璃照相技術,於1908年獲得諾貝爾物理學獎。她繼續在巴黎大學攻讀,幸虧有拿到一份獎學金,所以順利地在1894年取得第二個學位。(以往大家都以為是數學,但最近的資料顯示是化學!)瑪麗畢業後第一個工作是接受法國民族工業促進會(法語:Société d'encouragement pour l'industrie nationale)委託,調查各種鋼鐵材料的磁性。因為工作的需要更大的實驗室空間,波蘭物理學家約瑟夫·科瓦爾斯基Józef Wierusz-Kowalski知道以後,科瓦爾斯基想到皮耶·居禮或許可以幫得上忙,所以介紹兩個人認識。雖然皮耶沒有大型實驗室,但他為瑪麗找到能開展工作的一些地方。科瓦爾斯基只比瑪麗大一歲,但是當時已經是瑞士Université de Fribourg 的教授。後來他還轉身成為新的波蘭共和國的外交官呢。但是與皮耶‧居禮的邂逅卻改變了兩人的命運,科瓦爾斯基應該也沒想到吧。

     

    皮耶·居禮比瑪麗大八歲,本身是一個特立獨行的"怪咖",與法國一般的學術菁英不同,居禮是由父親親自教導,而不是在名門學校受教育,雖然十六歲就通過baccalaureat(法國大學入學資格),他卻視學位為敝屣,除了二十一歲就與哥哥一同發現石英等的壓電效應(Piezoelectricity,就是某些特定材料在施加壓力後會產生電壓的現象)以外,在磁性物質的研究皮耶更是冠群絕倫,磁學中的居禮定律,居禮溫度就是以他命名的,明明成就已經比一般教授大得多的皮耶,卻只是擔任一所專門訓練工程師的學校,巴黎高等物理化工學院École supérieure de physique et de chimie industrielles de la Ville de Paris;實驗室主任。原本皮耶無意結婚,但是瑪麗與她認識的其他女性完全不同,對科學的激情讓他們互生情愫,彼此感情不斷發展。最終,皮耶向她求婚,但瑪麗仍打算回到波蘭,所以她沒有接受皮耶的第一次求婚。到了1894年暑假,瑪麗回到華沙。她天真地以為能在波蘭做她想做的工作,卻被克拉科夫大學因性別原因拒絕。皮耶知道後寫信說服她回到巴黎繼續攻讀博士學位。瑪麗左思右想,最後答應了皮耶的請求,瑪麗回到巴黎後,在瑪麗與父親的堅持下,皮耶總算完成他的磁性的研究論文,在1895年3月獲得博士學位,並被升為教授。1895年7月26日,瑪麗與皮耶在皮耶的老家上塞納省Sceaux公證結婚。瑪麗沒有穿婚紗,而是穿著一身深藍色套裝,這套裝束成為她多年的實驗裝。科學史上最著名的夫婦檔於焉成形。

    當瑪麗準備攻讀博士時,物理界正因兩個新發現而沸騰著,首先1895年,德國的威廉·倫琴發現機制不明的X射線。隔年法國的亨利·貝克勒則是發現鈾鹽放出的射線有類似於X射線的穿透力。更進一步貝克勒還發現他發現的這種射線不像磷光那樣依賴外部能量輸入,而是自發發射的。受到這兩個重大發現的影響,瑪麗決定朝這方向發展,她因此開始研究鈾射線,當作她博士論文的題目。
     

    瑪麗利用皮耶和他的哥哥Paul-Jacques Curie在十五年前開發出用來測量電荷的一種新的驗電器來研究實驗樣品。當年他們就是用這種驗電器來驗證所謂的"壓電效應" Piezoelectricity,就是某些特定材料在施加壓力後會產生電壓的現象,由於這個效應很小,所以居禮兄弟們才發明出這種特別靈敏的驗電器。運用皮埃的驗電器,她發現鈾所發出的射線能讓樣品周圍的空氣導電。利用該技術,她測量不同的鈾的化合物所產生的空氣導電的程度。瑪麗得到一個非常要緊的結論,那就是射線所生的空氣導電程度完全取決於鈾化合物中鈾的數量,與鈾化合物的化學性質毫不相干。她由此推測,貝克勒所發現的未知射線不會是由分子間某種未知的交互作用所造成,而是源自原子本身。
     

    如果射線是由原子所發出的,那麼它就不可能是最小的物理單位,而是擁有內部結構的東西了! 不要忘了,當時電子還尚未被發現呢 (JJ 湯木生是在1897年四月三十日Royal Institution 的周五晚間演講時才公開他測量電子質荷比的結果!) 瑪麗很敏銳地了解到她的研究即將揭開一個物理學的新紀元! 但是當時她沒有專業的實驗室,她的實驗室是大部分研究巴黎高等物理化工學院校園旁的一個棚屋改裝而成的。這個棚屋以前是一所醫學院的解剖室,通風差還常漏水。皮耶與瑪麗倆人當時都不了解放射性對健康的不利影響,因而也都沒有採取任何防護措施。因為學校並沒有資助她的研究,她只得靠冶金和礦業公司、各類組織和政府的補貼維持研究的進行。1897年,她們的第一個女兒伊雷娜·(未來的伊雷娜 約里奧-居禮rène Joliot-Curie)誕生。為了養家,瑪麗開始在巴黎高等師範學校兼課。在這麼艱困的情況下,這對夫婦如何克服萬難,成為放射性研究的權威,進一步還拿到諾貝爾物理獎的呢? 讓阿文賣個關子,請看下回分解囉!

     

    參考資料:

    (一) 中文 英文 法文 波蘭文 維基相關條目

    (二)https://www.nobelprize.org/prizes/uncategorized/marie-and-pierre-curie-and-the-discovery-of-polonium-and-radium-2/

    (三) https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1903/pierre-curie/biographical/

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    延伸閱讀

    叫我斯克沃多夫斯卡-居禮!(下) 我們全家都得過諾貝爾獎

     

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