亨利·贝克勒尔一

伦琴影子下的划时代发现

在人类即将从19世纪迈入20世纪之际，物理学界迎来了一个崭新的时代。在物质结构，特别是物质原子结构方面人们获得了重大突破。在1895至1897年短短两年时间里，物理学家发现了电子，即自然界中的基本电荷，从而也就了解了原子的成分，为揭开原子结构的秘密创造了前提。物理学家们成功地确定了电子的电荷与质量比，并计算得知，它是原子该比的两千分之一。伦琴在1896年发现的X射线在社会上引起了轰动，几个月后，亨利·贝克勒尔就找到了通往核物理王国的钥匙：天然放射性。贝克勒尔的发现充满着传奇和曲折，一方面，他的研究工作很有计划，但在分析解释研究成果时他却犯了错误。另外，贝克勒尔的科研行为与伦琴完全相反，伦琴在发现X射线后，不急于向世人炫耀，而是独自花了整整7个星期，对X射线的所有细节进行反复推敲论证，直到确认无疑后才公布于世，而贝克勒尔则不然，他公开所有阶段性成果，所以人们可以跟踪了解他的每一个研究步骤和细节。

■亨利·贝克勒尔。油画1952年

所有这一切都要追溯到法国著名数学家彭加勒于1896年1月20日在法国科学院所作的那个报告，在这之前不久，伦琴向世人公布了X射线的重大发现。那天，贝克勒尔知道了这种新射线，看到了“X光片”，而且从彭加勒的报告中得知，X射线源自管壁，即来自荧光最强的地方，“荧光”一词触动了贝克勒尔的神经，因为荧光正是他几年来一直研究的领域。以前，他曾用许多物质做过实验，这些物质经太阳光照射后会发出“余辉”，即荧光，他心里琢磨：伦琴发现的射线是否与此有关呢？为了证实自己的猜想，他用黑色硬纸将一张未感光的照相底片包裹起来，然后在黑纸上撒上铀盐，因为他知道，铀盐经太阳光照射后发出的荧光最强，一切完毕后，他将它们放在太阳光下暴晒，最后证明，照相底片上确实留下了铀盐的影像，从表面上看，他似乎证实了自己的猜想：能穿透黑纸和其他类似固体物的射线是一种荧光现象。但贝克勒尔很快就发现了自己的错误，那是一个阴沉的雨天，贝克勒尔本来想再做一次类似的实验，但因没有阳光，他只好将已撒了铀盐包有照相底片的黑纸包塞进抽屉，以期天气转好后再拿出来，几天以后，贝克勒尔打开了这个黑纸包，令他大吃一惊的是，尽管铀盐与太阳光几乎没有任何接触，但照相底片上出现的铀盐影像比上一次的实验还要明显。恶劣的天气帮了贝克勒尔一个大忙，很显然，穿透性很强的射线来自铀盐，它与太阳光无关，这种射线并不是一种阳光现象，而是一种前人从未认知的东西，不久，这种射线就被命名为“贝克勒尔射线”。

■亨利·贝克勒尔1903年在法国巴黎自然史博物馆 他是该馆应用物理学讲席的负责人

危险的射线

亨利·贝克勒尔和玛丽·居里在无意识中发现了新射线的危害，有一次，贝克勒尔随意将一个装有几微克镭的玻璃瓶装进了自己的马甲口袋，结果使他严重灼伤。居里夫人的手也曾被射线灼伤，后来，皮埃尔·居里在自己身上做了类似的试验。三位科学家后来联名发表了一篇相关的论文，为日后的癌症放射疗法奠定了基础。

贝克勒尔并不认为他的发现纯属偶然，而把它看作是他们全家祖孙三代60年不懈努力的结晶。与伦琴射线相比，贝克勒尔发现的射线远没有引起人们的足够重视和关注，尽管如此，贝克勒尔不为所动，继续着他的研究工作，他通过实验证明，他发现的射线不但能穿透黑色的纸张，而且可使气体充电（电离）和导电，这就为通过测定气体的电离程度来测量射线辐射强度（即射线的活性）提供了可能。

■被摧毁的切尔诺贝利核电站，1986年。随着切尔诺贝利核污染的扩散，贝克勒尔的名字作为放射性测量单位在一片悲哀声中被广为传播。天然放射性是原子核的嬗变，这种嬗变可释放基本粒子射线束（α射线或β射线）或电磁射线（γ射线） 这种现象只出现在自然界中为数不多的元素上，衡量一种物质的放射性强度的单位就是贝克勒尔（简称贝克），1贝克等于平均每一秒原子核发生1次衰变

将近90年之后，也就是1985年，贝克勒尔的名字真的进入了放射性国际测量单位，在前苏联发生的切尔诺贝利核电站事故中，贝克勒尔这个名字让人重新回味了贝克勒尔本人曾亲身经历过的危险。贝克勒尔继续研究他熟悉的铀盐，同时代的一些科学家开始研究其他物质的放射性，玛丽·居里就是其中之一。这位女科学家请丈夫皮埃尔让她以贝克勒尔射线为题来写博士论文，他很快就意识到，这种射线是一种铀原子特性。居里夫妇于是决定对其他元素进行系统的研究，他们发现了更强的放射物质“镭”和“钋”，提出了“放射性”这个概念。居里夫妇和贝克勒尔三人分享了1903年诺贝尔物理奖，然而，他们谁也没有想到，他们的发现开启了原子时代的大门，从这个含义上来讲，他们三人的发现具有划时代的意义。

贝克勒尔知道，他发现的射线为人类开辟了以前无人知晓的能源宝藏，他甚至以为自己也许能看到由此所带来的结果，在晚年他曾说过：“未来将告诉我们，科学的发展能否让人类真正利用这一巨大的能源储藏”，作为一种比较，贝克勒尔在说这段话时指出，电力起初也只是一种取悦孩童的杂耍。

亨利·贝克勒尔

生平与学术生涯

1852年12月15日，亨利·贝克勒尔诞生在巴黎的一个知识分子家庭，他的祖父和父亲都是著名的物理学家。1877年，贝克勒尔完成在巴黎工学院的学业，随后又在桥梁道路建筑学院学习三年，但他的兴趣却是物理学。在理工大学获得博士学位和教授职位后，他在桥梁道路建设局里当了一段的总工程师。1891年，他继祖父和父亲后担任掌管法国自然史博物馆应用物理讲席，1895年他兼任巴黎工学院的物理教授。1888年贝克勒尔以晶体对光的吸收为题获得博士学位，从那以后，物体的发光现象、荧光和磷光成为他的主要研究对象，就像父亲与祖父紧密合作一样，贝克勒尔也与父亲共同研究，在父亲去世的第5年，即1896年，贝克勒尔发现了铀的天然放射性。1899年他成为法国科学院院士，1903年他与居里夫妇一起获得诺贝尔物理学奖。在长期接触放射性材料的过程中，贝克勒尔受到了放射性的伤害，1908年8月25日，亨利·贝克勒尔因放射损伤在勒克西克去世。

相关知识

荧光

荧光是一种光致发光的冷光现象，通常指某些经光线、紫外线或β射线（电子束）照射后的物体所发出来的余光。气体、液体或固体物质都可能产生荧光，产生荧光的物体称为磷光体。受光线照射后，磷光体的分子或原子处在一种激活状态，这种被激活的分子或原子以荧光的形式释放能量，最后慢慢恢复到原来的状态。根据不同的照射方式，可把荧光分为不同的种类，例如X射线或紫外线照射后产生的荧光被称为光电荧光。根据余光反应的快慢，又可分为荧光和磷光，物体被光辐射激活后迅即发出的光辐射为荧光，而磷光则可能在物体被光辐射激活后几秒钟甚至几个月后才产生。荧光经常被用于材料的探伤分析。

放射性

放射性有天然放射性和人工放射性之分。天然放射性是指天然存在的放射性核素所具有的放射性。它们大多属于由重元素组成的三个放射系（即钍系、铀系和锕系）。人工放射性是指用核反应的办法所获得的放射性。现在知道，许多天然和人工生产的核素都能自发地放射出射线。放出的射线类型除α、β、γ以外，还有正电子、质子、中子、中微子等其他粒子。能自发地放射出射线的核素，称为放射性核素，也叫不稳定核素。实验表明，温度、压力、磁场都不能显著地影响射线的发射。这是由于温度等只能引起核外电子状态的变化，而放射现象是由原子核内部变化引起的，同核外电子状态的改变关系很小。除自发裂变外，放射现象一般与衰变过程有关，主要同α衰变、β衰变过程有关。

推荐

阅读：

《我的名字叫贝克勒尔》， Ernst Schwenk著，München 1993

《科学王朝》， Loïc Barbo著，Paris 2003

点评

即使平时按部就班的人也会获得偶然的惊喜，亨利·贝克勒尔发现放射性就是最好的例子。亨利·贝克勒尔拓宽了物理学领域，拉近了人类与核能和原子弹的距离。