亚伯舅舅有一些镭,是他工作中留下来的,他会拿出一个装有几毫克溴化镭的小瓶给我看。它看上去像是几粒普通的盐,在底部。他有漆有不同铂氢化物的3个小屏风。它们是铂氢化锂、铂氢化钠和铂氢化钡。如果他在黑暗的屏风附近晃动装有镭盐的试管(用钳子夹住),这些屏风就会很快被点亮,变成红色,然后是黄色,然后是绿色。当他把试管移走后,屏风又会很快黯淡下来。
他说:“镭对它周围的物质有很多有趣的影响。大家都知道它的感光效果,但是此外,镭还能够把纸变黑,使其燃烧,并在上面留下小孔。镭分解空气中的原子,然后将它们以不同方式重新组合,这样你就能闻到臭氧和过氧化氮的气味。它影响玻璃--它能把软玻璃变蓝,把硬玻璃变成褐色;它也能让钻石变色,把岩盐变成深紫色。”他给我看了一块在镭中暴露了几天的氟石。他说:“它最初的颜色是紫色,但现在是苍白色的,并带有了奇怪的能量。”他稍稍加热氟石,它突然喷出灿烂的火花,好像已到白热,然后就又变成原来的紫色。
亚伯舅舅给我展示的另一个实验是让丝绸穗带电。他用一块橡胶摩擦丝穗,这样它就带上电了,互相排斥然后分开。但是只要他把镭放近,它们的电荷也就消失了,线就会合到一起。他说,这是因为放射能使空气变得导电,这样丝绸穗就再也不能带电了。这种实验也可以用他实验室里的金箔验电器--一个带有金属棒的广口瓶,金属棒穿过广口瓶的塞子,棒上悬挂着两块小金片--来演示。验电器带电后,金箔就会分开,就像丝绸的穗一样。但是如果在广口瓶附近放一种放射性物质,金箔也就落下来了。验电器对镭的灵敏性是非常让人惊讶的,只要有十亿分之一克都会反应,比化学方法灵敏几百万倍,甚至比光谱法灵敏几千倍。
我喜欢看亚伯舅舅的镭时钟,它基本上就是把一个里面带一点儿镭的金箔验电器放在一个开口的薄壁玻璃容器里。发射负粒子的镭会逐渐带正电,金箔开始分开--直到它们碰到容器一侧开始放电,然后开始新一轮的循环。这一时钟30年来每3分钟闭合一次金箔,而且这一动作要持续至少1000年。亚伯舅舅说,它是最接近永恒运动的机器的一种。
分离比铀的放射性强百万倍的镭难度巨大。铀能够使底片感光(尽管这需要花费几天时间)或是让超灵敏的金箔验电器放电,但这些镭不到一秒就能完成,它也可以因放射性而自行发光。随着新世纪的到来它的存在变得日益醒目,它能穿透不透明材料,用于治疗,有时造成损害,它使臭氧生成,为玻璃上色,产生荧光,此外烧灼和损坏人体的活组织。
其他种类的放射线,从X射线到无线电波,能量必须由外源提供;但是,很明显,放射性元素本身都有能量,几年几个月不消耗地发射能量,热、冷、压力、磁场、放射、化学试剂都不能让它有一点变化。
那么这大量的能量是来自哪里呢?物理科学上最可靠的原则就是守恒定侓--物质和能量不能被创造也不会消失。从没有严格的建议说这些原则可以违背,可是乍看之下镭违反了这一定侓--持续运动,免费午餐,一种稳定的取之不尽的能源。
有的人猜测放射性物质都有一个能量外源。贝克勒尔最初也这样认为,他根据磷光类推,认为放射性物质从某处吸收能量,然后以它们自己的方式慢慢地放射出来。他为此创造了一个术语--高磷光现象。
居里夫妇也考虑过外源说--或许像X射线一样的射线充斥地球。他们给德国的盖特尔和埃尔斯特寄送了一份镭晶体的样本。埃尔斯特和盖特尔是亲密的朋友(他们被人们称为“物理学的双子星座”),而且是很聪明的研究者,他们已经证明一种物质的放射性不受真空、阴极射线或是日照???响。当他们把样本带到哈茨山下千米深的矿山--一个X射线不能到达的地方,他们发现它的放射性丝毫没有减少。
镭能量是来自人们想象中宇宙之间弥漫的、虚无缥缈、无孔不入的“乙太”吗?就像光的传导、地心引力和其他所有宇宙能量。这是门捷列夫拜访居里夫妇后的观点。
他认为乙太非常轻,不需化学反应就能穿透所有物质,原子量是氢的1/2,是惰性气体。他认为这种新元素在日冕中就有,并称之为“冕”。除此之外,门捷列夫认为有一种超轻的“乙太元素”,原子量不到氢原子量的十亿分之一,充满于宇宙中。他感觉,这些元素的原子不知为什么被铀和钍的重原子吸引。这些重原子吸收了“乙太元素”,自身于是充满“乙太能量”。
我第一次在书上看到关于乙太的信息时感到很迷惑,它被写作是乙醚(Aether)。我母亲保存在她的麻醉包里那易燃的有刺激气味的液体就是乙醚。后来我才知道,乙醚不是乙太。曾经假设乙太是光波传播的媒介,但是,亚伯舅舅告诉我,人们从一开始就怀疑它的存在。麦克斯韦能以自己的方程式避过这个难题,19世纪90年代早期的一个著名实验证明没有所谓“乙太飘移”,地球运动对光速没有影响。但是,很明显,在物质的放射性刚被发现的时候,这种观点影响了很多科学家,他们寻找放射性物质那神秘的能量时,很自然地第一个想到的就是乙太。
但是,只是铀那样缓慢放射能量,还可以认为它有一种外部能量来源,当面对镭时,这样一种观点很难让人相信。镭(正如皮埃尔·居里和艾伯特·拉伯尔德在1903年展示的那样)能够在1小时内把与自己同重量的水从冰冻变成沸腾。当面对放射性更强的物质时更难让人相信,像纯钋(一小片就能自发变热)或氡(比镭元素放射性强200000倍),一品脱的氡将能使任何盛装它的容器立即蒸发。这样一种神奇的能量是无法用乙太之类的假设解释的。
没有似是而非的外界能源,居里夫妇被迫回到他们最初的想法。镭能量必须来源于内在的原子,尽管这一解释的基础不可想象。早在1898年,玛丽·居里提出一个大胆的,甚至惊人的想法,即放射性可能来自原子的裂解,是“物质释放的结果,同时物质重量会有所流失”。它看起来比其他假设更奇怪,因为科学认为原子都是不能破坏的、不可变的。整个化学和古典物理都是基于这个信念建立起来的。麦克斯韦说过:
天地悠悠,劫难频发,未来仍将有灾难。古老的体系瓦解、毁灭,新的体系重生。但这些体系的构成单位、物质世界的基石将不破不灭。原子的数量、体积和重量一直都很完美。
从德谟克利特到道尔顿,从卢克莱修到麦克斯韦,所有科学传统都坚持这一原则,人们现在可以理解为什么玛丽·居里一提出她关于原子分裂的大胆想法,就有收回之意。她在论文结尾用异常诗意的语言写道:“这一自然产生放射线的原因仍然是一个谜……一个意义深远的奇妙的谜。”
1998年,在钋和镭发现100周年纪念大会上,我作了演讲。我说在我10岁的时候就得到了这本书,而且它是我最喜欢的传记。在说话时,我注意到听众中一个年迈的老妇人,她有高高的颧骨,扬起的嘴角带着微笑。我想,“她不可能是居里夫人”,但是她确实是,她是活生生的伊夫·居里,书出版60年后,她在上面为我签了名,也就是在我得到它55年之后。
贝克勒尔是第一个注意到放射性物质可能会造成伤害的科学家--他发现在他背心口袋里放了一块放射性强的金属后,身上出现了一块烧伤。皮埃尔·居里探究了这一现象,他故意让一块含镭物质烧伤自己。然而,他和居里夫人从没有完全意识到镭的危险,它是他们的“宝贝”。据说,他们的实验室在黑暗中会发光,或许,他们俩都是死于此。皮埃尔身体越来越虚弱,死于一场车祸;玛丽在30年后,死于再生障碍性贫血。具有放射性的样本用邮寄方式自由发送,且使用时没有任何保护措施。弗雷德里克·索迪曾经与卢瑟福一起工作,他一直认为接触放射性物质是导致他不育的原因。可是,对于放射性物质,人们也有另一种感情,认为它们可以用于治疗。除钍吸入器外,还有奥氏公司(安妮姑妈曾经整夜把她的一排假牙放在装有“镭棒”的玻璃杯内)生产的钍牙膏,内分泌放射性治疗器则包含镭和钍,可以戴在脖子上来刺激甲状腺,或是戴在阴囊周围来刺激性欲。人们去泡温泉也用镭水。美国出现了最严重的问题,医生们会开具有放射性溶液的处方,作为美容药水,或是用来治疗胃癌或精神病。数千人喝了这样的药剂,这也是在1932年被炒得沸沸扬扬的、杰出的钢铁巨头埃本·拜尔的死亡原因,他结束了人们对镭的狂热。在每天使用镭滋补剂4年后,他得了严重的辐射病,下巴长出肿瘤,死时形销骨毁,就像埃德加·爱伦·坡故事里的瓦尔德马先生一样。
门捷列夫思维一直很敏捷,他在去世前宣布了关于乙太的假设,并承认放射性能量来源于不可思议的转变。
有不少人用乙太来解释现象。英国物理学家奥利弗·洛奇在1924年写道,电磁波和地心引力都需要乙太。在洛奇看来,它提供了一种连续体,或是一个个微粒、原子和电子可以着床的母体,是一种媒介。对于他来说(还有汤姆森和很多其他人),乙太也呈现出宗教或是超自然的力量,它成为思想和辽阔无边的心智的居所,死者的生命也得以保存(或许能够被它的力量召唤而出)。汤姆森和很多其他当时的物理学者成为英国灵学会的创始人,或许用意是在反对当时的物质主义和上帝已死的观念。
读过这些信息后,我想,是否任何放射性试剂摸上去都很热。我有铀和钍的小棒,感觉它们跟其他金属棒一样凉。我曾经用手拿着亚伯舅舅装有10毫克溴化镭的小试管,但是镭盐的大小正如一粒盐,我通过玻璃壁没感觉到任何温暖。我着迷于向杰里米·伯恩斯坦学习,他曾经手拿一个球状的钚--原子弹的主要原料,发现它摸上去特别热。