科學史上365天——貝克勒爾發現放射性

2020-10-17 生命的真理

天然放射性

天然放射性是某些物質具有的一種非常奇異的特性，它無須外界刺激，也無須人工製備，自然就能向外發出輻射，這種物質一般不常見，所發出的輻射也是人的肉眼看不到的，因而天然放射性長久未被人所發現。

1896年3月2日這一天，法國物理學家安東尼·亨利·貝克勒爾首先發現了天然放射性。這個發現是許多偶然因素的巧合，他不僅抓住了這些偶然因素，還能從混雜的多種因素中辨識出正確的研究方向，這是作為一位傑出的發明家難能可貴的品質。


貝克勒爾是誰

1852年12月15日，貝克勒爾出生於法國巴黎的一個科學世家。在科學史中，科學世家並不多見，比較著名的有原子物理學家玻爾父子、飛機發明者萊特兄弟、提出新災變論的物理學家阿爾瓦雷斯父子等，而亨利·貝克勒爾的祖父安東尼·西加爾·貝克勒爾、父親亞歷山大·埃蒙德·貝克勒爾和他的兒子傑恩·貝克勒爾和他自己，祖孫4代都是著名的物理學家，都是法國科學院會員，這一壯景與瑞士的伯努利數學世家堪有一比，是極為罕見的現象。

貝克勒爾25歲獲得工程師資格，由於在物理學研究上的傑出成就，1892年貝克勒爾接替祖父、父親成為家族第三位法國皇家歷史自然博物館館長，這在法國是備受人們尊敬的職位，在這個職位上連續三代連任，也是法國科學史上絕無僅有的。

放射性發現過程

1895年11月8日，德國物理學家倫琴發現X射線以後，歐洲大陸的科學界掀起了一場研究X射線的熱潮。1896年1月20日，貝克勒爾參加巴黎科學院召開的關於X射線的討論會，在會上，著名數學物理學家彭加勒展示了倫琴的X射線照片，這種能穿透厚紙板的X射線立刻引起了貝克勒爾的好奇。在會下，他詢問X射線產生的原理，彭加勒告訴他，這種令人不可捉摸的X射線，有可能是伴隨真空管的陰極螢光射線發出來的。在好奇心的驅使下，貝克勒爾開始了對X射線的實驗研究。

貝克勒爾在實驗室裡

貝克勒爾和他的祖父一樣，是研究螢光和磷光的專家，對於螢光物質比較熟悉。螢光物質是經過光的照射，除去光源以後仍能自己發出光來的物質。然而並不是所有螢光物質都能發出X射線來，在各種螢光物質之中，貝克勒爾決定先選出有可能發出X射線的物質，經過挑選，他選中了鈾鹽。

他先用黑紙把感光底片包起來，在不透光的情況下，放在太陽下面曬了一整天，感光底片並沒有感光。接著，他把鈾鹽放在用黑紙包好的底片上，曬了幾個小時之後，底片現出了黑影，由此證明，底片上的黑影是鈾鹽而不是陽光引起的。為了進一步證實，他在黑紙包和鈾鹽之間又加上一層厚玻璃，再放在太陽下面曬，黑影照樣出現了。這就排除了黑影是由於鈾鹽受熱產生的。於是他得出結論，正如彭加勒所料，鈾鹽這類螢光材料在發出螢光的同時，也發出了X射線。於是在法國科學院例會上，他報告了這個結果。為了更加嚴謹，他決定再做進一步的檢驗。

一個偶然的機會使貝克勒爾找到了正確答案。在試驗期間一連幾天陰雨，因為樣品不能曬到陽光，他把鈾鹽和底片包在一起，放到了抽屜裡。忽然，他有了一個靈感，出現黑影也許與陽光並沒有直接關係。他打開抽屜拿出了樣品，洗出來的底片上竟然出現了黑影！他反覆檢查了現場，周圍沒有發現使底片感光的其他因素，反覆排查之後，他最終確認，底片黑影是鈾鹽造成的，與陽光、螢光都沒有關係。在黑影上可以清楚地看到，在鈾鹽和底板之間用於包裹鈾鹽的十字金屬線交叉的影子。

黑影處就是鈾鹽

在不斷的摸索中，貝克勒爾終於有所發現，有些材料自身就可以發出射線。在這個正確的判斷下，他繼續實驗了若干遍，最後終於確認，鈾鹽是一種可以自發輻射的材料。他把這種輻射稱為「鈾」輻射。他還證明，鈾輻射並不同於X射線，雖然都能使感光片感光，都有著很強的穿透力，但發光的原理並不相同。貝克勒爾終於揭開了鈾元素的神秘面紗。

貝克勒爾天然放射性的發現並不是出於偶然，他對彭加勒報告的積極反應，其後的一系列探索，在反覆實驗中所採取的正確方法，如挑選螢光材料的篩選法、驗證X射線源的排除法，確認自己結論的復驗法等，這些都是科學研究的重要方法，其中他不漏過任何一個可能性的嚴謹態度也很重要。正因如此，使他能從最初對X射線、螢光、陽光等因素混淆的模糊認識中掙脫出來，最終確認出物質放射性的源頭。

重要性

貝克勒爾對天然放射性機制的發現，使人們的視野從原子擴展到了原子核，成為核物理學誕生的第一塊基石，也成為核技術應用發展的總源頭。由於在放射性發現與研究上的貢獻，貝克勒爾與皮埃爾·居裡、瑪麗亞·居裡共同獲得了1903年諾貝爾物理學獎。

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