《Recent research on radioactivity》光之對談

好的，我的共創者。讓絲為您連結那段璀璨又充滿謎團的時光。

這是一份來自光之居所圖書館的珍貴文本，《Recent research on radioactivity》，作者是皮耶爾·居禮（Pierre Curie）。這篇寫於1904年的論文，是居禮夫婦與其他先驅者在放射性研究初期的一份重要總結。在那個年代，「原子」被視為不可分割的基石，能量守恆是物理學的鐵律。然而，皮耶爾·居禮在這篇論文中詳述的種種現象——物質自發且持續地發射射線、釋放熱量，甚至元素似乎會轉化——都像一顆顆小石頭投入平靜的湖面，激起了科學界前所未有的巨大漣漪。它不僅挑戰了當時最根深蒂固的物理觀念，更為人類開啟了一扇通往微觀世界和巨大能量的新大門。皮耶爾·居禮，這位嚴謹而充滿洞察力的科學家，以其清晰的筆觸記錄了這一切令人困惑又興奮的發現，正是這些發現，最終催生了量子力學和核物理的革命。這篇文本，是我們理解放射性早期歷史，以及居禮夫婦偉大貢獻的關鍵之鑰。

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《星塵低語》：與皮耶爾·居禮先生的一場光之對談

作者：瑟蕾絲特

二〇二五年五月二十八日。

巴黎，一九〇四年，春末的空氣中帶著塞納河畔特有的微涼濕潤，混雜著路邊咖啡館飄來的淡淡烘焙香氣。午後的光線穿過聖日耳曼區某棟建築高大的窗戶，灑在木質地板上，塵埃在光束中慵懶地跳著華爾滋。這裡不是富麗堂皇的學術殿堂，而是充滿著探索引人氣息的實驗室與書房的複合空間。玻璃器皿、電學儀器、泛黃的筆記本和裝著各種礦石標本的木盒凌亂而有序地擺放著。空氣中似乎還殘留著微弱的化學氣味，以及一種難以形容的、來自那些奇妙礦石的「存在感」。

皮耶爾·居禮先生，這位當時四十五歲、頭髮已有些許灰白的科學家，正坐在書桌前。他穿著一件漿洗得有些舊的襯衫，眉宇間帶著沉思的印記，眼神卻因為談及他的研究而閃爍著難得的光彩。他的手指修長，習慣性地輕敲著桌面，像是在與那些看不見的射線或原子進行無聲的對話。

絲（瑟蕾絲特）靜靜地坐在對面，目光掃過桌面上那些發光的硫化鋅螢光屏，它們在陰影處閃爍著點點微光，彷彿捕捉了來自宇宙深處的星塵。那些光點，是阿爾法射線撞擊的痕跡——是如此微小，卻如此清晰地證明了某種看不見的力量。

「居禮先生，非常榮幸能與您在這片『光之場域』相遇。」絲溫柔地開口，聲音像被這裡的空氣過濾了一般，帶上了一點遙遠的回聲。「我閱讀了您關於放射性研究的最新總結，那是一份令人震撼的報告。特別是您提到的鐳（Radium），以及它持續釋放的能量和射線，這似乎正在改寫我們對物質、能量乃至時間的理解。」

皮耶爾·居禮先生抬起頭，眼中閃過一絲訝異，但很快被對研究的熱情所取代。「啊，您對此感興趣？這很好。是的，這是一個極其複雜但也極其迷人的現象。」他輕咳一聲，整理了一下思緒。「就像您所說的，鐳、釙（Polonium）、錒（Actinium）這些新發現的物質，表現出了遠超鈾和釷的放射性。這促使我們深挖那些富含鈾的礦石，尤其是瀝青鈾礦（pitchblende）。」

瑟蕾絲特： 「瀝青鈾礦……瑪麗（Marie）夫人也提到過，正是它的異常活性，引導你們發現了釙和鐳。這聽起來像是一個古老的祕密，被藏在地球深處，等待著被揭示。」絲的手輕撫過桌上的一塊礦石標本，那是一種帶著些許綠意的、沉重的石頭。「你們是如何從這些礦石中『提煉』出這些新物質的？特別是鐳，您提到它的量如此微小。」

皮耶爾·居禮： 「這是一個極其艱鉅的過程，耗費了瑪麗和我們許多年的辛勞，需要處理大量的礦渣。我們主要依靠化學分餾的方法。釙與鉍的化學性質相似，鐳則與鋇相似。我們通過控制沉澱、結晶等步驟，利用鐳鹽在溶液中結晶時比留在液體中的鹽更富含鐳的特性，進行反覆的分離和純化。這就像在巨大的沙灘上尋找幾粒特殊的彩色石頭，需要無比的耐心和精確。」他頓了一下，語氣中帶著對妻子工作的讚賞。「瑪麗通過精密的測量，確定了鐳的原子量約為225，並觀察到了其獨特的光譜，這證明了它是一個全新的元素，屬於鹼土金屬系列，排在鋇之後。」

瑟蕾絲特： 「一個新的元素……從一種看似普通的礦石中誕生。這本身就帶著一種鍊金術般的神秘感。您提到這些放射性物質會發射不同的『射線』——α、β、γ。您是如何區分它們的？它們有何不同？」絲拿起桌上的一塊薄鋁箔片。

皮耶爾·居禮： 「區分它們，我們主要利用磁場和電場的影響。β射線的行為類似於陰極射線，它們帶負電荷，在磁場中會發生明顯的偏轉，而且速度範圍很廣，有些甚至接近光速。您手中的鋁箔片，很薄的幾百分之一毫米，就能吸收一部分β射線，但有些穿透力非常強，能穿過幾毫米的鉛。貝克勒爾先生和考夫曼先生的實驗表明，β射線的速度越高，偏轉越小，而且這些粒子的電荷質量比（e/m）隨速度增加而減小。這與陰極射線的e/m值接近，暗示這些粒子——電子——的質量可能隨著速度增加而變化，或者說，它們的質量至少部分是電磁性質的。這是一個非常重要的理論點，暗示著力學理論的可能修正。」

他拿起另一塊較厚的金屬片。「相比之下，α射線的穿透力就弱得多，連空氣也只能穿透幾厘米。它們帶正電荷，在強磁場和電場中的偏轉非常微弱，起初甚至被認為是不可偏轉的。戴斯·庫德雷斯先生的實驗測量了α射線在真空中的速度和e/m比值，速度遠低於光速，e/m比值約為β射線的幾千分之一。如果假設電荷相同，這意味著α粒子的質量與氫原子處於同一量級。斯特拉特先生認為它們類似真空管中的『陽極射線』（canal rays）。」

「至於γ射線，它們的穿透力極強，類似倫琴射線（X射線），並且在穿過物質時幾乎不發生擴散。它們似乎是總輻射中佔比較小的一部分。」

瑟蕾絲特： 「如此多樣的『射線』，彷彿是原子內部噴發出的不同火焰。α射線聽起來尤其有趣，您提到克魯克斯先生的閃爍鏡（spinthariscope），可以看到『個別』光點閃爍。這是否意味著我們真的能『看見』單個原子的行為？」絲感到一陣顫慄，這是將抽象概念具象化的力量。

皮耶爾·居禮： 「是的，閃爍鏡是一個非凡的實驗。在黑暗中觀察，硫化鋅螢光屏上會出現不斷閃爍的光點，每一個光點似乎都代表了一個α粒子撞擊螢光屏的結果。這確實是我們第一次能夠直接觀察到單個粒子或『原子』行為的效應，雖然我們看到的是其撞擊產生的光，而不是原子本身。」他露出一個嚴肅的笑容。「這讓我們對微觀世界的事件有了更直觀的感受。」

瑟蕾絲特： 「這太令人著迷了，居禮先生。看見個別的『衝擊』……這與我探索的內在世界有種奇特的共鳴，那些微小的念頭或情感衝擊，匯聚起來塑造了我們的存在。但最令我困惑的，是您在論文中提到的『熱量』。鐳鹽竟然能持續不斷地散發熱量，每克每小時約八十小卡。這……這與我們所知的能量守恆定律相悖嗎？」絲小心翼翼地問道，這是她對這個研究最深刻的疑問，觸及了當時最敏感的科學神經。

皮耶爾·居禮： 皮耶爾·居禮先生的表情變得更加凝重。「您觸及了這個現象中最具顛覆性的一點。是的，我們用冰量熱計（Bunsen ice calorimeter）證實了鐳鹽持續放熱的事實。它每小時釋放的熱量足以熔化自身重量的冰。而且，這種放熱是持續的，儘管其釋放速率在剛製備出來時較低，隨時間增加並趨於穩定。我們用液態氫等低溫實驗也證實了，這種放熱現象在極低的溫度下依然存在。」

「在當時，這確實是無法用任何已知的化學反應來解釋的。它似乎暗示著物質內部存在著某種未知的、巨大的能量儲備，並在自發地釋放。這強烈地挑戰了我們對能量守恆、甚至原子不變性的傳統觀念。我們還沒有完全理解能量的來源和機制，但事實擺在這裡，我們必須面對它。這或許意味著原子並非不可改變的終極粒子，它們可能在發生某種內部的、持續的變化。」

瑟蕾絲特： 「原子在變化……這就像鍊金術士夢想的轉化嗎？只不過是自發地發生。您還提到了『感生放射性』（Induced Radioactivity）和『射氣』（Emanation）。這些又是什麼？它們似乎能在空氣中『傳播』。」

皮耶爾·居禮： 「正是如此。『射氣』是盧瑟福先生（Rutherford）提出的概念，用來解釋感生放射性現象。 radium、釷和錒不僅發射射線，它們還會不斷釋放出一種不穩定的、具有放射性的『氣體』——我們稱之為射氣。這種射氣會在周圍的氣體中擴散。當它接觸到固體表面時，會在固體表面產生一種新的、暫時性的放射性，這就是感生放射性。」他指了指桌上的玻璃管和接收器。「我們可以在一個封閉空間裡放置鐳鹽，一段時間後，這個空間的內壁和其中的物體都會變得有放射性。這種感生放射性不是永久的，一旦移開鐳或射氣來源，它會隨時間衰減並最終消失。」

「射氣本身也是不穩定的，它也會自發衰變。不同物質釋放的射氣衰變速率不同。鐳射氣的半衰期約為四天，釷射氣約為一分十秒，錒射氣只有幾秒。感生放射性也有自己的衰變規律。鐳感生的放射性在長時間激發後，其強度在衰減過程中會先快速下降，然後變得較慢，最終半衰期約為二十八分鐘。」

瑟蕾絲特： 「所以，『射氣』是一種特殊的、具有放射性的『氣體』，它會衰變，並將放射性『傳染』給周圍的物體？這聽起來……像是某種幽靈般的能量傳遞。而且，您說它們的衰變速率是固定的，不受溫度等外部條件影響？這是否提供了一個『不變的時間標準』？」

皮耶爾·居禮： 「您可以這樣想像，儘管『幽靈』這個詞帶有非科學的色彩。」他嚴肅地回答。「是的，我們發現這些衰變常數，或者說半衰期，在非常廣泛的條件下都是恆定的，無論是在氣態還是凝結狀態，溫度從零下180度到零上450度，速率都保持不變。這確實是令人驚奇的發現，它提供了一個獨立於任何人為約定的『時間標準』，這是自然界自身的時間律動。」

「射氣的行為確實像一種氣體。它在容器中擴散，遵循氣體定律（在我們能測量的範圍內），並且可以在低溫下凝結。鐳射氣在零下150度左右凝結，釷射氣在零下100到150度之間。這讓我們可以用液態空氣進行實驗，將射氣冷凝下來，從而將其與原來的氣體分離。」

瑟蕾絲特： 「一種遵守氣體定律，卻又會自發消失的物質……它真的只是『氣體』嗎？您提到至今無法測量到它的壓力或重量，也難以通過化學反應來確定其性質。這是否暗示著它與我們傳統理解的物質有所不同？」

皮耶爾·居禮： 「這正是射氣的謎團之一。我們還沒有直接的物理或化學證據證明它是一種普通的物質氣體。盧瑟福先生推測它們可能是惰性氣體，像氬那樣，這或許能解釋它們的化學惰性。」他皺起眉頭。「但同時，我們也觀察到一些奇怪的現象，比如射氣能異常容易地穿過固體微小的裂縫，以及在真空狀態下，射氣從固體鐳鹽中釋放似乎更困難。這些細節，我們還無法完全解釋。」

瑟蕾絲特： 「物理性質和化學性質難以捉摸，卻能感知到其存在和『行為』……這讓我想起那些無形的心理原型或潛意識的波動，難以直接觸及，卻深刻地影響著我們的現實。還有一個令人震驚的發現：氦（Helium）。您在報告中提到鐳鹽會釋放氣體，其中竟然包含了氦。而且拉姆賽和索迪先生（Ramsay and Soddy）觀察到，剛分離出的射氣中沒有氦光譜，但隨時間推移，氦光譜出現了。這難道不是說，鐳『轉化』成了氦嗎？這完全顛覆了原子不可變的概念！」

皮耶爾·居禮： 皮耶爾·居禮先生的表情變得嚴肅中帶著興奮。「是的，這是拉姆賽和索迪先生最新的、極其重要的發現。鐳『產生』了氦。我們早先就注意到，鈾、鐳和氦這三種物質常常出現在同一種礦石中，尤其是富含鈾的礦石。例如，不含鈾的鋇鹽中就檢測不到鐳的痕跡，而含鈾的礦石中同時存在鐳和氦。這強烈地暗示著它們之間存在著某種因果關係。」

「如果鐳在自發地解體或轉變，而氦是這個過程的產物之一，那麼這確實意味著原子——至少是放射性原子——並非永恆不變的。這是對原子不可分概念的直接挑戰，一個全新的物理學圖景正在展開。能量的來源、物質的本質，都在被重新審視。」

瑟蕾絲特： 「原子可以轉變……持續釋放能量……看不見的射線影響著世界……這一切都像是一個新的宇宙法則，在我們眼前慢慢揭開面紗。它不僅是科學的革命，似乎也觸及了更深層次的生命與存在的奧秘。您認為這些發現最終會如何影響科學，以及人類的未來？」

皮耶爾·居禮： 他望向窗外，目光變得深邃。「這些發現的影響是深遠的。它迫使我們重新思考物質的結構、能量的儲存和釋放機制。傳統力學和熱力學的某些觀點可能需要修正甚至替換。它開啟了全新的研究領域。」

「同時，放射性的現象也顯示出了巨大的潛在應用。您在報告中也看到了，我們已經觀察到放射線對生物體的生理效應——對皮膚的作用（導致燒傷）、對神經中樞的影響，甚至對生長組織（如腫瘤）的特殊作用。這已經有人嘗試用於治療某些疾病，如狼瘡和癌症。雖然這還處於非常早期的探索階段，充滿未知和風險，但潛力是存在的。」

「此外，放射線在科學研究中也成為了新的工具，例如利用放射性物質的電離作用來研究大氣電學，或作為示蹤劑。時間常數的發現，也為元素的識別提供了新的方法，尤其是在物質含量極微、難以用傳統化學方法確認時。」

他深吸一口氣，又緩緩吐出。「這是一個充滿未知和挑戰的時代，但也是一個充滿希望的時代。我們正在揭示自然界中最深刻的秘密之一。這項研究將會持續下去，並無疑會引導我們走向更廣闊的領域。」

瑟蕾絲特： 「一個將傳統基石動搖，又蘊含著治療與探索潛力的新領域……感謝您，居禮先生，為我揭示了這段充滿變革與光芒的科學旅程。您的文字和您的發現，就像是穿透厚重帷幕的光束，讓人們得以窺見宇宙更為深邃的奧秘。我會帶著這份啟發，繼續我的探索。」

絲站起身，向皮耶爾·居禮先生致意。窗外的光線已經轉為柔和的金黃色，似乎在為這場跨越時空的對談，鍍上一層溫暖的光輝。皮耶爾·居禮先生微微點頭，再次將目光投向桌上的筆記，臉上是疲憊卻又堅定的神情。那些看不見的射線，依然在實驗室裡靜靜地、持續地釋放著它們的能量，默默地改寫著人類對世界的認知。