открытие выделения тепла радием (в сотрудничестве с Лабордом);
исследование диффузии эманации радия в воздухе (в сотрудничестве с Ж. Данном);
исследование радиоактивности газов минеральных источников (в сотрудничестве с А. Лабордом);
исследование физиологического действия лучей радия (вместе с Анри Беккерелем);
исследование физиологического действия эманации радия (вместе с Бушаром и Балтазаром);
о приборе для определения магнитных констант (вместе с Шенево).
Все эти фундаментальные исследования в области радиоактивности посвящены самым разнообразным темам. Несколько работ имеют целью изучение эманации, этого странного газообразного тела, порождаемого радием и в большой степени служащего причиной сильного излучения, ранее приписываемого самому радию. Пьер Кюри установил строгий и неизменный закон, по которому эманация разрушается, в каких бы условиях она ни находилась. В настоящее время эманация радия, заключенная в тонкие ампулы, постоянно употребляется врачами как терапевтическое средство; по техническим соображениям употребление ее предпочитается непосредственному пользованию радием, и ни один врач не может не обращаться к числовой таблице, показывающей, сколько эманации исчезает за день, хотя она и заточена в стеклянной тюрьме.
Та же эманация находится в небольших количествах в минеральных водах и может иметь влияние на их лечебные свойства.
Еще поразительнее было открытие выделения тепла радием. Не изменяясь наружно, это тело выделяет в час количество тепла, более чем достаточное для того, чтоб растопить кусок льда равного веса. Хорошо защищенный от потери тепла радий нагревается, и температура его может подняться на 10 и более градусов выше температуры окружающей среды. Это был вызов современной экспериментальной науке.
Нельзя, наконец, обойти молчанием опыты, относящиеся к физиологическим действиям радия.
С целью проверить эти действия, изучавшиеся уже Ф. Жизелем, Пьер Кюри добровольно подверг свою руку действию радия в течение нескольких часов. В результате появилась рана, похожая на ожог, постепенно увеличивавшаяся, которую удалось залечить лишь через несколько месяцев. Анри Беккерель получил такой же ожог случайно, когда он нес в жилетном кармане стеклянную трубочку с солью радия. Он рассказал нам о результате действия радия и, восхищенный и раздосадованный, воскликнул: «Я люблю его, но в то же время на него сердит!»
Понимая, насколько интересны эти результаты, Пьер Кюри начал в сотрудничестве с врачами упомянутое выше исследование над животными, подвергнутыми действию эманации радия. Эти изыскания были начальным пунктом радиотерапии. Первые опыты лечения радием были произведены с помощью продуктов, данных Пьером Кюри; результатом их было излечение волчанки и других накожных болезней. Таким образом, радиотерапия, важная отрасль медицины, зародилась во Франции и развилась благодаря трудам французских врачей (Данло, Уихема, Доминици, Дегре и других)[12].
Между тем благодаря большому толчку, который был дан изучению радиоактивности за границей, одно за другим последовали новые открытия. Многие ученые занялись отысканием новых радиоэлементов, следуя впервые примененному нами методу химического анализа с помощью излучения. Таким путем были найдены: мезоторий, употребляемый теперь врачами и приготовляемый заводским способом, радиоторий, ионий, протоактиний, радиосвинец и другие. В настоящее время мы знаем всего тридцать восемь радиоэлементов (из них три в газообразном состоянии, или эманации), но среди них радий играет наиболее важную роль благодаря значительной интенсивности его излучения, которое лишь крайне медленно ослабляется со временем.
1903 год был особенно значительным в эволюции новой науки. Во Франции только что была закончена работа над радием, новым химическим элементом, и Пьер Кюри ясно доказал поразительное выделение тепла из этого элемента, по внешности остающегося неизменным. В Англии Рамзей и Содди сообщили о большом открытии: они установили, что радий производит в качестве своего распада газообразный гелий; это совершается в условиях, заставляющих думать о внутриатомном изменении. Действительно, если соль радия сохраняется в течение некоторого времени в запаянной стеклянной трубочке, совсем лишенной воздуха, можно, расплавив соль, выделить из нее небольшое количество гелия, который легко измерить и узнать по виду его спектра. Этот важный опыт получил многочисленные подтверждения; он дает нам первый пример превращения атома, правда совершающегося независимо от нашей воли, но тем не менее уничтожающего теорию об абсолютной прочности атома.
Все эти факты вместе с некоторыми прежде известными привели к чрезвычайно ценному синтезу: я говорю о работах Э. Резерфорда и Ф. Содди, предложивших теорию радиоактивных превращений, в настоящее время общепринятую. По этой теории, всякий радиоэлемент, даже когда он кажется неизменным, находится на пути к самопроизвольному превращению, и оно тем быстрее, чем интенсивнее излучение[13].
Радиоактивный атом может разлагаться двумя способами: он может выделить из своего ядра атом гелия, который, двигаясь с громадной быстротой и обладая положительным зарядом, дает, таким образом, то, что мы называем α-частицей; или же он может отделить из ядра еще меньший кусочек, один из электронов (с ними мы уже свыклись в современной физике), масса которого при умеренной скорости в 1 800 раз меньше массы атома водорода, но постепенно возрастает при приближении скорости электрона к скорости света; эти электроны с отрицательным зарядом образуют поток β-частиц, или так называемые β-лучи. Каков бы ни был оторванный от атома кусочек, оставшаяся часть уже не похожа на первоначальный атом; так, когда атом радия выделил атом гелия, то остатком является атом эманации в газообразном состоянии. Этот остаток, в свою очередь, разлагается, и процесс останавливается, лишь дойдя до последнего устойчивого остатка, не испускающего никакого излучения.
Итак, α- и β-лучи происходят от распада атомов; γ-лучи являются сходными со светом и сопровождают атомное разложение. Они далеко проникают сквозь материю, и их чаще всего применяют в выработанных до сих пор терапевтических методах[14].
Итак, радиоэлементы образуют семейства, каждый член коих происходит по прямой линии от своих предков, первых членов ряда; первичными элементами являются уран и торий. В частности, можно установить, что радий — потомок урана, а полоний — потомок радия. Так как каждый радиоэлемент понемногу разрушается и в то же время снова накопляется, образуясь от своего родоначальника, то в результате он может скопиться лишь до определенного количества; поэтому соотношение радия и урана есть величина постоянная в очень древних неизменных химических минералах.
Самопроизвольное разрушение радиоэлемента происходит по основному показательному закону, согласно которому количество каждого радиоэлемента уменьшается наполовину в один и тот же вполне определенный промежуток времени, называемый периодом полураспада, являющийся характерным для данного элемента. Эти периоды, измеряемые разными методами, весьма различны. Период урана — несколько миллиардов лет, радия — около 1 600 лет, период эманации радия — немного меньше 4 дней, а среди следующих потомков есть даже такой, чей период — малая доля секунды. Показательный закон имеет глубокий философский смысл; он указывает, что разложение происходит согласно законам вероятности. Причины, вызывающие разложение, остались в тайне, и пока неизвестно, происходит ли оно от внешних факторов, или от внутриатомной неустойчивости. Во всяком случае, ни одно внешнее воздействие до сих пор не оказалось достаточно сильным, чтобы вызвать разложение.
Эти быстро следовавшие друг за другом открытия, перевернувшие научные понятия, установившиеся в физике и химии, были встречены не без сомнений и недоверчивости, но большая часть ученого мира приняла их с энтузиазмом. В то же время возросла известность Пьера Кюри во Франции и за границей. Уже в 1901 году Академия наук присудила ему премию Лаказа. В 1902 году Маскар, много раз оказывавший ему поддержку, побудил Пьера Кюри выставить свою кандидатуру в Академию наук; Пьер Кюри с трудом решился на это, так как, по его мнению, академия должна выбирать своих членов, не ожидая, чтобы эти последние ходатайствовали об избрании и делали визиты. Тем не менее он выставил кандидатуру по дружескому настоянию Маскара и особенно ввиду факта, что физическая секция академии единогласно высказалась в его пользу. Несмотря на это, его кандидатура не прошла, и только в 1905 году он стал членом академии и не пробыл им и года.
В 1903 году Пьер Кюри поехал со мною в Лондон, чтобы сделать сообщение о радии. Ему был оказан восторженный прием. Он был счастлив снова увидеть при этом лорда Кельвина, который всегда выражал свою привязанность к нему и, будучи уже очень пожилым в то время, проявлял все тот же юношеский интерес к науке. Знаменитый ученый с трогательным удовлетворением показывал стеклянную ампулу с зернышком соли радия, подаренным ему Пьером Кюри. Мы встретились также с другими известными учеными: Круксом, Рамзеем и Дьюаром; в сотрудничестве с последним Пьер Кюри напечатал работу о выделении тепла радием при очень низких температурах и об образовании гелия в солях радия.
Несколько месяцев спустя ему (вместе со мной) была присуждена Лондонским королевским обществом медаль Дэви, и почти в то же время мы получили вместе с Анри Беккерелем Нобелевскую премию по физике.
Состояние здоровья помешало нам отправиться на церемонию вручения премии в декабре, и только в июне 1905 года мы смогли поехать в Стокгольм, и Пьер Кюри прочел свою Нобелевскую речь. Нам был оказан очень любезный прием, и мы могли восхищаться видом страны в блеске прекрасных летних дней.
Присуждение Нобелевской премии было для нас важным событием из-за того престижа, которым пользовался недавно основанный (1901) Нобелевский комитет. С денежной стороны половина премии представляла значительную сумму. Пьер Кюри мог с тех пор предоставить свою должность в институте Полю Ланжевену, одному из своих прежних учеников. Пьер Кюри, кроме того, пригласил себе особого ассистента для помощи в своих работах.
Но известность, вызванная этим счастливым событием, ложилась тяжелым бременем на человека, не подготовленного и не привычного к ней. Целая лавина визитов, писем, просьб, статей и лекций, постоянные поводы к потере времени, волнениям и утомлению. Пьер Кюри был добр и не любил отвечать отказом на просьбу; но, с другой стороны, он отдавал себе ясный отчет, что он не может уступать обременявшим его ходатайствам без серьезного ущерба для здоровья, спокойствия своего духа и для работы. В письме к Ш.-Эд. Гийому он говорил: «У нас просят статей и лекций, а несколько лет спустя те же, кто просил нас, будут удивлены, увидя, что мы не работали».
Вот что он говорит в других письмах, относящихся к тому же времени и адресованных к Ж- Гун, который был настолько любезен, что сообщил мне их содержание, за что я приношу ему мою искреннюю благодарность.
20 марта 1902 г.
«Как вы могли заметить, в данный момент судьба нам благоприятствует, но ее милости сопровождаются множеством всяческих беспокойств. Никогда мы не были в такой степени лишены покоя. Бывают дни, когда нет времени передохнуть. А ведь мы мечтали жить дикарями, подальше от людей».
22 января 1904 г.
«Мой дорогой друг, я уже давно собираюсь Вам написать. Пожалуйста, извините меня, если я до сих нор этого не сделал. Это происходит по вине той глупой жизни, которую теперь приходится вести. Вы видите, какое восхищение внушает радий, но нам дорого обходится наша популярность. Нас преследуют журналисты и фотографы всех стран света: дело доходит до того, что они готовы воспроизводить разговор моей дочери с ее няней или описывать наших белую и черную кошек. Кроме того, к нам в большом количестве обращаются за деньгами, и, наконец, нас навещают в нашем помещении на улице Ломон бесчисленные коллекционеры автографов, снобы, люди из общества и даже иногда ученые. Все это не оставляет ни одной минуты покоя в лаборатории, а вечерами приходится еще поддерживать обширную корреспонденцию. Я чувствую, что начинаю тупеть от такого режима. Весь этот шум может оказаться не совсем бесполезным как средство для получения кафедры и лаборатории. Приходится создавать кафедру, а лаборатории я, может быть, еще и не получу. Я, конечно, предпочел бы обратное, но Лиар хочет использовать возникшее движение для создания новой кафедры в университете. Они основывают кафедру без определенной программы, нечто вроде специального курса, я думаю, что мне придется каждый год читать новый курс, а это очень трудно».
31 января 1905 г.
«…я вынужден был отказаться от поездки в Швецию… Говоря правду, я держусь только тем, что избегаю всякого физического напряжения. Моя жена в таком же положении и о работе по целым дням, как прежде, не приходится и думать.
Что касается работы, я ничего в настоящее время не делаю. Лекции, ученики, установка приборов, бесконечная вереница лиц, которые приходят нам мешать без всяких серьезных к тому оснований, вот в чем проходит жизнь, и не остается времени заняться чем-нибудь полезным».
24 июля 1905 г.
«Мой дорогой друг.
Мы очень сожалели, что лишены были в этом году Вашего посещения, и надеемся повидаться с Вами в октябре. Если не предпринимать чего-нибудь время от времени, то в конце концов потеряешь из виду всех своих лучших и наиболее тебе симпатичных друзей и будешь поддерживать знакомство с другими людьми только потому, что легко находишь случай с ними встречаться.
Мы по-прежнему ведем образ жизни очень занятых людей и в то же время ничем интересным не занимаемся. Вот уже более года, как я не сделал ни одной работы, и у меня не остается для себя ни одной минуты времени. Несомненно, что я не нашел еще средства защиты от расхищения нашего времени, между тем такая защита совершенно необходима. Это вопрос жизни или смерти для интеллекта».
В общем, несмотря на внешние осложнения, наша жизнь благодаря усилиям воли осталась такой же скромной и уединенной, как и раньше. В конце 1904 года наша семья увеличилась рождением второй дочери, Евы-Денизы, в скромном доме на бульваре Келлерман, где жили вместе с доктором Кюри, видя лишь немногочисленных друзей.
Наша старшая дочь, подрастая, стала маленькой подругой отца, который очень интересовался ее воспитанием и охотно гулял с ней в свободные минуты, особенно в дни каникул. Он вел с ней серьезные разговоры, отвечал на все ее вопросы и радовался быстрому развитию ее юного ума.
В связи с большим успехом Пьера Кюри за границей, наконец, пришло, хотя и запоздалое, но полное признание его заслуг и во Франции. В еорок пять лет он был одним из первых ученых своей страны, и тем не менее он как преподаватель занимал подчиненную должность. Это ненормальное положение вещей волновало общественное мнение; под влиянием этого ректор Парижской академии Лиар предложил парламенту учредить профессорскую кафедру в Сорбонне. В начале учебного 1904/05 года Пьер Кюри был назначен профессором факультета естествознания Парижского университета; год спустя он окончательно покинул институт, где его заместил Поль Ланжевен.
Учреждение новой кафедры не обошлось без затруднений; первоначальный проект предусматривал новую кафедру, но без лаборатории. Пьер Кюри не считал возможным принять должность, где он рисковал потерять и те небольшие средства для работы, которыми он располагал, вместо того чтобы получить новые; он написал своим патронам о решении остаться в P. C. N. Благодаря его настойчивости учреждение новой кафедры было дополнено кредитом на лабораторию и персонал для ее обслуживания (руководитель работ, лаборант и служитель). Должность руководителя работ была предложена мне, что было большим удовлетворением для Пьера Кюри.
Не без сожаления мы покидали институт, где провели за работой такие счастливые дни, хотя и в трудных условиях. Наш сарай был нам особенно дорог; это здание продержалось еще несколько лет в состоянии все прогрессировавшего разрушения, и нам случалось заходить туда. Позже пришлось его разрушить, чтобы освободить место для нового здания института, но фотографии его сохранились. Предупрежденная верным Пти, я совершила туда (увы, уже одна!) последнее паломничество: на доске еще остался почерк того, кто был душой этого места; смиренный приют его работы был весь проникнут воспоминаниями о нем. Жестокая действительность казалась дурным сном; казалось, увидишь его высокий силуэт и услышишь звук знакомого голоса.
Хотя парламент и голосовал за учреждение новой кафедры, но он не предусмотрел одновременного основания лаборатории, необходимой для развития новой науки о радиоактивности. Пьер Кюри сохранил за собой небольшое помещение P.C.N. и в качестве временной меры получил в распоряжение большую комнату, отделенную от P.C.N.; кроме того, во дворе построили небольшое здание из двух комнат и мастерской.
Нельзя подавить в себе чувства горечи, когда подумаешь, что эта малость оказалась для него первой и последней, что первоклассный французский ученый в конечном счете никогда не имел подходящей лаборатории, хотя его большое дарование проявилось уже тогда, когда ему было только двадцать лет. Конечно, проживи он дольше, то раньше или позже ему создали бы удовлетворяющие его условия работы, — но еще в возрасте сорока семи лет он был лишен их. Представляют ли себе люди всю скорбь восторженного и бескорыстного творца большого дела, когда осуществление его мечты все время тормозится недостатком средств? Можно ли, не испытывая чувства глубокой горести, думать о самой непоправимой трате величайшего народного блага — таланта, сил и мужества лучших сынов нации?
Крайняя нужда в хорошей лаборатории составляла предмет постоянных дум Пьера Кюри; когда в 1903 году, принимая во внимание его известность, его патроны сочли себя обязанными настаивать, чтобы он принял орден Почетного легиона, он отказался от этого отличия, оставаясь верным своим убеждениям (изложенным в предыдущей главе); письмо, написанное по этому поводу директору об отказе от академических отличий, внушает то же чувство, как и цитированное выше:
«Прошу Вас, будьте любезны передать господину министру и осведомить его, что не имею никакой нужды в ордене, но весьма нуждаюсь в лаборатории».
Назначенный профессором в Сорбонну, Пьер Кюри должен был готовиться к новому курсу. Кафедра была учреждена для него и с очень широкой программой, поэтому у него была полная свобода в выборе материала для курса. Пьер Кюри воспользовался этим, чтобы возвратиться к дорогой для него теме, и посвятил часть лекций законам симметрии, изучению векториальных полей и тензоров и приложению этих понятий к физике кристаллов. Он имел намерение дополнить эти лекции и сделать из них курс физики кристаллов; это было бы тем более полезно, что эти вопросы мало известны во Франции. Темой других лекций служила радиоактивность, открытия, сделанные в этой новой области, и переворот в науке под влиянием этих открытий.
Занятый подготовкой к курсу и часто больной, Пьер Кюри продолжал тем не менее работать в лаборатории, организация которой постепенно налаживалась. Имея больше места, он мог принять к себе нескольких студентов. В сотрудничестве с А. Лабордом он исследовал радиоактивность минеральных вод и газов, выделяемых источниками; это была его последняя печатная работа.
Его умственные способности достигли тогда полного расцвета: можно было удивляться уверенности и точности его рассуждений о физических теориях, его ясному пониманию основных принципов и глубокому чутью явлений, инстинктивному, но усовершенствованному в течение всей жизни, посвященной исследованию и размышлению. Его экспериментальная ловкость, которая поражала уже в первых работах, еще больше развилась от практики. Он испытывал удовольствие художника, создав изящный прибор. Ему нравилось придумывать и строить новые приборы; я иногда говорила ему шутя, что он не мог бы быть счастлив, не сделав по крайней мере два раза в год подобной попытки. Его естественная любознательность и живость воображения побуждали его интересоваться различными предметами; он мог с поразительной легкостью менять тему исследования.