第二章　年轻时的梦想，第一项科学研究，发现压电现象

当皮埃尔·居里还很年轻时，他就在为他今后能够从事物理学工作所必需的资格证书进行准备。他到巴黎大学去听课和做实验，此外，由于在帮助药物学校（School of Pharmacy）勒罗克斯（Leroux）教授准备物理学课程，他还可以以使用教授的实验室。他的哥哥雅克当时担任利奇（Riche）和荣福莱什（Jungfleisch）两位教授的化学助手，他也常去那里的实验室同哥哥一起做实验，学会了不少科学实验方法。

18岁那年，皮埃尔得到了物理科学的资格证书。学习期间，他引起了巴黎大学实验室主任德山（Desains）及其助理穆敦（Monton）的注意，得到他们的赏识，年仅19岁，就受聘担任德山教授的助手，并负责辅导学生的物理实验。他在这个职位上工作了五年，也是在这个时期开始了自己的实验研究。

非常遗憾的是，由于经济困难，年仅19岁，皮埃尔不得不过早地工作，当一名实验助手，否则，他是可以把全部时间都用在大学里再继续学习两三年的。他的时间都被本职工作和自己的研究占用了，因而无法继续去听更高深的数学课，也没有参加等级更高的后续考试。不过，根据当时的规定，在公立学校系统当教师的青年可以免服兵役，他没有到军队去服役，那在时间上也是一种补偿。

他这时已经长成一名身材修长的青年男子，一头褐色头发，显得有些腼腆和拘谨。年轻的面庞给人一种稳重内向的印象。在居里大夫家人的合影照片上就可以看到他的这种神情。在照片中，他一手支撑着下巴，就像是在思考什么。那一双清澈明亮的大眼睛特别吸引人，那眼神泄露出他是一个内心情感十分丰富的人。他旁边的哥哥，同他形成鲜明的对比，棕色的头发，活泼有神的眼睛，一看就知道是一个性格外向的人。

兄弟两人相亲相爱，又是一对好伙伴，经常在实验室里一同工作，闲暇时一起外出散步。他们与童年时代的几位好朋友始终保持着密切联系，比如他们的表兄路易斯·德布雷（Louis Depouilly），后来成了医生；路易斯·佛德尔（Louis Vauthier），后来也是医生；艾伯特·巴齐耶，后来是邮政和电报部门的工程师。

皮埃尔常对我讲起他假期在塞纳河的德拉维伊（Draveil）度过的那些日子。在那里，他和哥哥雅克在一起，常沿着河边长时间无目的地漫步，中途也许会停下来一起跳入河中游泳和潜水。两人的游泳技术都很高。有时他们会整天都长途步行。他们在年纪尚小的时候就养成了这种徒步到巴黎郊区去旅游的习惯。皮埃尔有时也会一个人出去，这符合他喜欢独自思考的性格。在独自一人行走时，他常常忘记时间，走得筋疲力尽。周围乡村的一切看起来是如此美好，他心旷神怡，意识不到物质上的困难。

在皮埃尔1879年写下的几页日记 ⁽¹⁾ 中，他曾记录过他对乡村的喜爱：

啊，我在那里过得多么愉快！独自一人，自由自在，远离巴黎的那些没完没了的烦心琐事。是的，我不后悔夜晚要露宿在树林里，也不后悔白天的孤寂。如果有时间，我要写下我在那里感受到的一切。我还要把让我流连忘返的那条溪谷——比尔谷（Bièvre）——描写一番。空气中弥漫着香料植物散发的芳香，溪谷两侧悬挂着茂密的各种植物，郁郁葱葱。那是仙境里的宫殿，蛇麻草的爬藤就是宫殿的廊柱，小石山上开满了红色的石南花。对于我来说，那是一处多么迷人的地方！啊，我将永远不会忘记明尼尔（Minière）的那片森林，在我见过的森林中，它是我的最爱，我在那里玩得最是开心。我常会在傍晚动身，再一次沿着溪谷朝里走，返回时，头脑中就有了许多的想法。

可以看出，皮埃尔·居里对乡村的那种迷恋缘于乡村能够为他提供一种静下心来进行思考的环境。在巴黎，日常生活中有大量琐事，他无法不受干扰地专心一意，他为此心烦意乱和感到痛苦。他决心要终生从事科学研究，对于他来说，最紧要的事情莫过于查明自然现象，建立一种能够满意地说明这些现象的理论。可是，每当他集中精力思考一个问题时，常会有没完没了的琐屑事情来迫使他分心，打断他的思路，使他十分气馁。

他的日记中有一篇的标题是“千篇一律的一天”，罗列了那一天他不得不应付的那些事情，那使他整天都没有时间做有益的工作。他在最后写下他的烦恼：“这就是我的一天，什么事情也没有做。这是为什么？”接着，他借用维克多·雨果（Victor Hugo's）的戏剧《国王寻乐》（Le Roi S'Amuse ）中的一句话“小铃儿击倒了这个会思考的生命”作为标题，再回到日记上：

像我这样的弱者，为了不让思绪随风飘散，不被一丝微风吹动，我需要我周围的一切全都保持静止不动，或者像一只陀螺在那里自行旋转，不会让我感觉到外界的事物。

每当我聚精会神逐渐接近问题的关键，正在要获得灵感的紧要关头，一件无关的小事——别人的一句话，给我谈事情，一张纸，一位来访者——都会中断我的思考，那就有可能推迟我获得那个灵感，甚至永远也不会再出现当时就要产生的那个灵感。我要是一个思维足够快的人就好了，那样，我也许就会不受周围的干扰，能够把思想集中在我思考的问题上……。

我们必须吃、喝、睡、休息，还有爱，需要接触生活中那些美好甜蜜的事情，但绝不可沉溺其中。一个人在做这些事情的时候必须记住，在我们这颗低俗的头脑中一定要有高尚的思想，始终处于主导，毫不动摇。人生必须要有理想，而且要努力使自己的理想变为现实。

这真是精辟的分析，一位20岁的年轻人竟能写出这样的内容，足以令人惊讶。这些分析说明，这位有才智的人若有较好的工作条件，必能做出他最大的贡献。这也是一个教训，社会应该充分理解所有那些具有内向性格，喜欢沉思，却有能力为人类开辟出新路的人，为他们提供施展才华的必要环境。

皮埃尔·居里渴望能够完全静下心来专一思考，但总不能如愿。这不仅因为他要受到自己工作职务和社会责任的羁绊，而且也要受到他自身兴趣的影响。他很注重加强自己在文学和艺术方面的修养。像他的父亲一样，他酷爱阅读，而且不厌烦阅读文字艰深、难以理解的著作。为此难免有人会责怪他，他爽快地回答：“我不讨厌那些书冗长乏味。”这说明，他喜欢阅读是一心要追求真理，而写出真理的文字有时就不会那么有趣和吸引人。他还喜欢美术和音乐，爱去看画展和听音乐会。在他遗留的手稿中就有一些他自己写的诗歌片段。

不过，他的所有这些喜好都要服从他心中为自己选定的真正使命，当他感到自己的科学想象力不是十分活跃时，他就会觉得自己在某方面是一个有缺陷的人。在陷入免不了会出现的暂时消沉时，他常常就会流露出这种苦闷不安的情绪。

他在日记中写道：

我怎么了？我竟然无法调动我的身体的全部，我的身体还有一部分处在睡眠之中。我可怜的灵魂，你真的如此软弱，竟不能够控制我的躯体吗？哎，我的思想，你真是太贫乏了。我应该坚信自己的想象力一定能够把我从一条因循守旧的轨道上拉回来，可是，我又担心我的想象力已经枯竭。

尽管有过犹豫，有过彷徨，甚至还有过暂时的迷惘，这位年轻人还是一步又一步踏出了自己的道路，而且逐渐增强了信心。他决心从事科学研究工作，而且一定要做出成绩来。要知道，许多后来成为大师的专家，早先在他这个年纪，大多还在学校学习。

他的第一项研究工作，是与德山先生合作，用热电偶与金属线光栅测定热辐射的波长。他们使用的这种测量方法在当时属于首创，那以后才被经常用于同类问题的研究。

接着，他又与他的哥哥合作，研究晶体。他的哥哥当时已经通过资格证书考试，在巴黎大学的矿物实验室做弗里德耳 ⁽²⁾ （Friedel）教授的助手。做这项实验使这两位年轻的物理学家获得了极大的成功：发现了在那以前不知道的压电效应（piezo-electricity）。所谓压电效应，是指沿着晶体的对称轴方向施加外力，将其压缩或拉伸而产生电极化的现象。兄弟二人作出这项发现不是靠运气，他们对晶体物质的对称性曾进行过长期思考，实验前就想到了多半会出现这种电极化现象。这项研究的第一部分工作是在弗里德耳的实验室里做的，两兄弟以在他们这个年龄罕见的实验技能对这种新现象进行了全面研究，找出了在晶体中产生该现象所必需的对称条件，并给出了关于这种现象的几个极其简单的定量定律，以及几种具体晶体的电极化的绝对大小。其他国家的一些著名科学家［伦琴（Roentgen），孔脱（Kunt），佛克脱（Voigt），里克（Riecke）］此后沿着雅克和皮埃尔·居里兄弟两人所开辟的这条道路又继续进行了更深入的研究。

这项研究的第二部分工作在实验上的难度更大，是用电场作用于压电晶体使之产生压缩。这种由李普曼（Lippmann）预言的现象也被居里兄弟证实了。用实验来证实这种现象的困难在于，晶体在电场作用下的变形非常小，很难观测到。多亏德山与穆敦两位教授将物理实验室旁边的一个小房间让出，专供居里兄弟二人使用。这样，他们才有可能凭借自己心灵手巧使实验获得成功。

根据对压电效应进行的实验和理论研究，他们很快就找到了这种效应的一种实际应用，发明了一种叫做压电石英静电计（piezo-electric quartz electrometer）的新仪器。这种新型静电计可以测出很小的电荷和密度非常小的电流。这种仪器在后来的放射性 ⁽³⁾ 实验中发挥了非常大的作用。

居里兄弟在做压电效应实验时必须要用到静电计。当时知道的那种象限静电计显然不能满足他们的要求，这样，他们就自己研制出一种更能适合他们实验需要的新型静电计。这种新型静电计在法国被称为居里静电计。兄弟两人这几年的合作亲密无间，不仅两人感到非常愉快，而且富有成果。之所以能够如此，是因为兄弟两人都爱好科学，都决心献身科学事业，他们总是互相勉励，互相支持。在他们共同工作中，雅克点子多，精力充沛，皮埃尔也乐于接受雅克的意见进行认真思考，起到了很好的互补作用。

不过，他们的这种亲密合作没有持续太久。在1883年，两人不得不分开了。雅克离开巴黎到蒙彼利埃大学（the University of Montpelier）去担任矿物学的首席讲师；皮埃尔则由弗里德耳和舒曾伯格 ⁽⁴⁾ （Schützenberger）推荐受聘为新建立不久的巴黎市立理化学校的第一任实验室主任。十多年后，在1895年，兄弟两人关于晶体的研究获得了普朗特奖（the Planté Prize），这个荣誉显然是来得太迟了。

————————————————————

(1) 皮埃尔·居里并没有留下真正的日记，只是偶尔写下几页，而且也只是在他一生的一个很短的时期。

(2) 1832—1899，法国化学家。——校者注

(3) 石英的压电性质在最近又有一项新的重要的应用，郎之万用它在水中产生高频弹性波（频率超过声波），可以来探测水下的障碍物。这种方法也可以普遍应用于测量海洋的深度。我们在这里又一次看到，认真思索也可以导致在后来证明有预料不到的应用的新发现。

(4) 1829—1897，法国化学家。——校者注