1895年在科學(xué)史上是很重要的一年，在這一年的12月，德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)x射線。第二年3月，法國物科學(xué)家貝克勒爾，又由于研究x射線，而發(fā)現(xiàn)了鈾的放射性。正是這一年，瑪麗以第一名的成績通過了教師資格考試。1897年懷孕的瑪麗·居里完成了論文《淬火鋼的磁特性》。這個研究，告一段落之后，30歲的瑪麗，面臨著需要找一個合適的博士論文的研究課題。對于一個科學(xué)工作者來說，能否選擇正確的研究課題是至關(guān)重要的。有人說方向選擇對了，就成功了一半，這話很有道理。
19世紀(jì)末的那幾年，在物理學(xué)家面前展現(xiàn)了一個光怪陸離、變幻莫測的神奇世界，同時也令全人類為之眼花繚亂。英國物理學(xué)家湯姆遜發(fā)現(xiàn)的電子，使原來認(rèn)為原子是不可分的最基本的物質(zhì)單位的傳統(tǒng)科學(xué)信條發(fā)生了動搖。法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的鈾元素的質(zhì)量在天然輻射中減少的現(xiàn)象，也動搖了物質(zhì)質(zhì)量不能自行改變的信條。經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為原子如果存在的話，就一定是最小而又不能再分割的粒子，而鈾原子卻能不斷的放射出一種射線來，那么原子不是仍然可以分割的嗎？更使人迷惑不解的是，鈾鹽可以不斷的放出射線來，而射線又是帶有能量的，那么這個能量是從哪兒來的呢？如果是這樣，那么能量守恒定理豈不是也要發(fā)生動搖了嗎？
30歲的瑪麗·居里正在選擇她的博士論文，為了尋找有吸引力的課題，她把近幾年的科學(xué)期刊，差不多翻了個遍。在翻閱大量的文獻(xiàn)過程，她對貝克勒關(guān)于由射線的論文產(chǎn)生了興趣，由于射線神秘兮兮，誰也弄不清楚它的能量是從哪兒來。受對未知事物探究內(nèi)心沖動的驅(qū)使，瑪麗·居里覺得這個問題很有研究價值。她選擇這個課題，還有一個原因，貝殼勒爾的發(fā)現(xiàn)，盡管引起了很大的轟動，但接下來的研究工作并沒有取得普遍的重視，因此選擇這個課題研究成功的可能性比較大。
1897年底，瑪麗.居里在比埃爾·居里的幫助下，在理化學(xué)校找到了一間小房間，建立了她第一個獨(dú)立的實(shí)驗室，開始瑪麗只是重復(fù)貝克勒爾做過的實(shí)驗，在重復(fù)實(shí)驗當(dāng)中，她做了一個很關(guān)鍵的改動。為了更精確的觀測鈾射線的強(qiáng)度，她沒有采用貝克勒爾使用的底片感光的方法，而是采用比埃爾·居里和他的哥哥雅克·居里共同發(fā)明的壓電石英靜電計，來精確測定鈾射線的強(qiáng)度。貝克勒爾是根據(jù)底片感光程度，或者驗電器金屬箔下垂的快慢，來猜測鈾射線的強(qiáng)度，這些方法根本無法做到定量的控制和測量。
貝克勒爾已經(jīng)發(fā)現(xiàn)鈾天然放射性的三種效應(yīng)，能夠使照相底片感光，可以使氣體分離，對不同物質(zhì)有不同的穿透力。他采用的測定方法無法做到定量的分析，使他忽略了后兩種效應(yīng)?，旣悺ぞ永锏母呙髦?，在于它的方法，利用了放射性的電離效應(yīng)，可以通過補(bǔ)償法精確測出鈾射線的強(qiáng)度。
1882年當(dāng)瑪麗還只有15歲，她在一所公立高中念書的時候，23歲的比埃爾·居里已經(jīng)被任命為巴黎市理化學(xué)校物理實(shí)驗室的主任。比埃爾的哥哥雅克·居里也非常喜愛物理，他在1880年發(fā)現(xiàn)了晶體的壓電效應(yīng)，就是石英、電氣石、酒石酸鉀鈉等不對稱的晶體，在外力的作用下，因為極性而使兩端表現(xiàn)出電勢差的現(xiàn)象，這就是晶體的正壓電效應(yīng)。后來比埃爾加入到雅克的研究當(dāng)中，繼續(xù)進(jìn)行這個實(shí)驗，又確定了產(chǎn)生壓電效應(yīng)的條件和變化的規(guī)律。1881年發(fā)現(xiàn)了這一效應(yīng)的逆反應(yīng)，也就是逆壓電效應(yīng)，他們還根據(jù)壓電效應(yīng)制造出非常精密的靜電計。這種靜電計可以準(zhǔn)確的測量非常微小的電量，被稱為壓電石英靜電計。
在認(rèn)識瑪麗之前，比埃爾已經(jīng)有了許多卓越的發(fā)現(xiàn)，比如用他的名字命名的居里精密天平，居里定律，居里溫度等等，這些概念對磁學(xué)的研究，至今仍然非常重要。比埃爾和雅克發(fā)現(xiàn)了晶體的對稱性和電壓現(xiàn)象之后，又獨(dú)立推廣了對稱原理，把它應(yīng)用到許多物理現(xiàn)象當(dāng)中，比埃爾也是第一個把群論的概念引進(jìn)到物理學(xué)領(lǐng)域的人。
利用壓電石英靜電計，瑪麗經(jīng)過非常細(xì)致和耐心的測量，得出一個重要的結(jié)論：鈾射線的強(qiáng)度與鈾化合物當(dāng)中鈾含量成正比，與鈾化合物的組成無關(guān)，也不受光照、加熱和通電等因素的影響。這個結(jié)論進(jìn)一步證實(shí)了貝克勒爾“鈾射線的發(fā)射是一種原子的自發(fā)過程”。
1898年初，瑪麗發(fā)現(xiàn)除了鈾之外，釷也是一種放射性元素，正是這個發(fā)現(xiàn)，瑪麗決定把研究的范圍擴(kuò)大到鈾和釷以外的化合物，包括測試大量的自然礦石。她縝密的邏輯思維能力，使她產(chǎn)生了一個更大膽的設(shè)想，既然放射性是一種原子的特性，那么更強(qiáng)的放射性就意味著有新的元素存在。同樣量的鈾鹽和含鈾的瀝青相比較，含鈾的瀝青放射性強(qiáng)度要比純鈾鹽要強(qiáng)4倍多，這說明含鈾鹽的瀝青中還含有其它新元素。
瑪麗的研究工作，除了生孩子那幾天外從來就沒有間斷過，既然她已經(jīng)確信有了新的放射性元素存在，那她就一定要把這種新元素給找出來?，旣惿畹臅r代，人類總共發(fā)現(xiàn)了大約80種元素，每種元素的發(fā)現(xiàn)都使它的發(fā)現(xiàn)者在科學(xué)史上千古留名，如果她能夠使元素的大家族再添上一種，這是多么有價值，多么吸引人的事情??！
瑪麗知道要先從礦石當(dāng)中提煉出帶放射性的微量元素，無異于大海撈針。他和比埃爾采用的方法是以放射性為基礎(chǔ)，采用分步結(jié)晶的方法，從瀝青鈾礦當(dāng)中分離出新的放射性物質(zhì)，她先用靜電計測定出瀝青鈾礦當(dāng)中礦石成分具有的放射性強(qiáng)度，在以此為線索追蹤放射性元素隱藏在什么成分當(dāng)中。
結(jié)果，他們發(fā)現(xiàn)放射性很強(qiáng)的化合物，不是一種，而是兩種，其中，一種是瀝青鈾礦當(dāng)中含鋇的化合物，另一種是含鉍的化合物。放射性強(qiáng)度不同意味有不同元素，如果他們沒有猜錯的話，這兩種新元素當(dāng)中的一種，應(yīng)該隱藏在含鋇的化合物里，而另一種新元素應(yīng)該隱藏在含鉍的化合物里。他們進(jìn)一步確認(rèn)，在含鉍的化合物里，放射性不是出自鉍本身，而是混合在鉍內(nèi)部一種極微量的元素。直到1898年7月的一天，他們終于在鉍的化合物里，找到了期待已久的新元素?，旣惤ㄗh把新元素起名為釙，以此來紀(jì)念她的祖國波蘭。
1898年，當(dāng)時人們對放射性的認(rèn)識還很膚淺，不相信可以用放射性的方法，來尋找和確定新的元素，科學(xué)家們一味堅持必須要用元素的特征光譜，來確定是否是新元素。
在法蘭西科學(xué)院，1898年12月《論文匯編》上刊登了一則報告，報告中有一段話:“我們有充分的理由可以得出以下結(jié)論，這種放射性的新物質(zhì)里含有一種新元素，我們給他定名為鐳。”提出了鐳，并不等于已經(jīng)看見了鐳。為了把釙和鐳展現(xiàn)在不相信的人們面前，為了向全世界證明他們確實(shí)存在，居里夫婦還要付出長期的、艱苦的、代價高昂的努力。
藏有釙和鐳的瀝青鈾礦是一種貴重的礦物，在奧地利，一個提取玻璃工業(yè)鈾鹽的礦場里就有這樣的礦物。他們預(yù)料，瀝青鈾礦在提起鈾之后，礦渣當(dāng)中所含有的微量元素釙和鐳也許還會原封未動。于是，在一個奧國同行的幫忙下，他們得到奧地利政府同意饋贈的一噸鈾礦的殘渣。
從1898年到1902年，這四年當(dāng)中，居里夫婦就在簡易的棚子里，點(diǎn)火熔化，過濾沉淀，倒出來再熔化，再過濾再沉淀……。后來居里夫人采用自己獨(dú)創(chuàng)的分步結(jié)晶法，來完成最繁重的那部分工作，把每噸瀝青殘渣當(dāng)中，提起10到20公斤的硫酸鋇，再把硫酸鋇變成氯化物，這些氯化物當(dāng)中含鐳量大約是萬分之三，現(xiàn)在居里夫人可以從氯化物當(dāng)中完成最后的結(jié)晶了。這四個寒暑，是居里夫婦英勇的歲月。鐳似乎要與它最執(zhí)著的發(fā)現(xiàn)者作對，不肯輕易露出它的面容。居里夫人被他極強(qiáng)的放射性所迷惑，以為在瀝青鈾礦的殘渣鐳里的含量可以達(dá)到百分之一，事實(shí)上并非如此，它的含量小的多，而且跟其他雜質(zhì)密切的混合著，很難被離析。狡猾的鐳把居里夫婦拖住了曠日持久的較量當(dāng)中。
然而居里夫人是不會放棄的。比埃爾非常了解瑪麗性格堅韌的程度?，旣惥褪沁@樣一種人，她想要做的事就要做到，她想離析鐳就一定要把它離析出來。鐳終于在頑強(qiáng)的對手面前屈服了！1902年，居里夫婦宣布鐳可能存在之后的45個月，瑪麗終于打贏了這場持久戰(zhàn)，提煉出了一分克的純鐳，而且初步測定了鐳原子量225.93。
在黑暗的棚屋里，鐳寶貝就裝在一只極小的玻璃容器里，它自動的發(fā)出藍(lán)色的熒光?，旣惢腥邕M(jìn)入夢幻般的世界，在那首次看到熒光閃耀的一晚，被永遠(yuǎn)銘刻在記憶中。
鐳有它的特征光譜，有確定的原子量，而且有種奇異的特性，除了發(fā)光，鐳的放射性強(qiáng)度是鈾的幾十萬倍，一種新元素不容置疑的誕生了。他們付出巨大代價的新發(fā)現(xiàn)，奠定了一個新的學(xué)科，放射性學(xué)科。
自從門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律以后，科學(xué)界對于找到一種新元素，并用它來填補(bǔ)周期表上的空白，懷有極大的興趣，并且把每一種新元素的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)作化學(xué)領(lǐng)域的一個重大進(jìn)展。雷被稱為革命家，是因為居里夫婦在提煉鐳的過程當(dāng)中創(chuàng)造了化學(xué)界離析提純的一種新方法，放射性加上分步結(jié)晶法，這種方法對化學(xué)的發(fā)展具有重要的意義。居里夫婦不但最先發(fā)現(xiàn)了鐳的輻射強(qiáng)度大大超過了鈾，而且比埃爾還測出，一克原子鐳每小時放出22.5千卡的熱量。按數(shù)量級來計算這個熱量，與一克氫氣燃燒時產(chǎn)生的熱量相等，這實(shí)際上是人類第一次測出的原子能。
這么顯著的能量從哪里來！直到1905年，偉大的物理學(xué)家愛因斯坦提出，質(zhì)量是物體當(dāng)中含有能量的尺度，才得到問題的答案！
鐳確實(shí)太不可思議了。
鐳會自動產(chǎn)生一種特殊的氣體，鐳射線。這種活躍的射線即使在封閉的玻璃管里也會有規(guī)律的自我毀滅，很多溫泉的水里就含有這種鐳射線。
鐳自動放熱，它在一個小時內(nèi)放出的熱量也可以融化與它等量的冰，在不受冷氣影響的情況下，它的熱度可以使周圍空氣的溫度升高10℃。
鐳的神奇非常直觀，它能夠穿過黑色的紙在照相底片留下影子，也能使空氣電離，使遠(yuǎn)處的驗電器放電，能夠使裝它的玻璃容器成為紫色或淡紫色，能夠把包裹它的紙或棉花一點(diǎn)點(diǎn)的腐蝕掉成粉末。
鐳發(fā)出一種白天看不見的光，在黑暗里，一點(diǎn)點(diǎn)鐳發(fā)出的光足以用來照明，它不但自己發(fā)光，還能使金剛石等不能發(fā)光的物體發(fā)出磷光，可以用來辨別金剛石的真假。
鐳的放射是傳染的，如果某種植物、動物和人靠近它，就會看到它傳染的痕跡。
僅僅在幾年前，人們還確定，物體是由永遠(yuǎn)不變的元素組成的?？墒氰D讓所有的人都驚呆了，現(xiàn)在每一秒鐘，鐳粒子用極大的力量，把本身的氦氣原子放射出去?，旣惏堰@種極小的驚人的爆發(fā)，叫做原子嬗變的激變。爆發(fā)后的殘渣是鐳射線的一種氣體原子，這種氣體原子又變成另外一種具有放射性的物質(zhì)，這種物質(zhì)又再次發(fā)生變化。這些放射性元素，作為這個家庭的一個成員，都是從她母體自動嬗變產(chǎn)生的。
鐳是鈾的子孫，釙是鐳的子孫！
在永遠(yuǎn)的相同的周期內(nèi)，每一種放射性元素會失掉它實(shí)體的一半，鈾減去一半，需要幾十萬年，鐳需要1600天，鐳射氣需要4天，鐳射氣的子孫只需要幾秒鐘。
1903年，諾貝爾獎頒發(fā)給一位弱不禁風(fēng)的金發(fā)女郎居里夫人居里夫人，她是第一位獲得該獎的女性，在男性占統(tǒng)治地位的物理學(xué)領(lǐng)域獲獎，居里夫人令人肅然起敬！
