Пьер Кюри
Пьер Кюри - французский физик, один из основоположников науки о радиоактивности, первооткрыватель пьезоэлектрического эффекта и автор фундаментальных законов магнетизма. Вместе с женой Марией Склодовской-Кюри он открыл два новых химических элемента, полоний и радий, и разделил Нобелевскую премию по физике 1903 года.
Семья и детство в Париже
Пьер Кюри родился 15 мая 1859 года в Париже в семье врача Эжена Кюри (1827-1910) и его жены Софи-Клер Депуйи. Отец по происхождению был гугенотом из Эльзаса, человеком образованным и либеральных взглядов. Он сам занимался воспитанием сыновей, передавая им любовь к точным наукам и наблюдениям за природой. Старший брат Жак, родившийся в 1855 году, стал первым научным партнёром Пьера.
Формального школьного образования Пьер почти не получил: отец счёл домашнее обучение более продуктивным для развития самостоятельного мышления. Мальчик рос медлительным и задумчивым, с трудом переключался между предметами, зато мог часами сосредоточенно работать над одной задачей. Эта черта впоследствии стала его научным достоинством: он умел годами упорно разрабатывать одну тему, не отвлекаясь на побочное.
Стремительное образование и первые шаги в науке
В 16 лет, в 1875 году, Пьер Кюри получил степень бакалавра в Парижском университете, а в 18 лет стал лиценциатом физических наук на факультете естественных наук Сорбонны. Столь ранние успехи объяснялись не только природными способностями, но и интенсивной домашней подготовкой: отец давал ему задачи, требовавшие подлинного понимания, а не заучивания.
В 1878 году Пьер поступил ассистентом в минералогическую лабораторию Сорбонны, которой руководил профессор Дезен. Там он работал бок о бок со старшим братом Жаком. Сотрудничество братьев оказалось удивительно плодотворным: оба обладали острым физическим чутьём и умели ставить чистые эксперименты. Именно в этой лаборатории началась работа, приведшая к открытию пьезоэлектрического эффекта.
Открытие пьезоэлектричества вместе с братом Жаком
В 1880 году братья Кюри обнаружили, что при сжатии определённых кристаллов (кварца, турмалина, топаза) на их поверхности появляются электрические заряды. Это явление они назвали пьезоэлектрическим эффектом (от греческого «пьезо» - давить). Год спустя, в 1881 году, братья доказали и обратный эффект: если приложить к такому кристаллу электрическое напряжение, он механически деформируется. Оба эффекта, прямой и обратный, лежат в основе современных ультразвуковых приборов, микрофонов, пьезозажигалок и датчиков давления.
Практическим результатом исследований стал пьезокварцевый электрометр, разработанный Пьером и Жаком. Прибор позволял с высокой точностью измерять малые электрические заряды и впоследствии сыграл важную роль в исследованиях радиоактивности: именно на пьезоэлектрических весах Мария и Пьер Кюри измеряли ионизирующую способность излучений различных веществ. В 1883 году Жак получил место профессора в Монпелье, и совместная работа братьев завершилась, однако Пьер продолжил независимые исследования.
Магнетизм, закон Кюри и точка Кюри
На протяжении 1880-х годов Пьер Кюри занялся изучением магнитных свойств веществ. Он создал исключительно чувствительные крутильные весы для измерения магнитных коэффициентов различных материалов при разных температурах. Эксперименты позволили ему систематически исследовать три вида магнетизма: ферромагнетизм, парамагнетизм и диамагнетизм.
В 1895 году Пьер защитил докторскую диссертацию, посвящённую именно магнитным свойствам тел при различных температурах. В ней он сформулировал два фундаментальных результата. Первый получил название закона Кюри: намагниченность парамагнитного вещества обратно пропорциональна абсолютной температуре. Второй - понятие точки Кюри, или температуры Кюри: критической отметки, при превышении которой ферромагнитное вещество теряет свои магнитные свойства и переходит в парамагнитное состояние. Для железа эта температура составляет около 770 градусов Цельсия. В том же 1895 году Пьер был назначен профессором Школы физики и химии в Париже.
Параллельно Кюри разрабатывал принцип симметрии, известный как принцип Кюри: физическое явление не может обладать меньшей симметрией, чем порождающая его причина. Этот принцип стал важным инструментом теоретической физики и кристаллографии.
Встреча с Марией Склодовской и совместная работа
В 1894 году в лаборатории профессора Липпмана Пьер познакомился с польской студенткой Марией Склодовской, приехавшей в Париж изучать физику и математику. Пьер к тому времени был уже признанным учёным с устоявшейся репутацией. Мария была моложе на восемь лет, но не уступала ему в научной серьёзности. Их знакомство быстро переросло в глубокое взаимное уважение и любовь.
26 июня 1895 года они поженились. Свадьба прошла скромно: вместо традиционных нарядов молодожёны надели тёмные костюмы, пригодные для работы в лаборатории. В качестве свадебного путешествия они совершили велосипедную поездку по французской провинции - пара была безразлична к светским условностям и ценила простоту. В 1897 году у них родилась первая дочь Ирен, в 1904 году - вторая, Ева.
Открытие полония и радия. Исследования радиоактивности
В 1896 году Анри Беккерель случайно обнаружил, что соли урана испускают проникающее излучение. Мария Кюри взялась изучить это явление и привлекла Пьера к совместной работе. Они работали в тесном, плохо отапливаемом сарае при Школе физики и химии, где не было ни нормальной вентиляции, ни защиты от излучения. Тем не менее темп исследований был поразительным.
В июле 1898 года супруги опубликовали статью об открытии нового элемента, который Мария назвала полонием - в честь своей родины, Польши, тогда разделённой между тремя империями. В декабре того же года они объявили об открытии ещё одного элемента, радия - названного так за исключительно высокую радиоактивность. Пьер ввёл сам термин «радиоактивность» для описания способности вещества самопроизвольно излучать энергию.
Чтобы получить достаточное количество радия для точных измерений его атомного веса, супруги Кюри переработали около восьми тонн уранинита (урановой смоляной руды), доставленной из Богемии. Эта работа заняла четыре года, с 1898 по 1902 год. Из огромного количества руды им удалось выделить один грамм хлорида радия - ничтожное количество, потребовавшее колоссальных физических усилий. Пьер и Мария также установили, что бета-лучи являются отрицательно заряженными частицами, и вместе разграничили три типа радиоактивного излучения: альфа, бета и гамма.
Нобелевская премия 1903 года и международное признание
В 1903 году Шведская королевская академия наук присудила Нобелевскую премию по физике троим учёным: Анри Беккерелю получил одну половину премии за открытие радиоактивности, а Пьер и Мария Кюри разделили вторую половину «за выдающиеся заслуги в совместных исследованиях явлений радиоактивности». Это была первая Нобелевская премия, присуждённая женщине.
В том же 1903 году Лондонское королевское общество наградило обоих учёных медалью Дэви. В 1904 году Пьер наконец получил давно заслуженную кафедру физики в Сорбонне - одном из старейших и престижнейших университетов мира. В 1905 году он был избран членом Французской академии наук. Денежное вознаграждение Нобелевской премии супруги направили на приобретение лабораторного оборудования: патентовать свои открытия они принципиально отказались, считая науку общим достоянием человечества.
В 1904 году Пьер получил и медаль Маттеуччи - итальянскую премию, которую вручает Национальная академия наук Италии за выдающиеся достижения в экспериментальной физике. Слава пришла, однако ни Пьер, ни Мария не стремились к публичности. В частных письмах Пьер жаловался, что журналисты и официальные церемонии отнимают время у лаборатории.
Последние месяцы и гибель
К началу 1906 года здоровье Пьера Кюри заметно ухудшилось. У него болели руки и ноги, он жаловался на хроническую усталость. Сегодня медики уверены, что это были симптомы лучевой болезни: многолетняя работа с радиоактивными веществами без какой-либо защиты нанесла необратимый ущерб его организму. Иногда Пьер не мог удержать в руках предметы.
19 апреля 1906 года, в дождливый парижский день, Пьер Кюри переходил улицу Дофин неподалёку от моста Пон-Неф. Поскользнувшись на мокрой мостовой, он упал перед конным экипажем. Правое заднее колесо тяжёлой повозки, гружённой военным снаряжением, переехало ему голову. Смерть наступила мгновенно. Пьеру Кюри было 46 лет.
Наследие и влияние на науку
Научное наследие Пьера Кюри охватывает несколько областей физики одновременно. Пьезоэлектрический эффект, открытый им вместе с братом Жаком, лежит в основе современной ультразвуковой диагностики, гидроакустики, сейсмографов, часовых кварцевых резонаторов и бесчисленного множества датчиков. Закон Кюри и понятие точки Кюри стали фундаментальными инструментами в физике магнитных материалов и используются при разработке трансформаторов, электродвигателей и накопителей информации.
В 1910 году Международный конгресс радиологов назвал единицу радиоактивности «кюри» в честь обоих супругов: один кюри равен 3,7 на 10 в 10-й степени распадов в секунду. Имя Пьера носит кратер на Луне, а Международный астрономический союз присвоил его имя одному из астероидов. В апреле 1995 года останки Пьера и Марии Кюри были торжественно перенесены в Пантеон - усыпальницу выдающихся граждан Франции. Мария стала первой женщиной, удостоенной этой чести.
Научная династия Кюри не прервалась со смертью Пьера. Старшая дочь Ирен и её муж Фредерик Жолио в 1935 году получили Нобелевскую премию по химии за открытие искусственной радиоактивности. Младшая дочь Ева стала писательницей и журналисткой, написав в 1937 году биографию «Мадам Кюри», которая переведена на десятки языков. Внучка Пьера, Элен Ланжевен-Жолио, стала профессором ядерной физики в Парижском университете. Три поколения одной семьи посвятили жизнь науке - и это само по себе редчайший феномен в истории исследований.