Мария Кюри: первая женщина — Нобелевский лауреат

Первая женщина-ученый

Открыв принципы радиоактивности, Мария Кюри (урожденная Мария Склодовская) вместе с своим мужем Пьером Кюри перевернула основные представления науки XIX века. Например, тот факт, что радий (один из двух элементов, которые открыла Кюри) спонтанно излучает энергию и при этом не претерпевает никаких изменений, казалось бы, противоречил первому закону термодинамики. Согласно этому закону энергия не может быть создана или разрушена, а может только переходить из одной формы в другую. До того как Кюри написала свою докторскую диссертацию, которая пролила свет на феномен радиоактивности, многие ученые думали, что все природные явления могут быть описаны законами тяготения Ньютона, предложенными в XVII веке, или представлениями Максвелла об электромагнетизме.

Работы Кюри в конце XIX века открыли дверь к пониманию структуры атома. Хотя в настоящее время эта концепция до сих пор отрицается некоторыми учеными, считающими, что атом — это мельчайший строительный элемент материи. Кроме того, Мария Кюри внесла большой вклад в понимание соотношения между материей и энергией. Жизнь и работа Кюри не только важны в рамках ее вклада в науку, но также имеют социологическое значение. Ее борьба, которую она вела, чтобы объединить свои профессиональные страсти с ролью жены и матери, предвосхитила то, с чем столкнулись женщины XX–XXI веков. До сих пор неизвестно, помогли ли ее достижения женщинам, желающим достичь успехов в работе, но, безусловно, успехи Кюри открыли дверь в науку другим женщинам.

Биографии Марии Кюри

Мария Кюри умерла в 1934 году и стала героем многих биографий последних 80 лет, которые были написаны и переведены на множество языков и нацелены на аудиторию разных возрастов: детей, молодежь и взрослых. Сама Кюри в коллаборации с американкой Марией Мелони (Мисси) написала в 1921 году биографию своего мужа, который внезапно умер в результате аварии в 1906 году. Младшая дочь Кюри, Ева, продолжила эту биографию и написала в 1937 году биографию своей матери. Когда Еву Кюри спросили, почему она так спешила выпустить книгу о своей матери, она ответила, что чувствовала, что должна была выложить все факты, чтобы сформировать портрет ее матери для последующих поколений. Биограф Сьюзен Квинн считала, что настоящей целью Евы Кюри была защита матери. Она хотела создать мифологию о Марии Кюри. Ева Кюри преуспела в этом, подчеркнув трудности жизни матери и скрыв разрушительный для ее репутации эпизод, раскрытый в более поздних биографиях, — роман Марии Кюри и ее коллеги-физика Поля Ланжевена, который имел место в 1910–1911 годах.

Несмотря на то что история о Кюри много раз пересматривалась, основные факты остаются одинаковыми, хотя и рассматриваются под разными углами. Некоторые биографы предпочитают игнорировать тот факт, что Мария и Пьер Кюри, а также брат Пьера Жак посещали сеансы ясновидящей Эвсапии Палладино, итальянского медиума, которая заявляла, что может общаться с мертвыми. Пьер считал, что методы Палладино могут пролить свет не только на радиоактивность, но и на «множество абсолютно новых фактов о космосе, о котором мы ничего не знаем», как он писал своему другу и коллеге-физику Жоржу Гуи за 5 дней до своей смерти. Другие предпочитают игнорировать то, что считается первой серьезной депрессией, через которую прошла Кюри в тот год, когда окончила школу в возрасте 15 лет.

На протяжении полувека история семьи Кюри была секретной и держалась в архиве Национальной библиотеки в парижском журнале, в котором Кюри изливала душу в качестве новоиспеченной вдовы. Некоторые из последних биографий, включая биографию Сьюзен Квинн и Барбары Голдсмит 2004 года, опирались на этот журнал.

Кроме того, доступны письма ученых, которые добавляют современный взгляд на историю Кюри. Среди таких интересных находок есть письмо Эйнштейна к Кюри, написанное в Праге и хранящееся в библиотеке Гарвардского университета. В письме Эйнштейн убеждал Кюри «держать чернь в презрении» за атаки на Кюри, когда история с романом Кюри и Ланжевена открылась. «Если эта чернь будет донимать тебя, просто перестань читать эту ерунду. Оставь это для гадюк, для которых эта история и была сфабрикована», — писал Эйнштейн.

Путь к науке

Мария Кюри родилась в Варшаве в 1867 году и была пятым, последним ребенком польских националистов. За 75 лет до ее смерти Польша была разделена между тремя державами: Россией, Пруссией и Австрией. Варшава контролировалась российским царем, запретившим изучение польской истории, языка и литературы. Отец Кюри не мог скрывать своей симпатии к польским националистам и потерял работу учителя математики и физики. Пост, который он получил после, плохо оплачивался. Марии было всего 8 лет, когда ее старшая сестра умерла от болезни в пансионе. Меньше чем через три года ее мать умерла от туберкулеза.

Одинокий отец профессор Склодовский растил сына и трех дочерей и поощрял в них любовь к знаниям. Он заинтересовал их наукой и давал им пользоваться научным оборудованием, которым больше не мог пользоваться в классе, и вслух читал своим детям классическую литературу. Дети Склодовского пытались получать образование и в дальнейшем: брат Марии изучал медицину в Варшавском университете, а ее сестра Бронислава искала место в Европе, потому что университет их родного города принимал только мальчиков до 1915 года. Некоторое время Броня и Мария посещали «летучий университет» — секретную академию для женщин. Несмотря на то что эти курсы были продуктивными, они не могли быть заменой высшему образованию. Бронислава и Мария заключили соглашение: Мария будет работать репетитором в Польше и откладывать сбережения, чтобы Броня могла изучать медицину в Сорбонне. А если у Брониславы все получится, она будет помогать Марии материально, чтобы та тоже смогла потом учиться в Сорбонне.

На протяжении 7 лет Мария работала и выполняла свою часть сделки. Три года она работала гувернанткой в доме хозяина сахарной фабрики в ста милях от Варшавы. За это время она продолжила свое образование, читая книги в библиотеке и беря уроки химии у работника фабрики, изучая математику посредством переписки со своим отцом.

Осенью 1891 года Мария наконец смогла уехать в Париж, где она поступила в Сорбонну 5 ноября. Спустя 15 лет в тот же день она стала первой женщиной-профессором Сорбонны, когда ее муж, занимавший это место, умер в аварии. В 1893 году она получила эквивалент магистерского диплома по физике, а второе образование по математике — в 1894 году.

Марии нужно было помещение, чтобы работать над магнитными свойствами различных сталей. Узнав о том, что она ищет лабораторию, польский ученый, приехавший в Париж, познакомил ее с Пьером Кюри. Несмотря на его статус — глава лаборатории в Парижской муниципальной школе физики и химии, лаборатория Пьера Кюри была бедной, но тем не менее он выделил помещение для Марии Склодовской.

Несмотря на то что Мария Склодовская хотела продолжать карьеру в Польше, куда она вернулась на каникулы летом 1894 года, письмо Кюри убедило ее готовиться к защите докторской диссертации в Сорбонне. Летом 1895 года Мария Склодовская вышла замуж за Пьера Кюри. Летом 1896 года она получила право преподавать науку молодым женщинам. Летом 1897 года она завершила исследования магнитных свойств сталей и получила за это гонорар. Тем же летом она и Пьер стали родителями их первой дочери Ирэн, которая через 38 лет стала первым Нобелевским лауреатом — ребенком Нобелевских лауреатов.

В 1897 году Кюри открыла два элемента: полоний (вместе с Густавом Бемоном) и радий. Они объявили о своих результатах следующим летом, в течение которого Кюри также ввела понятие «радиоактивность». В декабре 1903 года Кюри и Анри Беккерель разделили Нобелевскую премию по физике за их работу с радиоактивностью. Спустя год у Кюри родилась вторая дочь Ева.

В апреле 1906 года Мария внезапно стала вдовой и матерью-одиночкой и вернулась в лабораторию. В течение этого года она не только стала университетским профессором, но и выделила чистый металл радия и выработала международный стандарт для определения радия. В декабре 1911 года Кюри получила Нобелевскую премию по химии за открытие радия и полония и за выделение радия. Так она стала первым человеком, получившим две Нобелевские премии. В 2011 году на церемонии открытия международного года химии в Сорбонне отмечали столетие второй Нобелевской премии Марии Кюри.

Во время Первой мировой войны Кюри стала использовать рентгеновские технологии в военных госпиталях для лечения. Ее дочь Ирэн была ее ассистентом. Она также ввела в практику радонотерапию во французских больницах. После войны Кюри стала главой Института радия. Там же работали Ирэн и ее муж Фредерик Жолио, которые в 1934 году открыли искусственную радиоактивность. Мария Кюри дожила до того, как они объявили о своем открытии, но умерла до того, как они получили Нобелевскую премию.

Исследования радиоактивности и открытие новых элементов

Главное научное достижение Кюри заключается в том, что она инициировала процесс, опровергающий, что атомы неделимы и неизменны. Выбор темы диссертации Кюри последовал за открытием двух феноменов в 1895–1896 годах: открытием рентгеновских лучей Вильгельмом Рентгеном и открытием Анри Беккереля, в ходе которого он доказал, что даже без воздействия света уран может затуманить фотопластинку. Несмотря на то что многие ученые последовали за первым открытием, второе мало кого заинтересовало, но Мария увидела потенциал в игнорируемом феномене и стала исследовать его в кладовке института Пьера. Позднее многие исследователи удивлялись, что Мария Кюри могла делать открытия в таких бедных условиях. Тестируя разные компоненты урана, она установила, что компоненты с большей пропорцией урана выделяли наиболее интенсивную радиацию. Вскоре она поняла, что выделение лучей компонентами урана и есть свойство атома, не связанное с химическими и физическими свойствами компонентов.

Следующим ее шагом было изучение схожести других элементов с ураном и его возможности превращать воздух в проводник электричества. Она установила, что компоненты тория также выделяют лучи Беккереля. В июле 1898 года она представила первое использование термина «радиоактивность», чтобы описать поведение обоих элементов. Затем установила, что два минерала — настуран и халькозин — были даже более активны, чем уран. Она стала думать, что эти минералы содержали другой, пока неизвестный элемент, который превосходил уран по радиоактивности. Она открыла два до сих пор неизвестных элемента. Хотя об этих открытиях было объявлено в 1898 году, прошло еще 4 года, прежде чем Мария открыла атомный вес радия.

Две Нобелевские премии

Открытие Беккереля само по себе не привело бы к получению Нобелевской премии всего несколько лет спустя. Однако семье Кюри нужно было это открытие, чтобы достичь того, чего они достигли, а Беккерелю нужна была их работа, чтобы его собственные труды были оценены. Несколько месяцев спустя после открытия рентгеновских лучей Рентгеном Беккерель внезапно обнаружил, что кусочек урановой руды распространял излучение, которое засвечивало фотопластинки даже в отсутствие света. Он сообщил о своем открытии Французской академии наук в феврале 1896 года, однако на этом его исследования в этом направлении закончились и мало кого заинтересовали. Одной из причин того, почему Мария Кюри выбрала это открытие своей темой диссертации, было как раз то, что в этой области у нее было мало конкурентов. Помимо этого, поскольку область была не очень активна, литературы, которую ей следовало прочитать для подготовки к диссертации, было мало. Таким образом, она могла больше времени посвятить лабораторным исследованиям, вместо того чтобы проводить его в библиотеке.

Вклад Пьера как соавтора был значительным. Он и его брат создали электрометр, который позволил Марии производить точные измерения очень слабых электрических полей, которые создавались урановым излучением, проходящим через воздух. Когда работа его жены показала, что настуран и халькозин, возможно, содержат неизвестный до сих пор элемент, который может быть более радиоактивным, чем уран, Пьер отложил свою работу по изучению кристаллов, чтобы заняться поиском этого элемента. После его открытия полония и радия чета Кюри решили разделить обязанности: Пьер концентрировался на изучении физических свойств радия, тогда как Мария проводила химические эксперименты с целью получения чистых соединений.

Работая вместе со своим студентом, Пьер заметил, что щепотка радия спонтанно и постоянно выделяет тепло, — таким образом он открыл феномен атомной энергии. Он и его коллеги также были первыми, кто показал, что радиация может убить больные клетки и что радий может быть использован при лечении рака и некоторых заболеваний кожи. Таким образом, Пьера можно считать отцом радиотерапии, которая сейчас широко применяется.

Чета Кюри решила назвать полоний в честь родины Марии. В свою очередь, название «радий» происходит от латинского слова radius, означающего ‘луч’, хотя ученые вскоре обнаружили, что некоторые из загадочных лучей, испускаемых радиоактивными субстанциями, были альфа- и бета-частицами. Третий тип радиации — гамма-радиация — это настоящие лучи, находящиеся в диапазоне более высоких энергий, чем рентгеновское излучение, и обладающие более высокой проникающей способностью, чем альфа- и бета-излучение. Подобно рентгеновскому излучению, гамма-лучи — это электромагнитные волны.

Шведская королевская академия наук очень аккуратно выбрала формулировку Нобелевской премии по физике, вручаемой чете Кюри, чтобы оставить возможность вручения премии по химии в будущем. Награда была вручена «за их открытие самопроизвольной радиоактивности». В ней нет никакой прямой отсылки к открытию Пьером и Марией полония и радия. Нобелевская премия по химии была, по сути, выдана Марии «за выдающиеся заслуги в развитии химии: открытие элементов радия и полония, выделение радия и изучение природы и соединений этого замечательного элемента».

Если говорить о двух Нобелевских премиях Марии, стоит отметить несколько интересных фактов. Первый состоит в том, что Марию на самом деле не номинировали на премию по физике. Со времени вручения первой Нобелевской премии в 1901 году существовал процесс номинирования потенциальных лауреатов, после которого их достижения долго оценивались. В 1903 году Французская академия наук номинировала Анри Беккереля и Пьера Кюри как кандидатов на премию по физике, исключив тем самым Марию.

Заслуги Марии могли бы так и не признать, если бы не вмешался шведский математик Магнус Гёста Миттаг-Леффлер, член номинационного комитета. В письме Пьеру математик сообщил ему о положении дел. Пьер ответил, что невозможно вручать награду за открытие радиоактивности, не включая в нее Марию. В результате в 1902 году Мария все же была номинирована на эту премию и получила ее в 1903 году.

Еще более сложной была ситуация с Нобелевской премией по химии. Не для всех было очевидно, что Мария была достойна второй награды, поскольку она была за ту же самую работу, за которую ей была вручена премия в области физики. Несмотря на то что ее исследования в 1903–1911 годах были фундаментальными, они не были революционными.

Было предположено, что один член комитета слышал о скандале вокруг отношений Марии Кюри и Поля Ланжевена и поддержал ее номинацию, дабы продемонстрировать, что научное сообщество до сих пор ценит заслуги Кюри. Сванте Аррениус, другой член комитета, однако, написал Марии письмо, в котором он пытался убедить ее не принимать награду, пока все обвинения в ее адрес не будут сняты. Кюри с достоинством ответила, что она не последует этому совету. Она считала, что Нобелевская премия вручается за заслуги перед наукой, а не за ее личное поведение, а потому, естественно, она примет эту честь.

На церемонии 10 декабря 1911 года президент Шведской королевской академии наук предложил два обоснования вручения награды Марии, по сути, за те же исследования: 1) открытие радия определенно развенчивало предыдущие убеждения ученых в том, что атомы нерушимы и неизменны, демонстрируя, что один элемент может превратиться в другой; 2) исследования радия положили начало новому направлению в медицине.

Вклад Марии Кюри в дальнейшие исследования

Первым, кто действительно понял, что происходит внутри радиоактивных элементов, был новозеландский физик Эрнест Резерфорд и его коллега Фредерик Содди, английский радиохимик. Их революционное объяснение процесса радиоактивности принесло Резерфорду Нобелевскую премию по химии в 1908 году.

В 1907 году американский физик Бертрам Болтвуд научился использовать радиометрическое датирование, которое стало источником информации о возрасте камней и других геологических материалов. Метод сравнивает количество радиоизотопов в материалах с количеством продуктов их распада. В США Уиллард Либби открыл метод радиоуглеродного датирования, за который получил Нобелевскую премию по химии в 1960 году. Этот метод использует свойства радиоактивных изотопов углерода, чтобы определить возраст объектов, содержащих органические материалы.

Исследователи в Институте радия Кюри также сделали значительный вклад. С 1919 по 1934 год химики и физики из ее лаборатории опубликовали 483 работы. Саломон Розенблюм в 1929 году доказал квантовую теорию. Фернанд Хольвек идентифицировал рентгеновские лучи как форму электромагнитной радиации. Бертран Голдшмидт, бывший ассистент Марии Кюри, использовал ее техники для разработки атомной бомбы. Работая в США, куда он бежал во время Второй мировой войны, он выделил полоний из радоновых трубок, которые взял в Нью-Йоркском госпитале.

В последующие годы люди научились по-разному использовать радиоактивность. Один из важных видов ее использования — это использование радиоактивных изотопов для открытия тайн структуры атома. Радиоактивные изотопы используются не только в научных исследованиях и медицине, но также в разных индустриях, таких как энергетика и пищевая промышленность.

Получая Нобелевскую премию, Пьер Кюри сказал, что, попав в плохие руки, свойства радия могут причинить вред человеку, и произнес: «Встает вопрос: сможет ли человечество получить пользу, узнав секреты природы?» Он напомнил аудитории, что Альфред Нобель — тот самый человек, в честь которого была названа премия, создал премию на средства, которые получил за изобретение динамита. Нобель показал, что, с одной стороны, взрывы могут поддерживать благосостояние, а с другой стороны, привести к смерти. Пьер также сказал: «Я из тех, кто, как и Нобель, верит, что человечество почерпнет больше хорошего, чем плохого, от моих открытий».

Исключительная, уникальная иллюстрированная книга «Radioactive. Marie and Pierre Curie: A Tale of Love and Fallout» Лаурэн Рэднисс, не обходя вниманием положительные результаты, такие как, например, открытие радиотерапии, подчеркивает также и негативные стороны, начиная с отравления радием, от которого страдали оба Кюри, и заканчивая смертями и тяжелыми болезнями, которые стали результатами атомных бомб и ядерного оружия. Она не обходит стороной и такие факты, как ужасающее лечение молодых девушек, занимавшихся покрытием циферблатов радийсодержащей краской, для того чтобы они светились в темноте, во время работ на заводах американской радиологической компании в Орандже (Нью-Джерси) в 1920-х годах, а также последствия ядерной катастрофы в Чернобыле в 1986 году и очевидное отравление полонием бывшего сотрудника КГБ Александра Литвиненко в Лондоне в 2006 году. Книга Рэднисс — это уникальное достижение, но уникально оно не в связи с тем, что уничижает исследование феномена радиоактивности.

Новые факты о Марии Кюри

Если и остается что-то неизвестное о научной деятельности Марии Кюри, то такой информации слишком мало. Ее наиболее продуктивные в научном плане годы — это период, когда она получила две Нобелевские премии. Именно в этот период своей жизни Мария Кюри активно участвовала в научных конференциях и публиковала книги и научные статьи. В более поздний же период своей жизни она занималась преимущественно административными вопросами и благотворительностью. Но все-таки есть кое-что, что нам еще осталось узнать о ее жизни. 3 декабря 2014 года в воскресном номере газеты New York Times вышла статья под названием «Сестра моей прабабушки открыла франций, и он убил ее». Написанная Вероникой Гринвуд, эта статья обвиняла Кюри в пренебрежении методами защиты работающих с ней ученых от отравления радиоактивными веществами, использовавшимися в лаборатории Кюри.

В 1928 году в Институт исследования радия (сейчас Институт Кюри) в качестве личного технического помощника Кюри пришла работать 19-летняя Перей, после чего она стала экспертом по изоляции радиоактивных элементов. В 1938 году, то есть спустя четыре года после смерти Марии Кюри от апластической анемии, Перей обнаружила новый элемент, которому в противовес полонию, названному в честь родной страны Кюри, она дала название «франций». В своей статье Вероника Гринвуд, наряду с описанием мучительной смерти от рака сестры своей прабабушки в 1975 году, также перечислила список имен других сотрудников института, страдавших от болезней, вызванных активностью радия. В конце своей статьи Гринвуд вынесла волнительный вердикт о работе Института: «Создается впечатление, что в лаборатории Кюри жертвование науке демонстрировалось стремлением к собственному отравлению, как если бы именно эта жертва ради нового знания придавала исследовательской деятельности значение и вес». Таким образом, даже самая известная в мире женщина-ученый не лишена недостатков и не защищена от резонной критики.

Источник: Serious Science