在人类史上发生过很多离奇的事件,但你有没有想过一个人如果被高能粒子束打中头部会如何?

相信大多数人想到的可能是:死亡。但在真的有一位苏联的物理学家曾经被高能的粒子束击中头部。他没有因此而死亡,反而活了下来,还活了很长的时间,但却留下了一张“阴阳脸”,那这到底是是咋回事呢?

什么是辐射?

什么是辐射?

这个事还要从“辐射”说起。随着现代科学的发展,人类发展出了很多高科技产品。但是伴随着这些科技的发展,也带来了很多副产品,尤其是电气时代之后。基于对麦克斯韦理论的应用,科学家发明了“无线通信”,但是实现无线通信的“辐射”却让很多人为之色变。

这其实一个最重要的原因就在于:辐射是看不见,摸不着的东西。

但如果我们搞懂了“辐射”,我们就会发现它无处不在,我们根本无法生活在一个没有辐射的世界里。科学家发现,宇宙中的任何物质只要高于绝对零度,就会向外辐射能量。而根据热力学第三定律,绝对零度(T=0K)不可达到

我们就可以得出一个结论:宇宙中的物质都会都有辐射,或者说都会向外辐射能力。而辐射实际上还分为电离辐射非电离辐射。那这两种辐射有什么区别呢?

最大的区别来自于:能量不同。电离辐射的能量更大,它一般是高能电磁波粒子,这种辐射达到一定剂量后,会使得构成人体的分子结构发生电离,如果发生在DNA分子上,就有可能导致DNA的碱基序列发生错乱,进而导致癌症,甚至直接杀死人。

而非电离辐射都是能量相对较弱的电磁波,可见光就属于这个范畴,我们人体时时刻刻都在向外辐射电磁波,这个电磁波属于红外波段,能量很小,所以我们肉眼看不到。

而在众多的辐射当中,粒子流属于典型的电离辐射对人体的伤害特别大。常见于一些核泄漏或者粒子对撞机当中,一般遭受了高能粒子流的人都会在短时间内丧命。

被高能质子束爆头

被高能质子束爆头

在上个世纪中期,物理学家们掌握了一种可以探索“微观世界”的实验仪器:粒子对撞机。对撞机的原理也很简单,就是让两束高能的粒子流在尽可能接近光速的情况下对撞,在对撞的瞬间捕捉微观世界的一些物理学现象。科学家已经通过这样的发生找寻到了上百种粒子。

而前苏联也一直在从事相关领域的研究,其中他们就建造了一台大型粒子对撞机:U-70同步加速器

如果对撞机就发生了故障,一般就需要有专门的科学家对其进行检修,在检修的过程中,对撞机都是处于“非工作状态”。

有一回,U-70同步加速器就出现了故障。像往常一样,前苏联物理学家布戈尔斯基负责检修这台机器,他走在前往故障发生的位置准备进行检修。

当布戈尔斯基靠近故障区时,实验装置并没有完全停止工作,他一不小心使得自己的脑袋陷入到了实验装置的质子束通道当中,此时恰好有高能粒子束在通道当中,更巧合的是原本应该起到保护作用的安全防护系统也出现了故障。

于是,布戈尔斯基的头部被高能质子束爆头。根据布戈尔斯基的回忆,他当时感觉眼前出现一片比1000个太阳的闪光。但没有感受到任何的疼痛。随后布戈尔斯基就昏厥了过去,并被送到了医院。

医院诊治后就发现,布戈尔斯基的头部被高能质子束直接穿过,是从后脑勺进入,从面部传出,入口处的辐射剂量高达20万伦琴,而出口出的辐射剂量高达30万伦琴,这个剂量足以杀死一个人600次,核泄漏造成的核辐射也就差不多如此而已。

由于遭受了如此巨大的辐射计量,布戈尔斯基半边脸开始蜕皮,最后变得面目全非,头部出现了严重的烧伤症状。当时的医生就认为布戈尔斯基肯定是活不成了。

布戈尔斯基的“阴阳脸”

布戈尔斯基的“阴阳脸”

让医生想到不的是,布戈尔斯基没有因此而离世,坚强地活了下来。他后来活跃在科学工作的第一线,并且完成了博士学位,还结婚生子。

不过,这场意外还是给布戈尔斯基留下了很多后遗症,比如:左耳的听力常常出现问题,甚至会幻听。随着时光的流逝,人们发现布戈尔斯基的脸变成了一张“阴阳脸”,左脸看起来非常年轻,而右脸看起来则更符合他的实际年龄。

这主要是因为高能质子束击中他时,神经也因此而受损,结果就是他只有右半边脸有表情,而左半边脸没有任何表情。时间久了,右半边脸就会出现很多皱纹,而左半边脸则不会。

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居里夫人笔记1500年后将仍有辐射:如其发现永远影响世界一样

玛丽·居里Marie Curie(居里夫人)被称为“现代物理学之母”,1934年7月4日死于再生障碍性贫血,这是一种罕见病,这与她长期大量地暴露在其1898年的著名发现——放射性元素钋和镭之中有关。

在120多年后的今天,居里夫人的许多个人物品,包括衣服、家具、菜谱和实验室笔记,仍然具有放射性。

居里夫人的实验室笔记被视为国家和科学的宝藏,被存放在法国巴黎国家图书馆一个衬著铅皮的盒子中。

居里夫人

玛丽·居里Marie Curie(居里夫人)出生于1867年11月7日,她是一位开拓者,一生都致力于科学。在她和丈夫皮埃尔·居里Pierre Curie在1898年发现了两个新的放射性元素之后,她继续成为:索邦大学理学院的第一位女教授(1906年),索尔维物理理事会的成员(1911-1933年)和美国医学科学院(1922年)和两次诺贝尔奖获得者(1903年和1911年)等等。

她人生和科学工作上的故事改写了20世纪历史主要部分。

玛丽亚·斯克洛多夫斯卡Maria Sklodowska(玛丽·居里的原名)是家里的第五个孩子,也是最小的孩子。她出生于波兰华沙(当年被俄罗斯吞并)的一个著名的教师家庭。

然而玛丽亚父母亲的家庭都因参与了旨在恢复波兰独立的民族起义而失去了地位和财富。

玛丽亚在中学取得优秀成绩之后,却因为她是女孩儿无法进入波兰的任何大学继续进修,因此她与姐姐布罗尼斯拉瓦Bronsława与秘密的飞行大学(有时被称为浮动大学)接触,这是波兰爱国主义的高等教育机构,招收女学生。

于是两姐妹达成协议,当姐姐布罗尼斯拉瓦在巴黎进行医学学习期间玛丽亚会为姐姐提供经济援助,以换取两年后的类似援助。

玛丽亚开始在华沙担任家庭教师,然后在父亲的亲戚Żorawskis家庭担任为期两年的家庭教师。在此期间,玛丽亚与Żorawskis家中的儿子卡齐米日·库拉托夫斯基Kazimierz Kuratowski相爱,但是卡齐米日的父母亲不愿意自己儿子与身无分文的亲戚在一起,卡齐米日也无法反抗父母的要求,于是两人不得不分开。

在失去了玛丽亚之后,卡齐米日非常伤心,并醉心研究数学,最终成为了一名著名数学家。

1890年初,在巴黎结婚了的姐姐布罗尼斯拉瓦邀请玛丽亚来巴黎居住。玛丽亚拒绝了,因为她负担不起在巴黎大学的学费。玛丽亚获得了重新获得工作的父亲的帮助,加上她继续自学、读书以及接受辅导。

1890-1891年,除了在飞行大学学习之外,玛丽亚还在华沙老城附近的一个化学实验室里开始了实践科学训练。该实验室由她堂兄经营,堂兄曾经在圣彼得堡担任俄罗斯化学家德米特里·门捷列夫Dmitri Mendeleev的助手。

巴黎

1891年末,她终于存够钱离开波兰前往法国

在巴黎,玛丽亚(在法国被称为玛丽)跟姐姐和姐夫住在一起一段不长的时间,然后在拉丁区的大学附近租了一间阁楼,继续在巴黎大学进行物理学、化学和数学的学习。

她白天学习、晚上当家教,收入很微薄,只能勉强足够生活,在寒冷的冬天,她需要穿上了所有衣服才能保暖。

玛丽非常专注于学业,有时甚至会忘了吃饭。

1893年,她获得了物理学学位,并开始在一个工业实验室工作。同时她继续在巴黎大学学习,在奖学金的帮助下,她于1894年获得第二学位。

玛丽受到法国鼓励民族工业协会的委托,开始了她在巴黎的科学生涯,进行各种钢的磁性能研究。

同年,皮埃尔·居里Pierre Curie进入了她的生活,两人对自然科学的共同兴趣将他们吸引到一起。皮埃尔是著名的物理学家,他在压电、磁性和对称性方面的工作在科学界广为人知,并因他的发明和作为实验家的才能而受到尊重。当时他正在巴黎市工业物理和化学高等教育机构(ESPCI Paris)担任物理学教授。

两人是由波兰物理学家约瑟夫·维勒斯·科瓦尔斯基Józef Wierusz-Kowalski介绍认识的,玛丽正在寻找更大的实验室,约瑟夫知道皮埃尔可以帮助玛丽

尽管皮埃尔并没有更大的实验室,但是他能够为玛丽找到可以开展工作的地方。

对科学的共同热情使他们越来越接近,并且开始对彼此产生感情。最终,皮埃尔提出求婚,但起初玛丽不接受,因为她仍想要回波兰。然而皮埃尔宣布他准备跟玛丽一同搬到波兰,尽管这意味着他将要从科学教师变成法语教师。

与此同时,在1894年暑假期间,玛丽回到华沙探望家人。当时她仍幻想着自己能在波兰选择自己想要进入的领域工作,但由于在波兰学术界的性别歧视,她被克拉科夫大学拒绝了。皮埃尔的一封信说服她回到巴黎。

玛丽的坚持下,皮埃尔完成了他对磁性的研究,并于1895年3月获得了自己的博士学位,并被擢升为学校教授。

当代人开玩笑称玛丽“皮埃尔的最大发现”

1895年7月26日,两人在法国索镇举行了安静的婚礼,两人都不想要宗教仪式。

玛丽穿着蓝色棉质连衣裙来代替新娘礼服,这套裙装也在此后多年里被玛丽作为实验室服装持续穿着。

玛丽·斯克洛多夫斯卡正式成为了居里夫人

他们有两种消遣方式:长时间的自行车旅行和出国旅行,这使两人更加贴近彼此。

居里夫人皮埃尔身上找到了一个她可以依靠的新伴侣和科学合作伙伴。

他们生了两个孩子,分别是1897年出生的艾琳Irène和1904年出生的伊芙Ève。

新元素

1895年,威廉·伦琴Wilhelm Roentgen发现了X射线的存在,尽管其产生的机理尚不清楚。1896年,亨利·贝克勒尔Henri Becquerel发现铀盐发出的射线穿透力类似于X射线,他证明了这种辐射与磷光不同,它不依赖于外部能源,而似乎是铀自身产生的。

受这两个重要发现的影响,居里夫人决定研究铀射线作为论文的可能研究领域。

1897年,她的大女儿艾琳出生。为了养家,居里夫人开始在巴黎高等师范学校任教。居里夫妇没有专门的实验室;他们的大部分研究是在巴黎市工业物理和化学高等教育机构(ESPCI)旁边的改建棚中进行。棚屋以前是医学院的解剖室,通风不良,甚至不防水。他们也没有意识到随着实验而来的辐射暴露对他们的有害影响,于是两人并没有任何防护措施。

ESPCI没有赞助她的研究,但她将获得冶金和采矿公司以及各种组织和政府的补贴。

皮埃尔·居里对妻子的研究越来越感兴趣,到了1898年中期,他决定放弃自己的研究加入到妻子的工作中。

研究的想法是居里夫人自己的想法,没有人帮助她进行制定,尽管她有向丈夫征求意见,然而她对该研究的所有权是无人质疑的。

居里夫人更让丈夫两次在她的自传中帮她对该研究的所有权作证,以确保没有任何歧义。

因为居里夫人早年的经历,她知道许多科学家会对一个女性的研究成果产生质疑,所以才多番确立自己对研究的所有权。

她也敏锐地意识到了及时发布发现并确定自己的优先事项的重要性。

1898年4月12日,她争分夺秒地写了一篇非常简要的论文,由她的前任指导教授加布里埃尔·李普曼于1898年4月12日转交给法国科学院。即便如此,两个月前格哈德·卡尔·施密特已在柏林将类似的研究结果发表。

当时,没有一个物理学界的人注意到居里夫人在论文中记录的内容,描述了沥青和黄铜矿的活性比铀本身大得多:“这一事实非常显着,并导致了相信这些矿物质可能含有比铀活泼得多的元素。”后来,她回想起自己的感觉,即“有一种强烈的愿望,希望尽快验证这一假设。”

1898年4月14日,居里夫妇乐观地称出了100克的混合沥青样品,并用杵和臼将其研磨。他们当时没有意识到他们要寻找的东西数量如此之小,以至于最终他们不得不处理数吨的矿石。

1898年7月,居里和她的丈夫发表了一份联合论文,宣布存在一个名为“钋polonium”的元素,以纪念她的祖国波兰

1898年12月26日,居里夫人宣布以拉丁语“射线ray”作为词根命名“镭radium”元素。

在研究过程中,他们还创造了“放射性radioactivity”一词。

为了预防学术界对他们发明产生质疑,居里夫妇试图分离出纯净的钋和镭。然而沥青铀矿是一种复杂的矿物质,对其成分进行化学分离是一项艰巨的任务。

尤其是,很难分离出来,它的化学性质与类似,并且两种元素都存在于沥青铀矿中。

到1898年,居里夫妇只能获得少量,而且要获得没有掺杂着纯净镭仍然非常困难。1902年,他们从一吨沥青铀矿中分离得1/10克氯化镭。1910年,居里夫人分离出纯镭金属单质。但她从未成功分离出半衰期仅为138天的

在1898年和1902年之间,居里夫妇共同或分别发表了32篇科学论文,其中包括宣布,当暴露于时,病变或肿瘤细胞的破坏速度要快于健康细胞。

1900年,玛丽成为首位任教于巴黎高等师范学校的女性,她的丈夫也在巴黎大学获得教职。1903年6月,在加布里埃尔·利普曼Gabriel Lippmann的监督下,居里夫人巴黎大学获得博士学位。当月,这对夫妻被邀请到伦敦的皇家学会就放射性进行演讲。但是作为女性,居里夫人被禁止进行讲话,只允许皮埃尔·居里进行单独演讲。

同时,以作为基础的新产业开始发展。

居里夫妇没有为他们的发现申请专利,并从这项越来越有利可图的业务中并没有得到多少利益。

诺贝尔奖

1903年12月,瑞典皇家科学院授予居里夫妇亨利·贝克勒尔Henri Becquerel诺贝尔物理学奖,以表彰他们对亨利·贝克勒尔教授发现的辐射现象进行联合研究而做出的杰出贡献。

起初,委员会只打算表彰皮埃尔亨利,但瑞典数学家马格努斯·戈斯塔·米塔格·莱夫勒Magnus Goesta Mittag-Leffler是女科学家的委员会成员和倡导者,提醒了皮埃尔这个状况,于是皮埃尔进行了申诉,之后委员会才把玛丽也添加到提名中。居里夫人是第一位获得诺贝尔奖的女性。

居里夫妇拒绝亲自前往领奖,第一个是因为他们太忙于工作,第二个是因为皮埃尔不喜欢这种公共仪式。但是由于诺贝尔获奖者必须发表演讲,于是在1905年居里夫妇完成了此次旅行。

诺贝尔奖金使居里夫妇聘请了他们的第一位实验室助理。

1904年12月,居里夫人生下了第二个女儿伊芙

1906年4月19日,46岁的皮埃尔在一场交通事故中丧生。在大雨中,他穿过多芬大街时被一辆马车撞到,并在车轮下被碾过,使其颅骨骨折而丧生。居里夫人得知噩耗后伤心欲绝。

1906年5月13日,巴黎大学物理系决定把为皮埃尔而设置的职位保留给居里夫人,她接受了,并希望能创建一个世界一流的实验室以向丈夫致敬。

她是巴黎大学的第一位女性教授。

居里夫人晚年,她领导的镭学研究所(现居里研究所),是巴斯德研究院巴黎大学为她创立的放射性实验室。

1910年,居里终于成功地分离出了镭。她还定义了放射性辐射的国际标准,并最终以她和皮埃尔的形式命名:居里——居里(英语:Curie,符号:Ci),表示单位时间内发生衰变的次数。

丑闻

尽管居里夫人是为法国工作的声望卓著的科学家,但当时公众普遍的排外态度,引发了玛丽的女儿艾琳后来曾这样谈法国公众的虚伪:当提名她获得法国荣誉时,法国媒体把她描绘成卑微的外国人,但当她获得诺贝尔奖等国际荣誉时,却又视她为法国的英雄。

1911年,有人爆料在1910至1911年,居里皮埃尔以前的学生保罗·朗之万Paul Langevin同居一年,朗之万当时与妻子正处于分居阶段。这则桃色传闻成为媒体上的丑闻,还被她的学术对手利用。当年40多岁的居里夫人,比朗之万大五岁,被小报描写成一个破坏别人家庭的外国犹太人(其实她并不是犹太人)。丑闻曝光时,她正在比利时参加会议。她回家时,发现家门口有一帮愤怒的人群,不得不与女儿避居在朋友家里。

她的工作在国际上的认可度不断提高,瑞典皇家科学院克服了居里夫人丑闻引发的反对声音,在1911年再次颁给她诺贝尔奖,这次是化学奖。该奖项是“通过表彰镭和钋元素的发现,镭的分离以及对这种非凡元素的性质和化合物的研究,表彰她对化学进步的贡献。”

她是首位诺贝尔奖女性得主,首位获得两次诺贝尔奖的人,还是唯一一位获得两个领域诺贝尔奖的女性和获得多个科学领域诺贝尔奖项的人。

在接受1911年诺贝尔奖后一个月,她因抑郁和肾脏疾病住院。在1912年的大部分时间里,她避免了公共生活,在英国度过了一段安静的时光。中断约14个月后,她才于12月回到实验室。

第一次世界大战

一战期间,居里夫人意识到如果能尽快对受伤的士兵进行手术才能提高治愈率,她看到前线附近需要野外放射学中心来协助战场外科医生。在对放射学、解剖学和汽车机械师进行了快速研究之后,她购买了X射线设备、车辆、辅助发电机,并开发了移动射线照相装置,后来被人们称为小居里夫妇

战争第一年,居里夫人首先得到一名军事医生和她17岁的女儿艾琳的协助,在战地医院里指导安装了20辆流动式X光机组装和另外200个X光装置的使用。后来,她开始训练其他女性作为助手。

据估计,有超过一百万名受伤的士兵接受了她的X光检查。

在此期间,她忙于这项工作,很少进行科学研究。尽管居里夫人为法国战争做出了人道主义贡献,但她从未得到法国政府的正式承认。此外,一战开始不久,她就想要捐出她的诺贝尔奖金质奖章以支援战事,但法国国家银行拒绝接受,于是她用诺贝尔奖奖金买下战争债券。

“我要捐出我的小金块,这对我来说毫无用处。”

战后,她在《战争学放射学》(1919)一书中总结了自己的战时经历。

1920年,在发现25周年之际,法国政府为她设立了津贴。

同年她与Regaud博士共同创建了居里基金会,该基金会迅速成为放射治疗癌症的国际参考。

1921年她到美国为研究筹集资金时受到了热烈欢迎。法国政府意识到她在国外的名声越来越高,并且在参加其他国家的公开活动时,居里夫人没有穿法国官方的服装,法国政府对此感到尴尬并向她授予荣誉勋章,但她拒绝了。

1922年,她成为法国医学科学院院士,她还是国际联盟知识合作国际委员会的成员。

直至1934年居里夫人去世之前,她以其著名科学家的身份不断地接受荣誉和参加了许多科学和医学大会而少了时间待在实验室,这些都让她感到很不舒服,但这些却能为她的工作提供资源和资金。

上图可以看到,在国际联盟知识合作国际委员会里,居里夫人是唯一的女性,在第二排右一是居里夫人曾经的丑闻对象保罗·朗之万朗之万旁边的是年轻的爱因斯坦。

逝世

居里夫人的指导下,镭学研究所开展了辐射研究:1934年,大女儿艾琳和其丈夫弗雷德里克·乔利奥特·居里Frederic Joliot-Curie发现了人工放射性。

但是,居里夫人并未能看到艾琳夫妇俩在1935年获得的诺贝尔化学奖

1934年7月4日,居里夫人在疗养院死于再生障碍性贫血,据信这是由于长期暴露于辐射导致的。

当时,科学还不了解电离辐射对人体的危害,一直没有防护措施。

她曾在口袋里携带装有放射性同位素的试管,并将其保存在书桌抽屉里,以表明物质在黑暗中能散发出暗淡的光线。

战争期间,居里夫人在野战医院担任放射线医师时,也受到非屏蔽设备的X射线照射。

尽管她数十年的辐射暴露引起慢性疾病(包括白内障造成的近盲症)并最终导致死亡,但她从未真正意识到辐射暴露对健康的危害。

她与丈夫皮埃尔一起葬在索镇的墓地。60年后的1995年,为了纪念两人的成就,法国政府把他们的遗体移到了巴黎先贤祠(万神殿)居里夫人是首位凭自身成就安葬在先贤祠的女性。

放射性遗物

居里夫人的实验室笔记被视为国家和科学的宝藏,被存放在法国巴黎国家图书馆

由于其放射性污染水平高,她1890年代的论文被认为太危险而无法触碰和处理,甚至她的食谱都具有很高的放射性。她的论文被放在衬铅的盒子里。

据报道,虽然图书馆允许访问者查看居里的手稿,但由于所有物品均被镭所污染,而且半衰期约为1600年,这意味着居里的遗物将会在未来的1500年以来都会呈现放射性,于是所有来查看居里手稿的来宾都必须签署责任豁免书并穿戴防护装备。

她在晚年写的著作《放射性Radioactivity,在其死后于1935年出版。

划时代的发现

康奈尔大学教授L. Pearce Williams指出:居里夫人的工作成果是划时代的。

的放射性是如此之大,以至于不能忽略。它似乎与能量守恒原理相矛盾,因此不得不重新考虑物理学的基础。

如果居里夫妇的成果可帮助推翻物理学和化学领域已确立的观念,那么它在社会领域也将产生同等深远的影响。

为了获得她的科学成就,她必须克服自己的祖国波兰和居住国家法国中的障碍——作为女性科学家的障碍。

弗朗索瓦·吉鲁Françoise Giroud的《居里夫人:一生Marie Curie:A Life》中强调了她生活和职业上的这一方面,强调居里夫人作为女权主义前身的角色。

居里夫人以诚实和温和的生活方式着称。她于1893年获得一笔小额奖学金,并于1897年开始赚取自己的财产后就将其退还。

她将第一次诺贝尔奖的大部分奖金都给了朋友、家人、学生和研究人员。居里有意避免为镭分离工艺申请专利,以便科学界可以不受阻碍地进行研究,即便放到现在,这也是一个不寻常的决定。

她坚持把金钱礼物和奖励给到她所在的科学机构,而不是留给自己。她和丈夫甚至经常拒绝授予奖章和勋章。

爱因斯坦说,居里夫人可能是唯一不会因名望而败坏的人。

居里夫人曾说过:“化学工作是旨在分离纯盐状态下的镭,并把它作为一种新元素来表征。虽然这种新元素是由我发现的,但它与普通世界紧密相连。”

上图是小爱最有感觉的一张居里夫人的照片,尽管当时的她已经功成名就,但是她还是那个朴素又执着的科学家,拥有再多名利和金钱,她仍然觉得最重要的是自己的科研,满脸倦容的她当时站在镭学研究所的阳台上,或许是在思考,或许是在放空,或许是在怀念逝去的丈夫。

聪明、警觉、执着,却如此简单,或许真的要有很想很想要做的事情,才能获得这样的纯净心灵吧。