ピエール・キュリー：科学界で最も有名な結婚生活における静かなる半分

1906年4月19日、コンティ河岸（Quai de Conti）近くのドーフィン通り（Rue Dauphine）で雨が降る中、46歳の物理学者が馬車の車輪の下に滑り込み、頭蓋骨を押しつぶされて即死した。その3年前、彼はノーベル賞を共同受賞していた。それ以前のある時点で、彼は生きた組織に何が起こるかを知るために、意図的に自分の腕をラジウムで火傷させたこともあった。彼のノートは今も放射能を帯びており、フランス国立図書館の鉛で裏打ちされた箱に保管されている。これは彼がいかに自分の発見に身を捧げていたかを示す一つの指標である。

学校のない教育

彼は1859年5月15日、パリで生まれた。父はアルザス出身のユグノーの家系である医師ウジェーヌ・キュリー（Eugène Curie）、母はソフィー＝クレール・ドプイ（Sophie-Claire Depouilly）である。医学と自由思想の血筋は深い。祖父のポール・キュリー（Paul Curie）は医師でありマルサス主義の人道主義者で、祖母オーギュスティーヌ・ホーファー（Augustine Hofer）を通じて数学者ジャン・ベルヌーイ（Jean Bernoulli）の家系につながる。ピエールはリセに送られるのではなく父親から家庭教育を受け、数学、そして後に重要な意味を持つことになる対称性の科学である幾何学において、早い段階から並外れた才能を示した。

彼は1878年に19歳でパリ大学理学部の物理学ライセンス（学士号）を取得した。その後、パトロンのいない優秀な人間が第三共和政下で行っていたこと、つまり1882年まで実験室の実習助手として働き、その後、物理化学工業学校（ESPCI）で実習の責任者を務めた。彼が博士号を取得したのは36歳の1895年になってからである。言い換えれば、20代から30代の大半を、たまたま一流の物理学研究を行っていた技術者として過ごしたのである。

結晶

1880年、ピエールと兄のジャック（Jacques Curie）は、特定の結晶を圧縮すると電位が発生することを発見した。彼らはこれを圧電性と名付けた。1881年にはその逆の現象、つまり電界をかけると結晶が変形することを示した。この効果を測定するために、彼らは圧電クォーツ電位計を製作した。これは非常に繊細な装置であり、後に兄弟の誰も予期しなかった形で不可欠なものとなる。

これは些細な好奇心ではない。圧電効果こそが、それ以降製造される実質的にすべてのデジタル回路でクォーツ水晶発振器が時を刻む理由である。キュリー兄弟がこれを発見したのは、それぞれ21歳と24歳の時であった。

対称性とキュリー点

ピエールの博士論文研究は磁気学に向けられた。ここで幾何学的な直感が功を奏した。彼は磁化率を測定するために極めて感度の高いねじれ天秤を設計し、強磁性、常磁性、反磁性を体系的に研究した。彼は常磁性感受率が温度に反比例すること（キュリーの法則とそれに関連するキュリー定数）を確立した。さらに重要なことに、すべての強磁性物質にはキュリー温度と呼ばれる臨界温度があり、それを超えると強磁性が消失することも明らかにした。現在ではこのしきい値は、プレートテクトニクスにおける海底の磁気履歴の読み取り、高熱療法の治療、カフェインの測定、さらには他の世界の磁場の推定などに利用されている。

これら両方の結果の根底には、彼が一般形式で表現した原理がある。「物理的効果は、その原因に存在しない不対称性を持つことはできない」というものである。彼はこれを重力場で選別された砂で説明し、粒子の指向性配置がそれらに作用する場の非対称性を反映しているとした。これは19世紀の物理学的推論の中で最も持続性のあるものの一つであり、抽象的かつ幾何学的で、自然が何をすることを許されていないかという、純粋にピエールらしい考察である。

マリー

彼は物理学者のユゼフ・ヴィエルシュ＝コヴァルスキ（Józef Wierusz-Kowalski）の紹介でマリア・スクウォドフスカ（Maria Skłodowska、マリー・キュリー）と知り合い、彼女を学生として実験室に迎え入れた。彼の求愛は、これまで誰にも求愛したことのない男性による記録のようなものだった。「もし私たちが互いの夢に魅了され、寄り添って一生を過ごせたら、どんなに美しいことだろう」と彼は書き送った。彼女は最初は断ったが、彼が博士号を取得した1895年7月26日に結婚した。

1895年から、二人は自分たちが命名した「放射能」について共同研究を行った。1898年12月26日、M. G. ベモン（M. G. Bémont）と共に、彼らはラジウムとポロニウムの発見を発表した。これらはピッチブレンドの分画によって単離されたが、その実験室の環境は、彼ら自身の記述を含め、誰もが認める悲惨なものだった。1世紀以上を経た2015年、アメリカ化学会の歴史部門は、この論文に対して「化学的ブレイクスルー引用賞」を授与した。

放射能研究へのピエールの具体的な貢献は、化学的なものというよりは、彼らしく器具学的かつ物理的なものだった。彼は磁場を利用して、放射性物質からの放出物が正に帯電、負に帯電、および中性の3種類に分類されることを示した。現在ではこれをアルファ線、ベータ線、ガンマ線と呼んでいる。学生のアルベール・ラボルド（Albert Laborde）と共に、彼はラジウムが継続的に熱を放出していることを発見し、核エネルギーの源泉を初めて特定した。また、キュリー夫妻は放射線が肉体に与える影響を特徴付けるために意図的にラジウムで火傷を負った。これが放射線療法の始まりであり、最終的に二人とも病に倒れる原因となった。

後になってからの評価

1903年、王立協会は彼をロンドンでの研究発表に招き（聴衆にはケルビン卿がいた）、キュリー夫妻にデービーメダルを授与した。同年、ピエールはマリーおよびアンリ・ベクレルと共にノーベル物理学賞を共同受賞し、夫婦で受賞した最初のカップルとなった。これは5つの賞を集めることになる一族の始まりであった。彼は1904年にマッテウッチ・メダル、1909年には死後にエリオット・クレッソン・メダルを授与された。1900年に理学部の教授に昇進、1904年に教授職に就き、死の前年の1905年には科学アカデミー会員に選出された。

彼は無神論者であったが、それでもシャルル・リシェ（Charles Richet）やカミーユ・フラマリオン（Camille Flammarion）による心霊実験を調査し、1905年6月にはエウサピア・パラディーノ（Eusapia Palladino）のパリでの降霊会に出席して注意深くノートを取った。それは信じやすさからではなく、解明されていない現象が磁気学の解明されていない部分に関係しているかもしれないと考えたからである。

なぜピエールは天才と呼ばれるのか

その資質は稀な組み合わせであった。抽象的な対称性の推論と、世界クラスの装置製作能力が同じ頭脳に共存していたことである。ほとんどの物理学者はどちらか一方しか持たない。ピエールの「不対称の原理」は高度な理論であり、ある原因から自然がどのような効果を生み出せるかという制約を示すものだが、それはねじれ天秤やクォーツ電位計を手作りし、他の誰も測定できなかった電流を検出できるほど感度の高いものを作った男自身から生まれた。キュリー温度やキュリーの法則は彼が発見したために彼にちなんで名付けられたが、真に深いのは彼の器具製作能力である。何を探すべきかを考え、それを見つけるためのものを作り出すことができたのである。

対照的な視点を正直に述べる価値はある。それは主に功績の問題である。圧電性の発見は兄ジャックと共有されたものであり、二人の間での知的労力の分担は今となっては回収不能である。放射能の研究はマリーのプログラムであり、ピッチブレンドの分画や骨の折れる化学的研究は彼女のものであり、ピエールは彼女が開拓した研究の系譜に加わった。彼は気質上、うっかり者で世俗離れした人間であり、博士号を取得するまでに17年間を実習助手や実験室監督として過ごし、フランスの物理学界にとっての彼の最盛期の多くを失わせることになった。そして46歳で、晩年の統合を成し遂げる前に亡くなった。彼が遺したものとは、体系ではなく、圧電性、キュリー点、対称性の原理、放射線の3種分類という、決定的な役割を果たした一握りの結果である。

遺産

1995年4月、ピエールとマリーは家族の墓地からパンテオンに移された。彼の名前は現在、温度の単位、法則、定数、そして王朝の半分（イレーヌ・ジョリオ＝キュリーとフレデリック・ジョリオ＝キュリー、エヴ・キュリー、エレーヌ・ランジュヴァン＝ジョリオ、ピエール・ジョリオ）として残っている。あなたがこれを読んでいるデバイスに入っているクォーツ水晶発振器もまた、彼の手によるものである。