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居里夫人自传

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第43章 最初的研究 (5)

书籍名:《居里夫人自传》    作者:玛丽·居里
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  It  was  in  reflecting  upon  the  relations  between  cause  and  effect  that  govern  these  phenomena  that  Pierre  Curie  was  led  to  complete  and  extend  the  idea  of  symmetry,  by  considering  it  as  a  condition  of  space  characteristic  of  the  medium  in  which  a  given  phenomenon  occurs.  To  define  this  condition  it  is  necessary  to  consider  not  only  the  constitution  of  the  medium  but  also  its  condition  of  movement  and  the  physical  agents  to  which  it  is  subordinated.  Thus  a  right  circular  cylinder  possesses  a  plane  of  symmetry  perpendicular  to  its  axis  in  its  position,  and  an  infinity  of  planes  of  symmetry  pass  through  its  axis.  If  the  same  cylinder  is  in  rotation  on  its  axis,  the  first  plane  of  symmetry  persists,  but  all  the  others  are  suppressed.  Furthermore,  if  an  electric  current  traverses  the  cylinder  lengthwise,  no  plane  of  symmetry  remains.

  In  every  phenomenon  the  elements  of  symmetry  compatible  with  its  existence  may  be  determined.  Certain  elements  can  coexist  with  certain  phenomena,  but  they  are  not  necessary  to  them.  That  which  is  necessary  is  that  certain  ones  among  these  elements  shall  not  exist.  It  is  dissymmetry  that  creates  the  phenomenon.  When  several  phenomena  are  superposed  in  the  same  system,  the  dissymmetries  are  added  together.  \"Works  of  Pierre  Curie,\"  page  .

  It  was  from  the  above  considerations  that  Pierre  Curie  announced  the  general  law  whose  text,  already  cited,  attains  the  highest  degree  of  generalization.  The  synthesis  thus  obtained  seems  complete,  and  all  that  was  further  needed  was  to  deduce  from  it  all  the  developments  of  which  it  admits.

  For  this  it  is  convenient  to  define  the  particular  symmetry  of  each  phenomenon  and  to  introduce  a  classification  which  makes  clear  the  principal  groups  of  symmetry.  Mass,  electric  charge,  temperature,  have  the  same  symmetry,  of  a  type  called  scalar,  that  of  the  sphere.  A  current  of  water  and  a  rectilineal  electric  current  have  the  symmetry  of  an  arrow,  of  the  type  polar  vector.  The  symmetry  of  an  upright  circular  cylinder  is  of  the  type  tensor.  All  of  the  physics  of  crystals  can  be  expressed  in  a  form  in  which  the  particular  phenomena  in  question  are  not  specified,  but  in  which  are  examined  only  the  geometrical  and  analytical  relations  between  the  types  of  quantities  where  certain  ones  are  considered  as  causes  and  the  other  as  effects.

  Thus,  the  study  of  electrical  polarization  by  the  application  of  an  electric  field  becomes  the  examination  of  the  relation  between  two  systems  of  vectors,  and  the  writing  out  of  a  system  of  linear  equations  having    coefficients.  The  same  system  of  equations  holds  for  the  relation  between  an  electric  field  and  an  electric  current  in  crystalline  conductors;  or  for  that  between  the  temperature  gradient  and  the  heat  current,  except  that  the  meaning  of  the  coefficients  must  be  changed.  Similarly,  a  study  of  the  general  relations  between  a  vector  and  a  system  of  tensors  can  reveal  all  the  characteristics  of  piezo-electric  phenomena.  And  all  the  rich  variety  of  the  phenomena  of  elasticity  depends  on  the  relation  between  two  sets  of  tensors  which  require,  in  principle,    coefficients.

  The  foregoing  brief  exposition  reveals  the  high  philosophic  import  of  these  conceptions  of  symmetry  which  touch  all  natural  phenomena,  and  whose  profound  significance  Pierre  Curie  so  clearly  set  forth.  It  is  interesting  in  this  connection  to  recall  the  relation  which  Pasteur  saw  between  these  same  conceptions  and  the  manifestations  of  life.  \"The  universe,\"  he  said,  \"is  a  dissymmetric  whole.  I  am  led  to  believe  that  life,  as  it  is  revealed  to  us,  must  be  a  function  of  the  dissymmetry  of  the  universe,  or  of  the  consequences  that  it  involves.\"

  As  his  organization  of  his  work  in  the  School  progressed,  Pierre  Curie  could  begin  to  dream  of  going  forward  again  with  his  experimental  research.  He  could  do  so,  however,  only  under  most  precarious  conditions,  for  he  had  not  even  a  laboratory  for  his  personal  work,  nor  a  room  of  any  kind  entirely  at  his  disposition.  Besides,  he  possessed  no  funds  to  support  his  investigations.  It  was  only  after  he  had  been  several  years  at  the  School  that  he  obtained,  thanks  to  the  influence  of  Schützenberger,  a  small  annual  subvention  for  his  work.  Up  to  that  time  the  materials  necessary  for  him  were  provided,  thanks  to  the  kindness  of  his  superiors,  to  the  extent  possible,  by  drawing  upon  a  very  limited  general  fund  of  the  teaching  laboratory.  As  for  a  place  to  work  in,  he  had  to  content  himself  with  very  little.  He  set  up  certain  of  his  experiments  in  the  rooms  of  his  pupils  when  these  were  not  in  use.  But  more  frequently  he  worked  in  an  outside  corridor  running  between  a  stairway  and  a  laboratory.  It  was  there  that  he  conducted,  in  particular,  his  long  research  on  magnetism.