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第22章 为化学献身的先驱们(1)

有一些人,他们聪明,他们敏感,他们不擅长与人斗,但他们能够征服自然。他们的聪明,在与自然界的斗智斗勇中显露无遗;他们的敏感,使得他们能够察觉每一个细微的变化。这些人是伟大的,是值得我们永远敬仰的。

化学开创者——波义耳

波义耳出生于1627年,卒于1691年。波义耳《怀疑派化学家》一书的诞生,正式把化学确立为一门科学。

波义耳的成就

波义耳生活在英国资产阶级革命时期,也是近代科学开始出现的时代,这是一个巨人辈出的时代。波义耳在1627年1月25日生于爱尔兰的利兹莫城。就在他诞生的前一年,提出“知识就是力量”著名论断的近代科学思想家弗朗西斯·培根刚去世。伟大的物理学家牛顿比波义耳小16岁。近代许多科学伟人,如意大利的伽利略、德国的开普勒、法国的笛卡尔都生活在这一时期。

波义耳出生在一个贵族家庭,优裕的家境为他的学习和日后的科学研究提供了较好的物质条件。波义耳在科学研究上的兴趣是多方面的。他曾研究过气体物理学、气象学、热学、光学、电磁学、无机化学、分析化学、化学、工艺、物质结构理论以及哲学、神学。其中成就突出的主要是化学。

《怀疑派化学家》

在波义耳时代,化学还深深地禁锢在经院哲学之中,化学家把亚里士多德的观点奉为圣典,认为:冷、热、干、湿是物体的主要性质,这种性质两两结合就形成了土、水、气、火“四元素”。照这种观点,物质的性质是第一性的,物质本身反而是第二性的。改变物质的性质就可以改变物质本身。炼金术就是这种哲学思想指导下的产物。

继炼金术而起的是医药化学家的“三元素”学说。他们认为:万物皆是由代表一定性质的盐、汞、硫三元素以不同的比例组成的。某一元素成分的多寡,就决定了该物质的性质。不难看出,三元素学说在理论上和四元素学说如出一辙。

1661年,波义耳出版《怀疑派化学家》,对这种经院哲学给以毁灭性的打击。初次出版时是匿名的,后来续出多版,才将他的大名揭出。

书中波义耳认识到化学值得为其自身的目的去进行研究,而不仅仅是从属于医学或炼金术的;其次,波义耳认为,实验和观察的方法才是形成科学思维的基础,化学必须依靠实验来确定自己的基本定律。

还有,波义耳为化学元素下了一个清楚的定义。他通过实验证明,“四元素”和“三元素”是根本站不住脚的。他指出,元素就是“具有确定的、实在的、可觉察到的实物,它们应该是用一般化学方法不能再分为更简单的某些实物”。波义耳还认为,确定哪些物质是元素,哪些物质不是元素,其唯一的手段是实验,而且他确实用实验手段确定了金、银、汞、硫黄这些物质是元素。

波义耳在家里是14个兄弟姊妹中最小的一个,在他三岁时,母亲不幸去世。也许是缺乏母亲照料的缘故,他从小体弱多病。有一次患病时,由于医生开错了药而差点丧生,幸亏他的胃不吸收将药吐了出来,才未致命。经过这次遭遇,他怕医生甚于怕病,有了病也不愿找医生,并且开始自修医学,到处寻找药方、偏方为自己治病。哈特利伯的鼓励使他下决心研究医学。当时的医生都是自己配制药物,所以研究医学也必须研制药物和做实验,这就使波义耳对化学实验产生了浓厚的兴趣。

在研究医学的过程中,他翻阅了医药化学家的许多著作,他很崇拜比他大50岁的比利时医药化学家海尔蒙特。海尔蒙特不论白天黑夜,完全投入化学实验,自称为“火术的哲学家”。这就成为波义耳学习的榜样。波义耳为自己创造了一个实验室,整日浑身沾满了煤灰和烟,完全沉浸于实验之中。波义耳就是这样开始了自己献身于科学的生活,直到1691年底逝世。

近代化学之父——道尔顿

道尔顿,英国化学家,近代化学奠基人,1766年9月6日生于英格兰北方坎伯雷鹰田庄,1844年在曼彻斯特过世,终生未娶。

道尔顿的经历

道尔顿的父亲是一位农民兼手工业者。幼年时家贫,无钱上学,加上又是一个红绿色盲患者,生活艰辛,但他以惊人的毅力,自学成才。

道尔顿才智早熟,1778年,他12岁时就当上了教师,在乡村小学任教;1781年15岁应表兄之邀到肯德尔镇任中学教师,在哲学家高夫的帮助下自修拉丁文、法文、数学和自然哲学等,并开始对自然进行观察,记录气象数据,从此学问大有长进;1793年26岁任曼彻斯特新学院数学和自然哲学教授;1796年任曼彻斯特文学和哲学会会员,1800年担任该会的秘书,1817年升为该会会长,1816年选为法国科学院通讯院士,1822年选为皇家学会会员。1826年,英国政府将英国皇家学会的第一枚金质奖章授予了道尔顿。

道尔顿的去世

1817年道尔顿当选曼彻斯特文学与哲学学会会长,一直任职到去世,同时继续进行科学研究,他使用原子理论解释无水盐溶解时体积不发生变化的现象,率先给出了滴定分析法原理的描述。但是,晚年的道尔顿思想趋于僵化,他拒绝接受盖·吕萨克的气体分体积定律,坚持采用自己的原子量数值而不接受已经被精确测量的数据,反对永斯·贝采利乌斯提出的简单的化学符号系统。

1844年7月26日,他用颤抖的手写下了他最后一篇气象观测记录。7月27日他从床上掉下,服务员(道尔顿终生未婚)发现他时已去世。为纪念道尔顿,很多化学家用道尔顿作为原子量的单位。

道尔顿的研究记录在他死后被完整收藏在曼彻斯特,但却毁于二次大战时的曼彻斯特轰炸。以撒·艾西莫夫为此事叹道:不是只有活人才会在战争中被杀害。

色盲现象是道尔顿在一次节日前为父母和兄弟姐妹买袜子时,发现大家对袜子的颜色产生不同结论时发现的。这种病的症状引起了他的好奇心。他开始调查研究这个课题,最终发表了一篇关于色盲的论文——问世的第一篇有关色盲的论文。在英国,色盲也因此被叫做道尔顿症。

道尔顿希望在他死后对他的眼睛进行检验,以找出他色盲的原因。他认为可能是因为他的水样液是蓝色的。去世后的尸检发现眼睛正常,但是1990年对其保存在皇家学会的一只眼睛进行DNA检测,发现他缺少对绿色敏感的色素。

害羞的科学家——卡文迪许

卡文迪许是英国化学家、物理学家。公元1731年10月10日生于法国尼斯。1742年~1748年他在伦敦附近的海克纳学校读书。1749年~1753年期间在剑桥彼得豪斯学院求学。在伦敦定居后,卡文迪许在他父亲的实验室中当助手,做了大量的电学、化学研究工作。他的实验研究持续达50年之久。1760年卡文迪许被选为伦敦皇家学会成员,1803年又被选为法国研究院的18名外籍会员之一。公元1810年3月10日,卡文迪许在伦敦逝世,终身未婚。

卡文迪许的成就

卡文迪许毕生致力于科学研究,从事实验研究达50年之久,性格孤僻,很少与外界来往。卡文迪许的主要贡献有:1781年首先制得氢气,并研究了其性质,用实验证明它燃烧后会生成水。但他曾把发现的氢气误认为是燃素,不能不说是一大憾事。1785年卡文迪许在空气中引入电火花的实验使他发现了一种不活泼的气体的存在。他在化学、热学、电学、万有引力等方面进行了很多成功的实验研究,但很少发表,过了一个世纪后,麦克斯韦整理了他的实验论文,并于1879年出版了名为《尊敬的亨利·卡文迪许的电学研究》一书,此后人们才知道卡文迪许做了许多电学实验。麦克斯韦对卡文迪许生前的研究与实验非常敬佩,并给予了高度评价。

学者的首富

据说卡文迪许很有素养,但是没有当时英国的那种绅士派头。他不修边幅,几乎没有一件衣服是不掉扣子的;他不好交际,不善言谈,终生未婚,过着奇特的隐居生活。卡文迪许为了搞科学研究,把客厅改作实验室,在卧室的床边放着许多观察仪器,以便随时观察天象。他从祖上接受了大笔遗产,成为百万富翁。不过他一点也不吝啬。有一次,他的一个仆人因病生活十分困难,向他借钱,他毫不犹豫地开了一张一万英镑的支票,还问够不够用。卡文迪许酷爱图书,他把自己收藏的大量图书,分门别类地编上号,管理得井然有序,无论是借阅,甚至是自己阅读,也都毫无例外地履行登记手续。卡文迪许可算是一位活到老、干到老的学者,直到79岁高龄,逝世前夜还在做实验。卡文迪许一生获得过不少外号,有“科学怪人”“科学巨擘”“最富有的学者”“最博学的富豪”等。

卡文迪许手稿

1810年卡文迪许逝世后,他的侄子齐治把卡文迪许遗留下的20捆实验笔记完好地放进了书橱里,谁也没有去动它。谁知手稿在书橱里一放竟是70年。一直到了1871年,另一位电学大师麦克斯韦应聘担任剑桥大学教授并负责筹建卡文迪许实验室时,这些充满了智慧和心血的笔记获得了重返人间的机会。麦克斯韦仔细阅读了前辈在100年前的手稿,不由大惊失色,连声叹服说:“卡文迪许也许是有史以来最伟大的实验物理学家,他几乎预料到电学上的所有伟大事实。这些事实后来通过库仑和法国哲学家的著作闻名于世。”此后麦克韦决定搁下自己的一些研究课题,呕心沥血地整理这些手稿,使卡文迪许的光辉思想流传了下来。真是一本名著,两代风流,这不啻是科学史上的一段佳话

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