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第11章 执着追求(4)

这样,气体的分子个数比跟气体体积比是相等的,跟实验结果完全一致。

毫无疑问,阿佛加德罗的分子学说,弥补了道尔顿原子学说的不足,对物质结构理论的发展是个重大贡献。令人遗憾的是,这一学说提出后,却受到了包括道尔顿在内的许多名家的冷落和反对。道尔顿坚持认为相同原子互相排斥,不可能结合为分子。后来的科学实践证明,道尔顿的这一观点是错误的,阿佛加德罗的理论是正确的。

这件事在告诫人们,一个成就非凡的科学家,他的观点,即便是在科学领域中的观点,也不可能是完全正确、永远正确的。科学总是在不断修正错误的过程中向前发展的。一个伟大的科学家,他之所以伟大,并不在于他是一个没有错误和缺点的人,而在于他对人类和社会进步的奉献,在于他献身科学锲而不舍的精神。道尔顿正是这样的人。

奋斗终生

道尔顿从一个只上过几年小学的农村少年,到后来成为在世界科学界都享有盛名的科学家,他把毕生的精力都献给了科学事业。当有人问他成功的秘诀在哪里时,他的回答就是:“不懈地努力!”

道尔顿在他一生不懈地努力中,克服了重重困难,付出了巨大的心血。还处少年时代的道尔顿,就开始独立谋生,在穷困中生活。后来,他为了有充分时间搞科学研究,竟辞去了收入较多的大学讲师的工作,做了家庭教师。在他成名之后,如果想谋得一个收入多的职位,是轻而易举的。可他没有这样做,依然过着清贫、俭朴的生活。1818年,英国政府曾用重金聘请他做一个考察队的专家,一年只需工作三四个月,就可拿到四五百英镑的报酬。可是,道尔顿谢绝了,他依然在艰苦的条件下,继续原子量的测定工作。为了节省开支,在他的实验室里,许多仪器都是他自己用玻璃吹制的。

由于道尔顿在科学上的重大贡献,受到美国及欧洲科学界的极大的赞誉。许多名人、学者都跟他建立了联系。当这些名人、学者来到道尔顿的实验室和住处时,无不对其简朴的生活和工作条件感到意外。这位世界著名的科学家,一生都是在这样一种让人感到意外的简朴环境中度过的。

在这里还要提到的是,道尔顿为了科学研究,不仅要克服经济上的困难,还要克服自己是个色盲这种生理上的困难。由于色盲在化学实验中就难以辨别反应的颜色变化。但他没有因此放弃化学研究,而且把色盲当成了自己的一个研究课题,还在一个刊物上发表过关于色盲症的论文,阐述了色盲的遗传规律。近代生理学家都认为,色盲症的科学研究,是从道尔顿开始的。在生理学的发展史上,他也是一位令人怀念的学者。

道尔顿把毕生的精力都献给了科学事业。他终生过着独身生活,没有结婚。他曾对朋友说:

“我没有时间谈爱情。”他一生中的绝大部分时间,都是在工作中度过的。他早年研究的是气象,后来的研究虽转向物理学和化学方面,但对气象的观测,他从未间断过。从21岁开始,直到去世,每天进行气象观测并做记录。时间长达57年之久,观测记录竟有20万次之多。

这充分表现了道尔顿对于科学事业的那种坚持不懈、持之以恒的高贵品质。

道尔顿一生完成的著作有50多种,仅在曼彻斯特文学哲学学会所作学术报告就有100多次。1816年,道尔顿被选为法国科学院通讯院士,1817年,被选为曼彻斯特文学哲学学会会长;1822年,被选为英国皇家学会会员;1826年,英国政府授予金质奖章;1832年,牛津大学授予最高荣誉——法学博士学位。此外,柏林科学院和慕尼黑科学院也都选他为名誉院士。

道尔顿是个一心一意搞科学,从不追求名利、从不追求享受的人。以他的科学成就而论,早应该成为英国皇家学会的会员。可是,1810年当有位著名科学家推荐他为会员时,他拒绝了这个荣誉。12年后,是在他不知道的情况下,才被选为皇家学会会员的。1833年,曼彻斯特市政委员会通过决议,为表达全体市民对道尔顿的崇敬心情,要在市政大厅竖立道尔顿的雕像。对此,他曾表示:如果我不是怕伤害曼彻斯特市民的好心的话,我就一定不能同意这样做的。

1837年,道尔顿的健康状况已明显下降,行动坐卧都不便利,但他依然坚持做实验、写论文,请人代为宣读。1842年,年已76岁的道尔顿,抱病参加了英国科学促进会的年会。在会上他对大家说:“我还能做化学实验,只不过做实验所费的时间,要比过去多三四倍。”他的话使大家很受感动。从这里,人们看到,这位年迈的科学家,在健康受到严重损害难以工作的情况下,所想所做的仍然是科学事业。

1844年的7月26日,道尔顿的生命已经垂危。但是,他仍然竭尽全力作了最后一次气象记录。他用颤抖的手,艰难地记下气压计和温度计的读数,并写下了“微雨”两字。次日清晨,道尔顿就在他那简朴的卧室里,与世长辞了。

这位伟大科学家的逝世,震动了曼彻斯特城和整个英国。川流不息的各界人士在市政大厅里向道尔顿的遗体告别,持续了两周。8月12日,人们在肃穆的哀乐声中为他举行了公葬。

道尔顿用他那坚实的脚步,走完了78年的艰辛路程,带着人们的无限崇敬离开了人世。但他那杰出的业绩和他那高尚的品格,将永远留在人间。

维勒冲破“生命力论”

从18世纪到19世纪初期,化学界广泛流行着一种“生命力论”。它认为,有机物都来自有生命力的动、植物体,不可能用人工的方法来制造。这种把有机物神秘化的说法,人为地在有机物和无机物之间,制造了一条不可逾越的界限,严重阻碍了化学的发展。

1828年,科学界发生了一件大事,有人用无机物人工合成了有机物——尿素,以实验事实冲破了“生命力论”,为有机化学的发展开辟了广阔的道路。这位功绩卓著的人就是德国化学家弗里德里希·维勒。

弗里德里希·维勒1800年7月31日生于德国梅因河畔法兰克福城附近的埃斯欣姆。十几岁时就特别喜欢收集矿物和做化学实验。他对化学实验的爱好,到了入迷的程度。有时不动手做点实验,就难以入睡。也许正因为如此,后来他才从实验中有了重大发现。

卧室就是实验室维勒在上中学时学习成绩不是很好,有时数学作业都不能按时完成,为此,老师还向家长告过他的状。可是,你到他家的二楼走进维勒的房间时,定会使你感到惊奇。这哪里像个居室,简直就是一间小小实验室。屋里摆满了烧杯、烧瓶、量筒、研钵,还有曲颈甑。地下几只木箱,盛满了各色各样的矿石。他常常在下课后钻进这个小小实验室,对照着一本《化学实验》书,做化学实验。他把做实验当成自己的最大乐趣。就因为这样,他时常忘了去完成老师布置的作业。

他的父亲并不支持他的这种爱好,甚至都不知道儿子的这个小小实验室是怎么搞起来的。但他父亲的一位好友布赫医生,却非常喜欢他。当他的《化学实验》书被生气的父亲没收以后,布赫医生便把自己的化学书借给他看。就此机会,他读了不少大化学家的著作和论文。

随着化学知识的增长,他觉得再在自己的实验室里做些硫燃烧之类的小实验,已经很不够了。他从一篇论文中看到,英国化学家维戴用电流成功地分解氢氧化钾和氢氧化钠,而制得两种新金属钾和钠。这引起了他的极大兴趣。他也要试一试用电解法制金属钾的实验。

还是在布赫医生的帮助下,他找来铜和锌板制成了电池,然后把两个电极插入熔融的氢氧化钾中。经过多次长时间通电,都未成功。他认为,自制的电池可能电流强度不够。但他不甘失败,又翻阅了许多书刊。他看到了盖吕萨克和泰纳提出的一种用高温还原制钾的方法。决定改用这种方法制取。他东奔西走,找来大石墨坩埚、风箱、木炭等等。小小实验室已不够用,他就把厨房也占用了。这次实验终于获得成功。制出的金属钾虽然只有很少的几粒,但用它与水反应时,现象跟文章里说的完全符合。

维勒,一个十几岁的中学生,在自己那简陋得不能再简陋的小小实验室里,靠自学、自己查阅资料,做了大量的实验。这充分表现出他那不凡的化学才能,为他以后的科学研究工作打下了很好的基础。

投奔名师

1819年,19岁的维勒成了马尔堡大学的大学生。按照父亲和家人的意见,他学的是医学,为的是让他能继承父业成为一个有名望的医生。但是,对维勒来说,感兴趣的还是化学,而不是医学。

入学后不久,他就把自己住的宿舍变成了化学实验室。每天下课回到宿舍,他就要做化学实验。否则,他躺在床上就难以入睡。就是在这间屋里,他对硫氰酸汞的性质进行了实验研究,并写出了第一篇科研论文。这篇论文发表后,得到著名化学家贝采利乌斯的好评。

为了使自己的化学研究能得到名师的指导,上大学的第二年,他便转到有著名化学家格梅林任教的海德堡大学。因为格梅林看过不久前他发表的论文,认为他的化学知识深厚、扎实,并具有很好的实验才能,同意他到自己实验室工作。这件事使他格外高兴。

格梅林的实验室,设备完善、药品齐全,他工作起来非常得心应手,再加上名师的指导,他的研究不断取得新的成果。1822年~1823年间,他连续发表了有关氰酸盐的制取和性质的论文。随后,他又研究有机体的排泄物,做了动物实验,从尿中分离出尿素。这对尿素的性质进行了详尽的研究。这些研究成果,都得到了教授们的称赞。

1823年9月,维勒顺利通过了毕业考试,并获得了海德堡大学医学博士学位。毕业后到哪里去?他对格梅林教授说:“如果让我离开化学,我的心就无法跳动。”格梅林教授热情鼓励他献身化学科学,并立即写信向瑞典著名化学家贝采利乌斯推荐了他。

不久,维勒便来到了贝采利乌斯的实验室,作为留学生进行了一年的研究。这是他第二次投奔名师。

贝采利乌斯是当时世界上最有名望的化学家。他在化学研究中,涉及的领域最广,科学成果最多,实验水平最高,被誉为世界化学大师。他研究工作的特点是,严密精确、观察细致、描述清晰、系统性强,但又在许多问题上表现得固执、保守。贝采利乌斯给维勒的课题是沸石的定量分析。这是一个难度很大的分析工作。正因为如此,维勒在这位名师的指导下,收益很大。

1824年秋末,维勒的留学期限已满,他恋恋不舍地离开了贝采利乌斯,返回故里法兰克福。

准备做些休整,再谋职业。但实际上,这个跟化学实验结下了不解之缘的年轻人是不会真正休息的。不几天,他的居室又变成了实验室。在这里,他又做了氨与氰酸反应制取氰酸铵的实验。但实验结果却出乎他的意外。他把反应后的溶液加热,然后冷却结晶,得到的白色晶体,并不具有氰酸铵的化学性质。因为氰酸铵与碱反应能放出氨气,但他的实验没有放出氨气;氰酸铵与酸反应会产生氰气,也没有发现氰。这种晶体到底是什么?他当时没能作出结论。

1825年,他接受聘请,在柏林工业学校任教。维勒一生中最卓越的成就,都是在这里取得的。最早制成金属铝他的第一项卓越成就,是制出了金属铝。

铝是地壳中分布很广、蕴藏量很大的元素。除了氧和硅之外就是铝了。但由于它的性质活泼,自然界没有游离的铝单质,均以化合状态存在,其中以铝硅酸盐为最多。如粘土、长石、云母等。

因为铝的性质活泼,所以要从铝的化合物提炼出纯的金属铝,并不是一件容易的事。1808年,大化学家贝采利乌斯和戴维曾用电解法分解铝土(含氧化铝)来制取金属铝,但没有获得成功。后来,维勒的朋友、丹麦化学家厄斯泰德又用生成铝汞齐的方法制取,也因为制得的铝不纯,未得到科学界的公认。

1827年,维勒先重复了厄斯泰德的方法,找到了铝不纯的原因。他又设计了用反应生成的无水氯化铝与钾高温反应的方法,终于获得了成功:灰色粉末——金属铝制取出来了。尽管他当时制得的铝很少,但他是第一个找到制铝方法的人。

后来,法国化学家亨利·德维尔,研究了维勒的方法并加以改进,制出了第一块银白色的铝锭。在当时,铝还没有大量生产,其价格跟黄金一样贵。德维尔说这是“来自粘土的白银”。此后,他就全力以赴研究出工业生产的方法,生产出大量的铝锭。

当德维尔制出铝锭并实现了工业生产后,有人就认为,德维尔才是铝的发现人。但德维尔本人仍然认为,维勒是第一个找到制铝方法的人。他用在博览会上展出的第一块铝锭,铸了一枚勋章,上面有维勒的名字和维勒提出制铝方法的年代——“1827”。他把这枚勋章赠给维勒。从此,他们二人结下了深厚的友谊,还共同做了一些课题的研究。

科学技术总是不断前进、不断发展的。继德维尔之后,美国的豪尔和法国的埃罗又研究出电解制铝的方法。现代工业生产中采用的就是电解法。

显然,我们不能以今天的科技水平,来衡量或贬低一个科学家在历史上的成就。我们要用历史唯物主义的观点,根据当时的历史条件,来评价一个人或一项成果所具有的价值。这样才会正确看待1827年维勒制出金属铝的功绩。

在维勒制出金属铝的第二年,又取得了一项具有历史意义的成就。这就是用无机物合成了有机物。

冲击“生命力”论

我们把物质分为有机物和无机物,是有一个历史过程的。17世纪后半期,化学家把自然界的物质,按照它们的来源分为矿物物质、动物物质和植物物质三大类。后来发现,植物中存在的一些物质,动物体内也存在。这样,动物物质和植物物质间的界限便消除了。于是,就把所有存在于生物界的物质统称有机物,意思就是有生机的物质;而把其他物质统称无机物,意思就是没有生机的物质。人类应用有机物的历史是很长的,但人类制取有机物则是18世纪末期才开始的。当时制取的有机物全来自生物体。例如,从动物的尿中制取尿素;从葡萄汁中制取酒石酸;从柠檬汁中制取柠檬酸;从酸牛奶中制取乳酸等。由此,人们得出一个结论,有机物只能来自生物体,不能用人工的方法来合成,并认为生物体内存在着一种“生命力”或者叫“活力”,有机物就是靠这种“生命力”而产生的。这就是直到19世纪初期,广为流传的“生命力论”,或者叫“生命力学说”。当时,包括贝利乌斯在内的许多大科学家,都相信这种学说。

果真有机物与无机物之间,就存在着这样一条不可跨越的界限吗?果真用无机物不能合成有机物吗?1828年,维勒用实验事实对此做了完全否定的回答。

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