正文

第七章 基本物質(zhì)(3)

萬物簡(jiǎn)史 作者:(美)比爾·布萊森


他先逃到英國(guó),然后來到德國(guó),在那里擔(dān)任巴伐利亞政府的軍事顧問。他深深打動(dòng)了當(dāng)局,1791年被授予"神圣羅馬帝國(guó)倫福德伯爵"的稱號(hào)。在慕尼黑期間,他還設(shè)計(jì)和籌建了那個(gè)名叫英國(guó)花園的著名公園。

在此期間,他擠出時(shí)間搞了大量純科學(xué)工作。他成為世界上最著名的熱力學(xué)權(quán)威,成為闡述液體對(duì)流和洋流循環(huán)原理的第一人。他還發(fā)明了幾樣有用的東西,包括滴濾咖啡壺、保暖內(nèi)衣和一種現(xiàn)在仍叫做倫福德火爐的爐灶。1805年在法國(guó)逗留期間,他向安托萬-洛朗·拉瓦錫的遺孀拉瓦錫太太求愛,娶她當(dāng)了夫人。這樁婚事并不成功,他們很快就分道揚(yáng)鑣。

倫福德繼續(xù)留在法國(guó),直到1814年去世。他受到法國(guó)人的普遍尊敬,除了他的幾位前妻。

我們之所以在這里提到他,是因?yàn)?799年他在倫敦的短暫停留期間創(chuàng)建了皇家科學(xué)研究所。18世紀(jì)末和19世紀(jì)初,英國(guó)各地涌現(xiàn)了許多學(xué)術(shù)團(tuán)體,它成了其中的又一名成員。在一段時(shí)間里,它幾乎是惟一的一所旨在積極發(fā)展化學(xué)這門新興科學(xué)的有名望的機(jī)構(gòu),而這幾乎完全要?dú)w功于一位名叫漢弗萊·戴維的杰出的年輕人。這個(gè)機(jī)構(gòu)成立之后不久,戴維被任命為該研究所的化學(xué)教授,很快就名噪一時(shí),成為一位卓越的授課者和多產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)師。

上任不久,戴維開始宣布發(fā)現(xiàn)一種又一種新的元素:鉀、鈉、錳、鈣、鍶和鋁。他發(fā)現(xiàn)那么多種元素,與其說是因?yàn)樗闱辶嗽氐呐帕?,不如說是因?yàn)樗l(fā)明了一項(xiàng)巧妙的技術(shù):把電流通過一種熔融狀態(tài)的物質(zhì)--就是現(xiàn)在所謂的電解。他總共發(fā)現(xiàn)了12種元素,占他那個(gè)時(shí)代已知總數(shù)的五分之一。戴維本來會(huì)作出更大的成績(jī),但不幸的是,他是個(gè)年輕人,漸漸沉迷于一氧化二氮所帶來的那種心曠神怡的樂趣。他簡(jiǎn)直離不開那種氣體,一天要吸入三四次.最后,在1829年,據(jù)認(rèn)為就是這種氣體斷送了他的性命。

幸虧別處還有別的嚴(yán)肅的人在從事這項(xiàng)工作。1808年,一位名叫約翰·道爾頓的年輕而頑強(qiáng)的貴格會(huì)教徒,成為宣布原子性質(zhì)的第一人(過一會(huì)兒我們將更加充分地討論這個(gè)進(jìn)展);1811年,一個(gè)有著歌劇似的漂亮名字--洛倫佐·羅馬諾·阿馬德奧·卡洛·阿伏伽德羅--的意大利人取得了一項(xiàng)從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看將證明是具有重大意義的發(fā)現(xiàn)--即體積相等的任何兩種氣體,在壓力相等和溫度相等的情況下,擁有的原子數(shù)量相等。

它后來被稱做阿伏伽德羅定律。這個(gè)簡(jiǎn)單而有趣的定律在兩個(gè)方面值得注意。第一,它為更精確地測(cè)定原子的大小和重量奠定了基礎(chǔ)。化學(xué)家們利用阿伏伽德羅數(shù)最終測(cè)出,比如,一個(gè)典型的原子的直徑是厘米。這個(gè)數(shù)字確實(shí)很小。第二,差不多有50年時(shí)間,幾乎誰也不知道這件事。

一方面,是因?yàn)榘⒎さ铝_是個(gè)離群索居的人--他一個(gè)人搞研究,從來不參加會(huì)議;另一方面,也是因?yàn)闆]有會(huì)議可以參加,很少有幾家化學(xué)雜志可以發(fā)表文章。這是一件很怪的事。工業(yè)革命的動(dòng)力在很大程度上來自化學(xué)的發(fā)展,而在幾十年的時(shí)間里化學(xué)卻幾乎沒有作為一門系統(tǒng)的科學(xué)獨(dú)立存在。

直到1841年,才成立了倫敦化學(xué)學(xué)會(huì);直到1848年,那個(gè)學(xué)會(huì)才定期出版一份雜志。而到那個(gè)時(shí)候,英國(guó)的大多數(shù)學(xué)術(shù)團(tuán)體--地質(zhì)學(xué)會(huì)、地理學(xué)會(huì)、動(dòng)物學(xué)學(xué)會(huì)、園藝學(xué)學(xué)會(huì)和(由博物學(xué)家和植物學(xué)家組成的)林奈學(xué)會(huì)--至少已經(jīng)存在20年,有的還要長(zhǎng)得多。它的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手化學(xué)研究所直到1877年才問世,那是在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)成立一年之后。由于化學(xué)界的組織工作如此緩慢,有關(guān)阿伏伽德羅1811年的重大發(fā)現(xiàn)的消息,直到1860年在卡爾斯魯厄召開第一次國(guó)際化學(xué)代表大會(huì)才開始傳開。

由于化學(xué)家們長(zhǎng)期在隔絕的環(huán)境里工作,形成統(tǒng)一用語的速度很慢。直到19世紀(jì)末葉,H2O對(duì)一個(gè)化學(xué)家來說意為水,對(duì)另一個(gè)化學(xué)家來說意為過氧化氫。C2H2可以指乙烯,也可以指沼氣。幾乎沒有哪種分子符號(hào)在各地是統(tǒng)一的。

化學(xué)家們還使用各種令人困惑的符號(hào)和縮寫,常常是自己發(fā)明的。瑞典的伯采留斯發(fā)明了一種非常急需的排列方法,規(guī)定元素應(yīng)當(dāng)依照其希臘文或拉丁文名字加以縮寫。這就是為什么鐵的縮寫是Fe(源自拉丁文ferrum),銀的縮寫是Ag(源自拉丁文argentum)。

許多別的縮寫與英文名字一致(氮是N,氧是O,氫是H等等),這反映了英語的拉丁語支性質(zhì),并不是因?yàn)樗牡匚桓?。為了表示分子里的原子?shù)量,伯采留斯使用了一種上標(biāo)方法,如H2O。后來,也沒有特別的理由,大家流行把數(shù)字改為下標(biāo),如H2O。

盡管偶爾有人整理一番,直到19世紀(jì)末葉,化學(xué)在一定程度上仍處于混亂狀態(tài)。因此,當(dāng)俄羅斯圣彼得堡大學(xué)的一位模樣古怪而又不修邊幅的教授躋身于顯赫地位的時(shí)候,人人都感到很高興。那位教授的名字叫德米特里·伊凡諾維奇·門捷列夫。

1834年,在遙遠(yuǎn)的俄羅斯西伯利亞西部的托博爾斯克,門捷列夫生于一個(gè)受過良好教育的、比較富裕的大家庭。這個(gè)家庭如此之大,史書上已經(jīng)搞不清究竟有多少個(gè)姓門捷列夫的人:有的資料說是有14個(gè)孩子,有的說是17個(gè)。不過,反正大家都認(rèn)為德米特里是其中最小的一個(gè)。門捷列夫一家并不總是福星高照。德米特里很小的時(shí)候,他的父親--當(dāng)?shù)匾凰W(xué)的校長(zhǎng)--就雙目失明,母親不得不出門工作。她無疑是一位杰出的女性,最后成為一家很成功的玻璃廠的經(jīng)理。一切都很順利,直到1848年一場(chǎng)大火把工廠燒為灰燼,一家人陷于貧困。堅(jiān)強(qiáng)的門捷列夫太太決心要讓自己的小兒子接受教育,帶著小德米特里搭便車跋涉6 000多公里(相當(dāng)于倫敦到赤道幾內(nèi)亞的距離)來到圣彼得堡把他送進(jìn)教育學(xué)院。她筋疲力盡,過不多久就死了。


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