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世界科技全景百卷书: 戴维
分类:诗词歌赋

  伦敦为他倾倒

  贫寒的家庭

数学史上曾经有过无数未解难题,这些难题曾经让众多数学家的脑细胞备受折磨,他们的主要武器是纸和笔。

  19世纪初,英国伦敦的男女老少,都在谈论一个新“明星”。街头,广场,到处张贴着关于他的海报。他,既不是芭蕾舞的名演员,又不是古典歌剧的独唱家,更不是文豪名流,王公贵族。

  瓦特新发明的蒸汽机震撼着英国。它就像一股巨大的魔力,使新开的工厂在英国大地上林立,工厂的烟囱里冒出的烟熏得人们发财的心情更加急迫了。

物理学家们也遇到过难题,他们除了和数学家一样在办公室里提出理论,还需要用实验来验证他们的想法。但是,大多数时候,除了多费一些电以外,他们也是安全的。

  “看戴维去!”人们蜂拥着挤进皇家学院礼堂。讲坛上,一个年轻人侃侃而谈。他,就是戴维,24岁的青年教授。

  伦敦城里,一天到晚总是那么沸沸扬扬,机器的轰鸣声、建筑工地的杂乱、大街上的车流与人群的浮躁交织在一起。这是一个追逐财富的年代,可是流水般的黄金是朝着有钱人流去的,在这个时代里,穷人可不是好受的。迈克尔·法拉第就在这时候出生了——他出生在一个贫穷的铁匠家庭。

在历史上,化学家们则是需要勇气的,他们为了解决难题,为了证明自己的设想,有些时候需要将安全置之度外,甚至需要冒着生命的风险。

  他显得聪明伶俐,落落大方,对这样的大场面毫不拘谨。要知道,他身后坐着英国皇家学会会长班克斯爵士、皇家学院院长朗福德伯爵和一些社会名流。台下的那些教授们,目不转睛地注视着戴维的一举一动,自不必说;就是那些华贵妇人,少爷小姐,也都全神贯注,津津有味,好像在欣赏动人的芭蕾舞剧。

  法拉第从小就过着贫穷清苦的生活,正像很多穷人家的孩子一样,他比较早熟。13岁时,由于家庭经济越来越困难,他不能再上学了,便成了一个装订印刷作坊的徒工。从此,法拉第走上了自己谋生的道路。法拉第手脚勤快、聪明伶俐,还很注意学习。他很快就学会了书籍装订的手艺,而且装订得又快又好,这样,他就可以抽空看看装订的那些书了。谁能想到,读书引导、培养并造就了一个未来的大科学家。

澳门新葡亰亚洲在线,今天我们要说的乃是化学史上最悲壮的一段:化学元素史上,参加人数最多、危险最大、工作最难的研究课题——氟的发现历程。

  戴维从神秘的炼金家的哲人石,谈到拉瓦锡的天平、道尔顿的元素符号;穿插着石蕊液由红变蓝、又由蓝变红的试验。这红和蓝两种颜色的突变,只要加进去半滴碱水或者酸水。

  慢慢地,法拉第的头脑像一块巨大的海绵,贪婪地吸取着知识。他读了很多书,像莎士比亚的 《哈姆雷特》、《李尔王》,还有《一千零一夜》,都让他大饱眼福。不过,最吸引法拉第的是《大英百科全书》中讲的那些电的现象和《化学漫谈》中讲的那些化学实验。法拉第被迷住了。

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  戴维向大家介绍意大利科学家伏打最新的发明——伏打电池。他把从电池两极引出的两根白金丝插进水中,从水中就冒出了许多气泡。他把在阳极收集到的气体装在瓶里,传到台下,请别人闻闻。感觉到新鲜、畅快吧?戴维介绍说,这就是普利斯特里新发现的氧。普利斯特里曾经谈到,这种气体说不定会变成时髦的奢侈品呢。刚刚熄灭的蜡烛伸进氧气里,立即又旺盛地燃烧起来,放出耀眼夺目的亮光,比空气里的蜡烛光要亮好多倍。

  拿一根玻璃棒在毛皮上摩擦几下,玻璃棒就能吸引纸屑,这就是电。这个他知道,他在别的书上看到过而且自己也试验过小小的电的吸引力。可是现在《大英百科全书》上说,可以把这些细微的电一点一滴地贮存起来,贮存多了就可以“啪”地一下放出一个火花,像天上的雷鸣、闪电一样。在自己家里就可以制造出雷声和闪电,真是太有趣了!

△ 萤石,现代氟化工的主要原料

  戴维把阴极一端收集到的气体,装进一个铁罐里,用火焰靠近罐口,嘭的一声,铁罐像爆竹一样蹦得老高。这真是高超的魔术,在场的人个个看得入迷。

  还有,《化学漫谈》中说,只要把一片铜片和一块锌片浸在盐水里,就能做一个伏打电池,使电源源不断地流动起来。用许多伏打电池串联起来,就能使水分解成两种气体,而这两种气体混合在一起,一点火,又会“轰”的一声爆炸,重新再变成水。啊!电,化学,太神奇了。

对于危险的事情,我们可爱的舍勒同学总是冲在第一线的,1771年,他听闻之前的一些故事,将萤石和硫酸放在一起加热,结果发现玻璃容器都被腐蚀了,他认为这其中产生了一种酸性物质,他把这种酸性物质命名为“萤石酸”。现在我们知道了,这就是腐蚀性极强的氢氟酸!

  戴维这样边讲演边做实验,好像磁石吸引铁屑那样,全场的听众都跟着他,一会儿惊讶,一会儿欢喜,一会儿堕入疑问的云雾,一会儿又云开雾散,豁然开朗。戴维吸引住全场,全伦敦城为他倾倒。

  从此以后,法拉第经常到外面捡些旧瓶子之类的,统统用于实验。他把书上的每个实验都做了一遍,亲眼看到那些神奇的现象在自己眼前出现。科学引起了法拉第浓厚的兴趣,各种实验的操作培养了法拉第极强的动手实验能力,这些都为他以后从事科学研究打下了初步的基础。

我们没有任何关于舍勒品尝或者闻嗅氢氟酸的记录,但是我们知道舍勒习惯亲自“品尝”一下发现的化学元素。他曾经闻过“火焰空气”,还尝过剧毒的氢氰酸,我们有理由相信,舍勒同学一定会与氢氟酸进行“亲密接触”。最终我们知道,舍勒同学,44岁,卒。

  皇家学院的科学讲座,许多教授都胜任不了,戴维却把它搞得生龙活虎,名噪全国。倡导科学讲座的朗福德院长欣慰地笑了。戴维的科学讲演,激起了广大公众学习科学的热潮。原先神秘得令人生畏的皇家学会,从此门庭若市,门票收入一时成了学会主要的经济来源。

  逐渐地,他身边的书已经不能满足他的要求了,他开始去追寻更深奥的知识。

△图为瑞典化学家舍勒

  谁也不曾想到,年轻的戴维教授,竟是一个出身贫寒的平民。更令人惊异的是,他没有进过大学校门,而且在少年时代虚度年华,丢失了不少宝贵的时光。后来,他才发奋读书,急起直追赶上来的。

  步入科学圣殿

法国物理学家、化学家安培是一个善于思考的人,他从氢氟酸的各种性质看出来,这是一种和盐酸类似的酸。1810年,他提出,氢氟酸中可能还有一种和氯相类似的新元素,他提议将它命名为“氟”,意思是易于流动的意思。安培的想法中已经有了“族”的模糊概念,也是门捷列夫提出元素周期律的基础之一。

  惊人的转变

  按书本上讲的做实验已使法拉第不满足了。几年来,他的知识丰富多了,对于电方面的浓厚兴趣,已使他把自己能找到的有关电气方面的论述搜集起来,并进行了一定的分析和研究。法拉第期待着更新的科学知识,他20岁这年,强烈的求知欲望使得他把渴望的目光投向了英国皇家学会的科学演讲报告会。

好在安培没有去开展发现氟的实验,所以他活到了61岁。

  戴维出生在康沃尔郡彭桑斯镇的一个木刻匠家庭。这里依山靠海,风景绮丽。

  法拉第坐在皇家学会富丽堂皇的大厅里。阶梯形的大厅里座无虚席,谁也没注意第7排中间位置上的法拉第。他穿得很旧,薄呢大衣早已磨得露出经纬,和满厅的听众相比,他显得很寒酸。

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  小戴维和他的伙伴们一样,顽皮,散漫,对学校的功课不感兴趣。在老师的眼里,他没有任何出众的地方。他的老师柯里顿是一个脾气古怪的人,特别嗜好揪孩子们的耳朵。小戴维的耳朵常常被他揪扯得火辣辣的,疼得钻心。有一次,柯里顿老师看见戴维的小耳朵上粘了一大块胶泥,就斥问他是怎么回事。不料戴维竟毫不畏惧,大声回答道:“报告老师,这是为了怕我的耳朵被你揪烂。”哄堂大笑使柯里顿只是摇头叹气。对戴维这样的调皮鬼又有什么办法呢?

  马蹄形的大讲台旁边,正站着一个漂亮的中年人,他讲得那么轻松,却又那么透彻,他精神抖擞,神采奕奕;天才的光华和势热力,似乎正从他的身上向外辐射。

△图为法国化学家安培

  后来,戴维干脆不上学了。他整天在彭桑斯海边钓鱼,爬迈克尔山,逮鸟,诌打油诗……荒废了许多宝贵的时光。

  他是戴维教授,当时英国科学界的巨子。他23岁时就被任命为皇家学会化学教授。他还不到25岁就当选为皇家学会会员,两年后又获得英国皇家学会的的最高荣誉——柯普莱奖。现在,戴维教授已成为皇家学会的灵魂。由于他的努力,虽然只有33岁,已经赢得了崇高的国际声誉。他对于氯气的研究,他所发现的钠和钾,给全世界留下了深刻的印象。

真正的化学家不会满足于这种模糊的认知,他们最大乐趣莫过于发现了未知的事物,至于风险和安全,他们既然已经决定投身化学事业,就早已经将这些置之度外。

  16岁那年,爸爸得病去世,扔下妈妈带着戴维和他的3个妹妹、1个弟弟。生活这样艰难,戴维清醒了:不能再闲逛下去,要自谋生路了。

  法拉第被迷住了,激动得有些发抖的手正用笔飞快地记录着戴维教授的每一句话、每一个字的意图。周围的人觉得他挺可笑,那么认真干什么,听听不就行了吗!

1813年,大帅哥戴维已经利用电流发现了几种新元素,这次他决定用他的利器电流来分解氟化物。一开始,他用氯化银和铂做容器,向氢氟酸通电,结果铂电极都被腐蚀了。

  17岁时,戴维到镇上外科医生波拉斯那儿当学徒,帮助配药和包扎。那时候,药品大多要现配。他天天接触的,就是粉碎矿石呀,萃取药材呀……这里面有好多戴维不明白的道理。他开始感觉到自己缺乏知识。

  然而,人们没有想到,这以后不久,这个贫寡的青年成了戴维的得力助手,更没想到他最终成为一代伟大的科学家。

真是个厉害东西,竟然把白金都腐蚀!“好吧,那我干脆用氟化物:萤石做容器好了!氟化物已经是被氧化之后的产物,总不能继续呗氧化了吧。”戴维想。

  这时候,恰好有个青年化学家来到彭桑镇养病,他就是大名鼎鼎的蒸汽机发明家瓦特的儿子。戴维很快和他交上了朋友。

  戴维教授的讲演开拓了法拉第的视野,法拉第连续听了4次戴维教授的讲演。出于对科学和大科学家的虔诚,法拉第认真地把戴维教授的4次讲演纪录整理好,配上精致的插图,并精心地装订成册,书脊上用烫金字写着

他重新通电,结果这次阳极收集到了气体,戴维一检查,发现是老熟人:氧气。看来电解的是水,而不是氢氟酸。

  小瓦特领着戴维参观安装在康沃尔的瓦特发明的第一台蒸汽机,给他讲蒸汽做功的道理。戴维在外科医生那儿遇到的难题,对小瓦特来说,简直是不费吹灰之力就解决了。

  “亨·戴维爵士讲演录”。

戴维还是因此而影响了健康,所幸后来,戴维因为忙于其他工作而没有继续氟的研究,他最后活到了50岁。

  小瓦特知识那么渊博,使戴维头一次感到不学无术的羞耻。他暗自思忖:瓦特比自己的岁数大不了多少,他的知识天地这么开阔,我再也不能放任自流了。要有一个严格的学习计划。

  不久,法拉第学徒期满了。出于对科学的向往,法拉第鼓起勇气给皇家学会会长约瑟夫·班克斯爵士写了一封求职信,表示愿意到皇家学会来工作,不管干什么都行,只要是为科学服务,他就满足了。然而,他只得到了班克斯爵士的一个仆人的一句话:“不予回复!”

△图为英国化学家戴维

  从此,戴维好像变了一个人。迈克尔山上再见不到他的踪影,淘气包群里也找不到他了。他订了一个周密的自学计划,把时间安排得满满的。他给自己开列了自学的科目:1.神学;2.地理学;3.我的职业必读——植物学、药学、病理学、解剖学、外科学和化学;4.逻辑学;5.语言——英语、法语、拉丁语、希腊文、意大利文、西班牙文和希伯来文;6.物理学;7.力学;8.修辞和讲演术;9.历史;10.数学。

  当时,命运决不愿对穷苦出身的人露出笑脸,它永远是一副威严、凶恶的面孔,叫你对它屈服、膜拜。然而,法拉第决不屈从命运,他顽强地与之搏斗。法拉第又给戴维教授写了一封信,恳切地表达了自己的愿望和追求,他把信和自己整理、装订的戴维的讲演纪录,一起送到了皇家学会。

跟戴维同时期,法国科学家盖吕萨克和泰纳也用同样的方法尝试获得氟,都没有成功,这两人还因为吸入过量的氢氟酸而中毒,被迫停止了实验。

  年轻的戴维花了整整1年的时间,从算术的四则运算开始,把初等数学补习完。接着,他又钻研物理和化学。他早期的化学读物,是拉瓦锡的 《化学原理》和尼可尔逊的《化学辞典》。前一本书以事实和论证十分精确著称,后一本书只是汇集了一些化学方面的知识和观点。但是,这并不妨碍戴维的思路。书籍给他引路,他的头脑却不受书本的限制。他用手头能找到的日常用具,比如酒杯呀,烟斗呀,风箱呀,以及在波拉斯药房里现成的酸和碱等药品,做起试验来,判断书上讲得对不对,核对是拉瓦锡的理论对,还是尼可尔逊的看法对。因为没人指导,他的化学实验免不了常常引起爆炸和着火。每当听见乒、乓的巨响,波拉斯医生就为他的学徒捏把汗,担心会不会把他的诊所送上天。

  戴维教授觉得很奇怪,自己从来没有出版过什么讲演录,哪来这么一本书呢?难道是欧洲大陆上的国家抢在英国前面,出版了他的讲演录?看完信,原来是一个叫法拉第的小伙子编的,他的信就像这本书一样,清晰明了。戴维教授被感动了,从法拉第身上,戴维看到了自己的前尘影事——敢于向命运挑战,勇于追求理想,以及青春、奋斗、憧憬……

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  戴维勤奋自学,大胆实验,他的名声很快在彭桑斯传开了。好心的人们借给他书刊,让他参观工场和试验室。戴维头一次见到原来只在图片上画的物理、化学仪器,看到书本上记载的五光十色的化学药品时,他的心情十分激动。

  看,这本装订好的讲演录,它的记录、整理、撰抄、装订,做得多么漂亮!那是有条不紊、严密细致的工作作风的产物。戴维教授十分懂得,这样的习惯和作风在科学研究中有多么大的价值。

△图为法国化学家盖 吕萨克

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