戴维急起直追成大器

2012-04-29 00:44丁品森
科学24小时 2012年11期
关键词:瓦特戴维化学

丁品森

正是因为有了这样的觉悟和决心,戴维不仅夺回了年幼时荒废了的时光,而且还从根本上改变了人们对他的看法。即便是他从前的那位柯里顿老师,也不得不承认自己过去对这个顽皮学生的预言是多么的主观臆断。

19世纪初,英国伦敦的男女老少,都在热烈地谈论一颗冉冉升起的“新星”。街头,广场,到处都张贴着关于他的海报。他,既不是芭蕾舞的名演员,也不是古典歌剧的独唱家,更不是文豪名流、王公贵族,而是出身贫寒,年仅24岁的青年教授汉佛莱·戴维。他在皇家学院所作的科学讲座,吸引了所有在场的听众,轰动了整个伦敦城。

1778年,戴维出生在康沃尔郡彭桑斯镇的一个木刻匠家里。彭桑斯镇傍靠迈克尔山,面临康沃尔海,是个风景十分迷人的好地方。小时候的戴维,跟他的伙伴们一样顽皮、散漫,成天在家乡的山水之间嬉戏玩耍,可以说是个不折不扣的淘气鬼。他对学校里的功课丝毫不感兴趣,非常讨厌背诵古罗马诗人的作品,宁愿拿根钓鱼竿坐在河边钓鱼,或是背支猎枪到森林里去打鸟。在所有老师的眼里,他几乎没有任何可以称道的地方。

老师柯里顿更是一个脾气古怪、行为怪异的人,他特别嗜好揪孩子们的耳朵,戴维的耳朵就常常被他揪得火辣辣的,钻心的疼。有一次,柯里顿看见戴维的小耳朵上粘了一大块胶泥,就当众斥问他是怎么回事。不料戴维竟毫不畏惧地大声回答道:“报告老师,这是为了怕我的耳朵被你揪烂。”结果引得哄堂大笑,柯里顿也只能无奈地摇头叹气:“唉,这个小家伙将来不会有出息!”遭到这样的羞辱,戴维便干脆不去上学了,整天在康沃尔海边钓鱼,去迈克尔山上逮鸟,荒废了许多宝贵的时光。

后来,他勉强读完了小学,父亲就送他到彭赞斯城去读书,寄养在外祖父家。在城里有一件新鲜事吸引了他,那就是医师配制药物时物质所产生的各种奇异变化,这激起了他浓厚的兴趣。在强烈好奇心的驱使下,他时常偷偷地躲入顶楼,用碗、杯、碟作器具,学着做起实验来。尽管有时候在实验中惹了一些麻烦,遭到外祖父的严厉斥责,可他热衷于化学实验的爱好却丝毫没有减弱。

1794年,戴维的父亲去世了,家境愈发陷入了困顿之中。为了谋生糊口,作为长子的戴维被送到当地一位名叫柏拉兹的医生那里当学徒。

这项工作虽说非常辛苦,但却很合戴维的志趣。他一方面充当医生的助手护理病人,学习行医的本领,另一方面则用溶解、蒸馏的方法配制药丸和药水,真正地开始了对化学实验仪器的操作。可在操作过程中他却屡屡出错,麻烦多多,到了这个时候,他才真正明白了自己知识的浅薄,于是便开始勤奋地学习,抓紧一切间隙认真阅读拉瓦锡的《化学概论》等著作。通过学习,他做实验的内容和目的都更加明确,只要是著作中讲过的实验,他都尽可能一一试着去做。凡是有关化学方面的好书,他也都努力设法借来,如饥似渴地阅读。遇到学识渊博的人,他更是主动前去求教。

此时恰好有个叫格勒哥里·瓦特(蒸汽机发明者詹姆斯·瓦特的次子)的人来到彭赞斯考察,戴维闻讯后,立即登门拜访。瓦特很喜欢这个聪明好学的年轻人,总是热情地帮助他答疑释惑,因此戴维很快就与他交上了朋友。戴维在外科医生那儿遇到的各种难题,一到瓦特的手中,就都不费吹灰之力轻易解决了。见小瓦特的知识如此渊博,戴维不由暗自思忖:瓦特比自己大不了几岁,可他的知识视野却是那么开阔,自己与他相比,真可以说是天差地别,今后可再也不能像先前那样放任自流了!从此,戴维就好像变了一个人似的,迈克尔山上再也难觅他的足迹,淘气包俱乐部里再也难觅他的踪影。

他制订了一个周密的自学计划,把时间安排得满满当当。他给自己开列了这样一些自学的课目:神学;地理学;我的职业必读──植物学、药学、病理学、解剖学、外科学和化学;逻辑学;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;物理学;力学;修辞和讲演术;历史和数学。这个计划似乎太庞大了,但是不必担心,因为戴维不仅天资聪颖,而且已经变得异常勤奋了。

他花了整整一年的时间,从算术的四则运算开始,把初等数学补习完毕。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》。前一本书以事实的充分和论证的精确著称,后一本书则汇集了许多化学方面的知识和观点。这些书为他引路,可他的头脑却并不受书本的束缚,他善于通过实验来判断和检验书本上的知识,来核对究竟是拉瓦锡的理论正确,还是尼可尔逊的看法有道理。因为没有人具体指导,他的化学实验常常引起爆炸,尽管柏拉兹医生老是为他的学徒捏着把汗,但是戴维始终没有因此而停止他边实验边读书的自学生涯。这样的学习方法,极大地提高了戴维的自学能力,不管是读什么书,也不管是多厚的书,他都能像读小说一样很快把它读完,而且大多能作出非常精准到位的理解。

读书和实验给戴维带来了无限的乐趣,他将此与在迈克尔山上的踯躅和在康沃尔海滨的漫游进行对比,从心底里感到知识山峰的奇幻奥秘和科学海洋的瑰丽魅力。于是他更下定了决心,一定要继续加快前进的步伐。正是因为有了这样的觉悟和决心,戴维不仅夺回了年幼时荒废了的时光,还从根本上改变了人们对他的看法。即便是他从前的那位柯里顿老师,也不得不承认自己过去对这个顽皮学生的预言是多么的主观臆断。

1798年,经瓦特介绍,戴维来到布里斯托尔,在贝多斯医生开设的气体疗病研究所实验室当管理员。这里的工作条件比柏拉兹诊所可好多了,戴维如鱼得水,开始了更大胆的实验。凡教科书上记载的化学物质的颜色、气味和味道,他都要复验一遍,对新发现的化学物品,他更是要闻一闻、尝一尝,以获取过硬的第一手资料。

在调制一氧化二氮时,他就一边做一边吸,好像厨师品尝所炒的菜那样,仔细体会切身的感受。结果他发现身体不仅未受到什么毒害,反而兴奋得禁不住手舞足蹈、哈哈大笑,而且连原来的牙痛病也根治了。就这样,他用他的实践推倒了前人强加给一氧化二氮的不实之词,给它取名为“笑气”,并推荐给外科医生做麻醉药使用。

戴维英勇无畏,大胆探索的事迹,随着他有趣而又著名的“笑气试验”,在英国乃至整个欧洲迅速传播开来。

不久,英国皇家学院院长郎福德伯爵将戴维请到伦敦,在新设立的高级实验室里担任教授,主持科学演讲。在戴维生活的那个时代,化学家们都热衷于寻找这样一个问题的答案:我们这个千变万化的物质世界,究竟由多少种最简单的物质构成?对新鲜事物特别敏感的戴维自然也加入到了这样的行列之中。他尝试着用伏打电池来分解物质,可在电解苛性钾的水溶液时却屡遭失败,后来他改造电解熔融的苛性钾,也同样没有成功。于是他又改造伏打电池,制成了一个特大电池以得到强大的电流,实验终于获得成功:在阴极周围冒出水银般的小亮珠,有的立即燃烧,发出淡紫色的火焰,有的还因剧烈燃烧而爆炸,发出噼啪的声响。戴维得到了一种前所未有的白亮的东西,它可以用小刀轻易切开,投进一盆水里后,它会贴着水面冒出许多细小的气泡,吱吱作响,窜来窜去,化为一团银色的珠子,像是露珠在荷叶上来回滚动。

就这样,新元素“钾”诞生了,戴维高兴得蹦了起来,把实验台上的玻璃器皿都震倒掉地,他还用力地捶了自己一拳,喊道:“戴维,你真棒!”紧接着,他又马不停蹄地从土碱里电解出又一种白亮如银、柔软如蜡的新金属,戴维给它取名为“钠”。

由于戴维曾尝到过虚度光阴的苦恼,所以他工作起来总是争分夺秒,像一团烈火一般在燃烧。在实验室里,他常常一会儿安装仪器,一会儿又穿插着加热化学药品,往往在一天里同时进行数项试验。药品弄脏了他的衣服,他都忙得顾不上换洗。如有报告会等着他去参加,他便急急忙忙套上一件干净衣服去做演讲。回到实验室,他又接着工作。衣服套上一层又一层,戴维显得“胖”了起来。忽然有一天,他又变“瘦”了,那是他终于有时间彻底换洗一层又一层的衣服了。同事们因此打趣地说:“戴维在 ‘发胖,说明实验正在紧张地进行;他‘瘦了,就是说实验有了结果,告一段落啦!”

正因为戴维总是这样争分夺秒地不断求索,在实验过程中,还曾发生过意外爆炸,他的脸被炸伤,左眼也失明了,但他依然顽强地坚持着,直至最后的成功。在不到两年的时间里,他就连续向全世界宣告发现了7种新的化学元素,创造了发现化学元素的世界纪录。他说:“感谢上帝没有把我造就成一个灵巧的工匠。我的那些最重要的发现是受到失败的启发而获得的。”

他的实验成果,也时常在科学讲座上宣讲。他的讲座内容十分丰富,从神秘的炼金家的哲人石,谈到拉瓦锡的天平,再谈到道尔顿的元素符号,其间还穿插着石蕊液由红变蓝、又由蓝变红的试验,同时更添加了钾和钠新奇特性的当场表演,这就使他的演讲像磁石吸引铁屑那样,将全场听众都牢牢地吸引住了。不管是教授学者还是华贵妇人、少爷小姐,他们全听得津津有味,如痴如醉。或时而惊讶,时而欢笑;或时而堕入疑问的云雾,时而又云开雾散,豁然开朗。演讲结束时,所有的人都会向他表示热烈的祝贺,请柬、名片、鲜花一齐涌向戴维。听众的热情,给了戴维极大的鼓舞,可他并没有就此满足,而是更加勤奋刻苦地进行着化学研究。他每天很早起床,早饭前2小时从事阅读和写作,上午10时进入实验室工作到下午4时,晚上还要作讲座或进行各种社交活动。他简直就像一台高速运转的机器,始终日复一日地坚持着,奋斗着。

炼金术的分析手段,拉瓦锡的天平,道尔顿的原子论,使化学成为科学,并由此取得了飞跃的发展。而戴维给化学引入了电的崭新手段,将电和化学有机结合起来,就更是给化学插上了腾飞的翅膀,使化学跃上了一个新的高度。当时的著名化学家柏采留斯、卡文迪许、盖·吕萨克和维勒等,也都跟着研究起化学跟电的结合来。戴维在与这些化学大师的赛跑中,继续以他力争上游的精神保持着领先的地位。就这样,戴维终成大器,成为19世纪初英国最引人注目的科学家。除了上述在电化学方面取得的非凡成就外,他还在发明矿用安全灯、创制电弧灯等方面做出了巨大贡献。当然,戴维最大的贡献还在于他挖掘并培养了法拉第,使法拉第也同样成为著名科学家,在科学史上谱写了一段慧眼识才的佳话。尽管他曾因为嫉妒法拉第的成就而压制过法拉第,但法拉第一生中还是一直对自己的恩师怀着敬重和感激之情。直到晚年,他还经常指着墙上戴维的画像颤抖地说:“这是一位伟大的人物啊!”

戴维出身寒微,没有进过大学校门,甚至还虚度过十年宝贵的时光,但他一旦立志成才,便发愤攻读,勤学苦练,大胆探索,成为了时间的主人,不仅夺回了年轻时荒废的时间,而且大大超过同龄人,成为19世纪初英国最引人瞩目的科学家!

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