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第17章 “小化学家”——戴维

英国化学家亨弗利·戴维出生在英格兰彭赞斯城附近的乡村。因父亲过早去世,他家里的日子过得很艰辛。戴维从小就热情奔放、勇于探索,他的兴趣很广泛,擅长演说,实验技术高明。

亨弗利·戴维5岁入学,是个淘气、贪玩的学生。他衣服的两个口袋常常是一个装着钓鱼的器械,另一个装满了各种矿石,这是在离家不远的矿区拣的。他有惊人的记忆力,别人讲过的故事或自己看过的书,他不但记得故事情节,还能生动地讲述出来。每逢过节聚会,大人们都喜欢让他背诵诗歌,小伙伴们则求他讲故事,这无形中培养了他的口才。当他读完小学后,父亲送他到彭赞斯城读书,寄养在外祖父家。在城里,有一件新鲜事吸引了他,那就是医士配制药物时各种物质的奇异变化。此后他时常偷偷躲入顶楼,用碗、杯、碟作器具,学着做起实验来。偶尔在实验中惹了麻烦,遭到外祖父的训斥,但这丝毫也没有减弱他对化学实验的爱好。

17岁的时候,戴维到博莱斯先生的药房当了学徒。他既学医学,也学化学。在这里的经历使戴维认识到自己的知识太浅薄了,于是他开始勤奋地学习,抓紧空隙认真阅读拉瓦锡的《化学概论》等化学著作。通过学习,他做实验的内容和目的明确了,凡是著作中讲过的实验,他尽可能地一一试试。凡是好书,他都设法借到,如饥似渴地阅读。遇到学识渊博者,他就主动求教。恰好此时有个叫格勒哥里·瓦特(发明家詹姆斯·瓦特的次子)的人来到彭赞斯考察,小戴维闻讯后,登门求教。瓦特很喜欢这个聪明好学的年轻人,热情地帮助他答疑解惑。就这样,在四年的学徒生活中,他的知识增长很快,人们送他一个“小化学家”的称号。

一天,一个叫贝多斯的物理学家登门拜访了这位“小化学家”,并邀请他到条件很好的气体研究所去工作。戴维欣然受聘,来到贝多斯的研究所。在当时,许多气体相继被人们发现。人体吸入氧气,感到清新舒畅;氨气则有强烈的刺激性。究竟各种气体如何影响人的生理功能?哪些气体能用来治病?这些都是很多医生所关心的,他们想通过研究各种气体对人体的作用,弄清哪些气体对人有益,哪些气体对人有害。

戴维接受的第一项任务是配制氧化亚氮气体(又名“笑气”)。戴维不负众望,很快就制出这种气体。但是,有人认为它是一种有毒气体,说这种气体对人有害,而有的人又说无害,各持己见,莫衷一是。因此制得的大量气体,只好装在玻璃瓶中留着备用。

18世纪末的一天,贝多斯来到戴维的实验室,见已制出许多氧化亚氮,高兴地说:“啊,不错,您的工作令人十分满意……”贝多斯夸奖戴维的话还未说完,他一转身,一只手不小心把一个玻璃瓶子碰到地下打碎了。戴维慌忙过来一看,打碎的正是装氧化亚氮的瓶子,忙问:“手不要紧吧?”

“没事。真对不起,我把您的劳动成果浪费了。”贝多斯边说边拣碎玻璃。

“没啥,我正要做试验呢,想看看这种气体对人究竟会有什么影响,这样一来还省得我开瓶塞……”戴维的话还未说完,就被贝多斯反常的表情弄得惊慌失措。

“哈哈哈……”一向沉着、孤僻、严肃得几乎整天板着面孔的贝多斯,今天突然大笑起来,“戴维,哈哈哈……我的手一点儿都不疼,哈哈哈……”“哈哈哈……”刚才还处于惊慌的戴维也骤然大笑,“真的不疼?哈哈哈……”

两位科学家的笑声,惊动了隔壁实验室的人。他们跑来一看,都以为他俩得了神经病。等一阵狂笑之后,两人方逐渐清醒,贝多斯被玻璃划破的手指才感到疼痛,原来,氧化亚氮不仅使他俩狂笑,而且使贝多斯麻醉,不知手痛。

事隔不久,戴维患了牙病,便请来牙科医生德恩梯斯·舍派特。医生决定把他的坏牙拔掉。可当时根本没有什么麻醉药,医生硬把牙齿给拉了下来,疼得戴维浑身冒汗。这时,他猛然想起前不久发生的事——贝多斯手划破了,可闻了那氧化亚氮后却一点也没感觉疼。于是,勇于探险的性格使戴维赶忙拿过装有氧化亚氮的瓶子连吸几口,结果,他又哈哈大笑起来,同时也感觉不到牙痛了。

事后在记录上他写道:“我知道这样做是很危险的,但从性质来推测可能不至于危及生命。……当吸入少量这种气体后,觉得头晕目眩,如痴如醉,再吸,四肢有舒适之感,慢慢地,筋肉都无力了,脑中,外界的形象在消失,而出现各种新奇的东西,一会儿,人就像发了狂那样又叫又跳……”醒来后,他觉得很难受。

通过亲身体会,他知道这种气体显然不能过量地吸入体内,但少量的可用在外科手术中作麻醉剂。后来,经过进一步研究,戴维证实氧化亚氮不仅能使人狂笑,而且还有一定的麻醉作用。戴维就为这种气体取了个形象的名字——笑气。

戴维将关于笑气的研究成果写进《化学和哲学研究》一书,立即轰动了整个欧洲。外科医生们纷纷用笑气作麻醉药,使本来满是刺耳的喊叫声的手术室,弥漫着一片笑声,病人的痛苦也轻多了。戴维发现笑气的时候,年仅21岁。从此,他成了闻名欧洲的青年科学家。

戴维还进行了电化学的研究,在伏打电池的基础上,对能够组成电池的物质进行了广泛的实验。19世纪初,戴维在《论电的某些化学作用》中,探索了电解法在化学实验中的某些作用。他用250对锌片和铜片组成强大的电堆,成功地实现了对草木灰(碳酸钾)和苏打(碳酸钠)的电解,在阳极上放出氧气,在阴极上析出金属钾和钠,从而发现了两种重要的新金属元素:钾、钠。

在电化学的研究中,戴维提出了二元论的接触学说。他认为,物质由带阴电的部分和带阳电的部分组成,把这两部分结合在一起的化学亲和力,就是它们之间的静电引力。因此,化学变化的本质是电变化。当不同的原子相互接触时,就产生了感应而分别带上了相反的电荷,其强弱随元素而不同,在静电引力作用下将原子结合在一起。这样,戴维对物质结构理论进行了探讨。

戴维用电解法发现了钾和钠这两种元素后,继续用电解法寻找新元素。他对生石灰、重晶石等进行电解,但是没有成功。

一天,戴维专心地忙于实验,当别人离开实验室去吃饭时,他仍然不停地忙着。突然,实验室里响起爆炸声。人们迅速赶来,只见戴维躺在地上,一只手捂住满是鲜血的面孔,不省人事。戴维被送进医院,悲伤地躺在床上,虽然伤势并不太重,但是他从此只能用一只左眼观看这个美好的世界了。尽管只是一只眼睛,一般人可能承受不了这个打击,但戴维表现出了一个科学家的刚毅和乐观精神。他说:“幸好只瞎了一只眼睛,我还有另一只眼睛能看见东西,继续进行研究,这就足够了。”

之后,戴维成功地对生石灰、重晶石、苦土和锶矿石进行了电解,发现了钙、钡、镁、锶4种新金属元素。一年后,戴维又锦上添花地析出了硼。

从此,戴维的电解法受到举世瞩目,他创立了物理化学中的电化学。戴维在1808年还研究了元素氯。实验证明,氢中不含有氧,它是一个独立的元素,确证酸的主要成分是氢。从而推翻了拉瓦锡“一切酸中都含氧”的错误结论,他认为“一切酸中都含氢”。

鉴于戴维对科学作出的杰出贡献,19世纪初,重视科学的拿破仑不顾英法处于战争中的敌对局面,授予他科学勋章。

那天,伯纳德兴奋地走进实验室,高声说道:“祝贺您,戴维先生。”正在忙于实验的戴维满腹狐疑,用一只眼睛不解地看着同事。“法国拿破仑皇帝发布一项命令,授予英国化学家亨佛利·戴维勋章一枚。”

“为什么?”

“表彰你在电学及化学方面的功勋。”

“确实是很高的荣誉。”

“可是指定授奖仪式在巴黎举行,而我们正在和法国打仗,怎么能去敌国受勋呢?”

“我不同意您的看法,”戴维严肃地说,“我是为科学,为整个人类而工作的。如果说科学家要进行斗争,那么他只能为夺取某种信念的胜利而斗争,为坚持真理而斗争。”“科学是不分国界的,我决定去法国。”

富丽堂皇的巴黎凡尔赛宫,法国科学院在这里举行了隆重的授奖仪式,授予为科学做出杰出贡献的戴维一枚勋章和3000法郎奖金。

戴维发现笑气的故事告诉青少年这样一个道理,在科学研究和发现的道路上,机遇和偶然是交叉的两条线。许多科学发明发现都是在偶然条件下取得的。

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