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第4章

1794年,戴维的父亲去世。为了谋生糊口,他就到药房做学徒。他一方面充当医生的好助手,学习行医的本领;一方面他为调制各种药物,用溶解、蒸馏的方法配制丸药和药水,真正操作起化学实验仪器。这时他就开始自学拉瓦锡的《化学纲要》等着作,以弥补自己知识的不足。这时恰好格勒哥里·瓦特(发明家詹姆斯·瓦特的儿子)来此地。戴维闻讯后就登门求教,瓦特很喜欢这个聪明勤奋好学的年轻人,帮他解疑答惑。就这样,在学徒期间,戴维的知识有了很大的进步。

经瓦特举荐,戴维于1789年到布里托尔一所气体疗病研究室当管理员。戴维对这里有更好的学习和实验机会感到称心如意。不久,研究室的负责人就发现他有精湛的实验技术,是个有前途的人才,就提出愿意资助戴维进大学学医。但这时,戴维已下定决心终生从事化学研究。

戴维在气疗研究室承担的一项任务是研究一氧化二氮的特性。有人认为这是一种有毒的气体,也有人认为它能治疗瘫痪病。究竟是怎样的气体呢?戴维决心亲自试验一下。许多朋友劝阻他,认为这样做太危险。勇于探索的戴维却不以为然,立即投入了实验。有一次戴维制取了大量的一氧化二氮,装在几个大玻璃瓶里,放在地板上。这时医学家贝多斯来到了实验室,看到戴维做出的成绩非常满意。当他正在高兴地与戴维交谈时,由于不灵便的转身,胳臂碰到一个大铁三角架,架子倒下来砸碎了装满一氧化二氮的玻璃瓶。贝多斯很难为情地弯下腰收拾玻璃瓶,同时喃喃地说了一些表示歉意的话。戴维却认为这是无关紧要的,重新做一瓶是很容易的,用不着这样不安。戴维还没有说完这个实验的情况和今后的打算。他们的眼睛由于惊异而睁得大大的。一向以非常孤癖和冷漠而闻名的贝多斯博士,突然带着令人费解的微笑盯着他说:

“戴维,你太爱开玩笑了。你怎么可以把铁架子同玻璃器皿放在一起呢?它们相互碰撞起来的声音多么响啊!”接着,他大笑起来,笑声震撼了整个实验室。“的确是一件令人开心的事。”戴维同意他的意见,也大笑起来。这两位科学家面对面地站着,狂笑不止。这种不平常的喧闹,引起了隔壁实验室助手的注意。他打开门以后,站在门边愣住了。“他们怎么啦,患精神病了?”助手捂住鼻子,大声喊道:

“快出去!你们需要呼吸新鲜空气,你们中毒了!”

在新鲜空气中,戴维和贝多斯逐渐恢复了神志。但是头痛还没有消除,这说明,一些人所谓的“无毒气体”对他们的身体还是产生了有害的作用,还需要在新鲜空气里多呆些时间。在这次不愉快的事故中终究还有一些好处,那就是我们发现了这种气体的新性质。事后戴维在笔记本上写道:“我知道进行这实验是很危险的,但是从性质上来推测可能不致危及生命。——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……”戴维在气疗研究所研究气体对人体的作用时,基本上是在自己身上做实验。他发现一氧化氮有刺激作用,以后又发现有麻醉作用。戴维这种勇于探索、敢于牺牲的精神,无疑是令人钦仰的。

1801年,戴维被皇家学会聘任为化学讲师兼管理实验室。由于他具有丰富的知识和高超的实验技术,在到职后的六个星期就被升为副教授,第二年提升为教授。在学院举办的讲座上,戴维以超群的智力和非凡的口才获得了出乎意料的成功。他很快就赢得了杰出的讲演者的名声,成为伦敦的知名人士。

英国的工业在19世纪初时已经比较发达了,当时所用的能源主要是煤,由于煤矿的设备简陋,所以事故不断发生。1815年英国泰恩河畔的纽卡斯尔煤矿发生了瓦斯大爆炸,数以千计的矿工不幸丧命。引起瓦斯爆炸的原因之一,是矿井内照明用的矿灯引燃了可燃性气体甲烷。为此,英国成立了“预防煤矿灾祸协会”,研究这一重大的问题,并号召科学家参加这方面的工作。1815年8月以后,戴维从研究火焰与爆炸的关系入手,认为如果能够降低矿灯火焰的温度,就不会使矿井内可燃性气体着火,也就不会引起瓦斯爆炸。要降低矿灯火焰温度只有一种办法,就是把维持矿灯燃烧所必需的空气通过细小的管子引进灯内,也通过细小的管子把瓦斯排出灯外。于是戴维同他的助手法拉第整整研究了一年,终于设计成功了一种矿灯。戴维用一种网眼很小的金属网代替了矿灯的玻璃罩。瓦斯可自由地从网眼通过,但是火焰却不会外露燃着瓦斯。这种矿灯很有效,不久就在煤矿中广泛推广使用了。矿用安全灯的使用,有效地避免了瓦斯的爆炸,挽救了千万矿工的生命,而且不保留发明专利,以实现他用科学为人类服务的愿望。

1803年,戴维当选为英国皇家学会会员;1807年,出任学会秘书;1812年,他受封为爵士,出版了《化学哲学原理》。1813年他任命法拉第为他的助手,使这个贫穷的订书工逐渐成为着名的科学家。这是戴维对科学事业的又一重要贡献。1820年,戴维被选为皇家学会会长。1827年,在日内瓦逝世,终年51岁。

维勒

1800年7月31日,维勒出生于德国法兰克福近郊的艾席斯亥姆,1882年9月23日在哥廷根逝世。在法兰克福大学预科学习时,他就对收集矿物标本和做化学实验感兴趣。1819年入马堡大学攻读医学,一年后转入海德堡大学学习。1823年以对尿素的研究获该校医学博士学位,接着又去瑞典斯德哥尔摩留学一年,与贝采里乌斯结下了深厚的友谊。回国后从事化学研究,完成了数量多得惊人的实验研究工作。他发现了硅烷,分析过大量矿物质并制备出许多稀有金属化合物,发现碳化钙并从中制取乙炔,研究出制备铝、磷的方法,证实氰与水作用生成草酸,分离出铍,还同李比希合作研究了许多有机化合物,特别是1828年通过蒸发(异构)氰酸铵溶液合成了尿素。这一成就动摇了“生命力论”对有机化学的束缚,为有机化学发展指明了方向。1854年被选为伦敦皇家学会会员,1872年获得该会的考普利奖章。还成为法国科学院院士和其他一些学术团体的成员。

在化学教育活动方面,维勒也作出了不小的贡献。1825年任柏林工艺专科学校化学教师,学校为他建了一座实验室,每周有8小时课,外加夜间讲座。1828年提升为工艺学校教授。1832年成为卡塞尔高等工艺学院教授,并为筹建化学实验室而热心奔走。1836年就任哥丁根大学化学医学教授。他每天早9-10点讲普通化学,每周4次早6-7点讲有机化学,另外还担负每周4次早10-12点指导实验的工作。在教学中,他不仅翻译了恩师贝采里乌斯的《化学教程》,而且亲自编写的教材有《无机化学概要》、《有机化学概要》和《分析化学练习例解》(后改为《矿物分析例解》),它们都经过多次再版,并被译成法文、荷兰文、丹麦文、瑞典文、英文广泛普及。

维勒非常热爱化学教学,值得一提的是,他对初年级学生也能热情地指导。虽然在教学方式上他是模仿李比希的吉森模式,但他更擅长给写论文的学生拟定研究课题和进行指导。就是李比希也对他这方面的才能有高度的评价。在哥廷根化学实验室,聚集了很多专攻化学的学生(有许多来自美国),造就了许多化学教师与化学博士。随着年事日增,维勒把原来担任的化学讲座与实验指导工作逐步留给了他的门生,但却以最高教授身份留在实验室直到去世。

李比希

1803年5月12日,李比希出生于德国的达姆斯塔特。他的父亲是一个染料制造商,家中有许多化学药品。小小的李比希经常自己动手做化学实验,他对实验和观察有着浓厚的兴趣。

在青年时代,李比希不远千里到波恩求学,他的第一个老师是卡斯特纳。后来,李比希又转到埃尔兰根大学学习,并于1822年获博士学位,博士论文的题目是《论雷酸汞的成分》。获博士学位以后,他又到法国巴黎继续深造。经洪堡特教授推荐,他进入了盖·吕萨克实验室进行研究工作。在1822-1824两年的研究中,在探索各种有机化合物的同时,他系统地研究了雷酸盐。找到了防止雷酸盐爆炸的填充剂,发现用烘焙过的苦土(MgO)与雷酸盐相混合,可以非常有效地防止雷酸盐爆炸。李比希在1823年6月23日向科学院报告了他的研究成果。当时,会议主持人洪堡特教授对李比希说:“您的研究不仅本身具有重要意义,更重要的是这一成果使人们感到,您是一位有杰出才干的人。”

1824年,李比希回到德国,担任了吉森大学编外教授,两年以后升为正式教授,当时他年仅23岁。

李比希在化学上建树非常多,除雷酸盐的研究成果之外,1829年发现了马尿酸,1830年合成了氯醛和氯仿,1832年和维勒鉴定出苯乙酰基,1834年提出乙醇、乙醚等,都可视为乙基的化合物,并命名了乙基(C2H5-)。

1837年10月23日,李比希和法国化学家杜马合作,在呈送法国科学院的论文中指出:“无机化学中的‘基’是简单的,有机化学中的‘基’是化合物,这是二者的不同点。但是,在无机化学和有机化学中,化学的规律是一样的。”

李比希还于1837年提出了有关多元酸的理论,开展了对有机酸的研究,说明了酸和氢的内在联系。1839年,李比希研究了“发酵”和“腐败”问题,对“发酵”和“腐败”做了理论说明。同时,他还研究了尿酸的衍生物、生物碱、氨基酸、胱胺、肌酸等多种有机化合物的结构和性质。

对于化学教学,李比希一贯尽心竭力,自1824年回国后,他发现德国的化学教育落后于法国,许多德国大学没有化学教授,化学课由医学博士讲授。化学实验教学的条件就更差了,全国只有汤姆逊设立的一处实验室,一些着名化学家的实验室,都是私人性质的。只能接受一两名学生做专题研究。为了改变这种情况,李比希加强了对实验室建设和化学教学法的研究,使化学教学真正具备了实验科学的特色。他的努力得到了校方和国家的支持,经过两年努力,他在吉森大学建立了一个完善的实验教学系统,他的实验室可以同时容纳22名学生做实验,教室可以供120人听讲,讲台的两侧有各种实验设备和仪器,可以方便地为听讲人做各种演示实验。

李比希建立的实验室后来被称为“李比希实验室”,由于这一实验室培养出一大批第一流的化学人才,所以成了全世界化学化工工作者注目和向往的地方。李比希实验室科研和教学的风格,很快传遍了全世界。李比希还制造和改进了许多化学仪器,如有机分析燃烧仪、李比希冷凝球、玻璃冷凝管等等。这些仪器方便耐用,所以德国的仪器制造商纷纷大量仿制,向外国输出。

李比希对无机化学、有机化学、生物化学、农业化学都做出了卓越的贡献。他发明和改进了有机分析的方法,准确地分析过大量的有机化合物,合成过氯仿(CHC13)、三氯乙醛(CCl3CHO)和多种有机酸,他还曾与他人合作,提出了化合物基团的概念以及多元酸的理论。李比希开创了农业化学的研究,提出植物需要氮、磷、钾等基本元素,研究了提高土壤肥力的问题,因此,他被农学界称为“农业化学之父”。

李比希一生获得过许多荣誉,1860年被选为巴伐利亚科学院院长,还曾被选为德国、法国、英国、俄国、瑞典等国家科学院的院士或名誉院士。

1873年4月18日,李比希因感冒逝于德国的慕尼黑。

徐寿

徐寿,字雪村,江苏无锡人,5岁丧父,家境贫寒,其母操织教子,送徐寿入私塾受学,曾应童子试。17岁丧母,遂辍学谋生。

徐寿自幼敏于思索,勤于制作,对“博物格致之学”有浓厚的兴趣。清道光、咸丰年间,列强的坚船利炮打开了中国的大门,徐寿有机会接触到西方先进的科学技术。他博览群书,涉猎广泛,“积岁勤收,凡数学、律吕、几何、重学、化学、矿石、汽机、医学、电学、靡不穷委竟源”。同时,他的制作技巧也日臻娴熟,他曾自制指南针、象限仪等器具,仿制的墨西哥银元几达乱真,被收入伦敦博物院。

咸丰十一年(1861年),清朝统治者提倡兴建近代工业,因具有“奇才异能”,徐寿被曾国藩招聘进安庆军营内军械所专事创制轮船。当时,安庆军械所尚以手工作业为主。徐寿进所后,首先着手试制船用动力机。他虽然在数、理、化方面有较深的造诣,但因缺乏制造近代机械的实际经验和必需的技术资料,所以困难很大。徐寿与华蘅芳等技术人员,仅靠当时能看到的关于蒸汽机的零星资料,用手工制成蒸汽机的每一个零件,经过反复试制和多次挫折,在短短的3个月时间内,于同治元年(1862年)8月,制造出了中国第一台蒸汽机。该机的结构与当时居世界先进水平的往复式蒸汽机相类似。蒸汽机的制造成功,极大地推动了中国机器制造业、农业和其他工业的发展,也为机动轮船的制造创造了条件。

徐寿在江南制造局从事翻译工作17年,介绍了大量的西方科学成果,为启发国人正视西方科学技术,加速中国工业近代化进程起到了重大的促进作用。徐寿翻译的着作如《汽机发轫》《化学鉴原》《测地绘图》《西艺新知》《火药机器说》等共有13余种、100余卷。在化学方面,徐寿取得的成就尤为显着。同治十年,他翻译的《化学鉴原》一书,编入了中国最早的中文化学元素表,并使用取英文第一音节造新字的原则来确定化学基本物质的命名,这一原则一直被沿袭运用。同时,他还为江南制造局自炼钢铁、自制火药、镪水作出了贡献。徐寿翻译西书的影响传及国外,日本政府曾派柳原前光等到江南制造局翻译馆考察学习,购取译本归国仿行,致使日本化学译名与中国多有相同。他创造的钠、镍、锌、锰、钴、镁等中文译名,沿用至今。徐寿以深明器数、博涉多通,名噪一时,清同治皇帝曾赐匾徐寿为“天下第一巧匠”。

徐寿翻译、着述了大量科技着作后,尤“恐学者难寻门径”。光绪五年(1879年),他与英国人傅兰雅共同发起、创办了上海格致学院。该学院创办初期,曾经因经费短缺而陷于困境,徐寿不但取出自己的积蓄1000银元,还上书李鸿章陈述创办学院的好处,得到支持,从而获得了社会各界的关注,纷纷解囊相助,办学得以顺利进行。格致学院讲授西学、西艺,首创“示教实验”的教学方式。在讲授书本知识的同时,还向学生展示西方各国先进的机器、工具、材料、模型、图书等实物,让学习者在理性和感性上都获得启发。格致学院创办以来为我国培养了大量的科技人才。

凯库勒

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