戴维

 




  伦敦为他倾倒

  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。

  “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。

  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。

  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。

  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。

  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。

  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。

  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。

  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。

  惊人的转变

  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。

  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?

  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。

  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。

  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。

  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。

  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。

  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。

  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。

  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。

  戴维对比在迈克尔山上的踯躅,康沃尔海滨的漫游,从心底里感到知识山峰的奇幻奥秘,科学海洋的瑰丽魅力。他下决心追赶时间,加快了前进的步伐。

  经过4个月的发奋钻研,戴维就对热的本质提出了自己的独特见解。

  当时,人们有一种错误看法,认为热是一种物质,好像水一样,可以从温度高的地方流到温度低的地方。戴维运用他自学得到的物理知识,设计了一个巧妙的实验:让两块冰互相摩擦,得到融化的水。在这里,两块冰都是同样的温度,又没有温度高的东西挨着冰块,这使冰融化为水的热是从哪儿来的呢?戴维用这个实验,证明摩擦能够生热,热不是物质,而是一种运动形式。

  戴维设计的这个简单明白、又有说服力的著名实验,后来编进了各种教科书。

  波拉斯医生不敢收留的戴维,后来被牛津大学化学教授贝多斯看中。贝多斯新建立的“气体研究所”,正需要他这样的人才。戴维当上研究所实验室主任时,还不到20岁。

  气体研究所的工作条件,比波拉斯诊所可好多了。戴维如鱼得水。他自己动手,制备各种气体——从氧气到剧毒的氟化氢气。当他吸进纯净的自制氧气时,觉得神志一清,心胸畅快;氨气却把他呛得头痛;氟化氢气险些置他于死地。

  尽管这样,戴维还是认为研究化学一定要亲身体验。教科书上记载的化学物质的颜色、气味和滋味,他都要复验一遍,何况新发现的化学药品,不尝一尝,闻一闻,这怎么行呢?

  从硝酸铵加热得到的一氧化二氮气,有人说它有剧毒,吸多了会得败血症。戴维觉得这种说法根据不足。他动手制备了不少一氧化二氮气。他一边做,一边吸,一共吸进4升半。他好像厨师品尝炒菜那样,仔细体会切身的感受。他吸着吸着,竟变得兴奋起来,哈哈大笑,手舞足蹈,原来的牙疼病也意外地消失了,身体并未受到毒害。戴维用他的实践,推倒了前人加给一氧化二氮气的不实之词,给它取名为“笑气”,把它介绍给外科医生做麻醉药用。直到今天,笑气仍然是医院常用的麻醉剂。

  当然,现在要确定一种化学药品有毒还是无毒,都先对小动物白鼠、兔子等进行试验。戴维不怕牺牲,大胆探索的事迹,随着他的有趣而又著名的

  “笑气试验”,在英国和欧洲迅速传播开来。不久,英国皇家学院院长郎福德伯爵请戴维到伦敦,在新设立的高级试验室里任教授,主持科学讲演。他是朗福德院长选中的第二个教授。

  发现新元素

  在戴维生活的时代,化学家们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?他们从维苏威火山口,从尼罗河畔,从阿尔卑斯山的金矿,一直到热带的莽莽森林里,到处搜集稀奇古怪的矿石、矾土、泉水和污浊的臭气,用火烤,酸浸,碱泡和别的药品混在一起灼烧,直到再也分不出新东西为止。于是,化学家们说,又找到了新的化学元素。

  当时,在最有学问的大化学家拉瓦锡提出的元素表里,才记载着33种物质,而且连石灰、苦土 (氧化镁)、重土(氧化钡)、矾土(三氧化二铝)和硅土 (二氧化硅)这5种化合物都包括在内。就拿很普通的苏打和草木灰来说,大家也认为是元素。那时候的元素表里,就这样混进了好些假元素,而真正的元素,还有好些没有发现出来。

  正好在这个时候,意大利科学家伏打发明了一种电池,用两种不同的金属,比如银和锌,通过一定的装置,可以发生电流。戴维对新鲜事物特别敏感,马上联想到:既然电流能使死去的青蛙的大腿抽搐起来,能将水分解成氢和氧两种气体,那么,电流不是也可以用来分解物质,从中发现新元素吗?

  他在苛性钾的水溶液里通上电流,得到的结果和电解水一样:放出氢气和氧气。戴维试了一次又一次,发现无论是酸、是碱或者是盐,它们的水溶液通电以后,结果都相同。戴维断定,水是捣乱分子,必须先除掉水,可是又要像水一样能流动,电解才能顺利进行。于是,戴维动手电解熔融的苛性钾。可惜,伏打电池的力量太弱了,电解没有成功。

  戴维赶紧改造伏打电池。他用250对6英寸长、4英寸宽的极板,做成一个特大电池,这一下,果然得到了强大的电流。

  电解苛性钾开始了。戴维看见在阴级周围冒出水银般的小亮珠,有的立即燃烧,发出淡紫色的光焰;有的还因剧烈燃烧而爆炸,噼啪有声。于是,戴维得到了一些从未见过的银白闪亮的东西:用小刀很容易切开,比水轻。戴维把它投进一盆水里,它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,像是荷叶上的露珠在滚动。

  戴维高兴得蹦了起来,把实验台上的玻璃仪器都震倒掉地。成功了,成功了,从草木灰里发现了新元素——钾!戴维用力捶了自己一拳,喊着:“戴维,你真棒!”

  这一天是1807年10月6日,戴维的实验记录上留下,行引人注目的字:

  “出色的试验!!!”

  戴维马不停蹄,一天也不休息,紧接着从土碱里电解得到又一种白亮如银、柔软如蜡的新金属,和钾相象,是一对孪生的脾气急躁的烈性金属。戴维给他取名叫钠。

  戴维在皇家学会的科学讲演里,当场表演了钾和钠的新奇特性。就像哥伦布发现新大陆一样,从人们日常使用的苏打和不显眼的草木灰里,居然得到了银白色的活泼的金属钠和钾。人们惊奇地瞪大一双双眼睛,开始感到在自己的身边,没有发现的元素还多着哩!即使是列入元素名单的物质,说不定还是化合物,是冒牌的元素哩!老教授们向他表示热烈的祝贺。请柬、名片、鲜花……戴维成了科学上的明星。他的诗兴大发,立即赋诗一首:“物质既不灭,人心当不死;心物化为一,永存定无疑!且论智慧光,永远耀人世,愈洁亦愈亮,人意岂能熄。”

  过去,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,取得了飞跃的进步;今天,戴维给化学介绍了电的崭新手段,电和化学结合,好像给化学插上了翅膀,飞上了新的高度。当时的著名化学家,柏采留斯、卡文迪许、盖-吕萨克、泰那尔、维勒……都钻研起化学和电的结合来。

  戴维和这些化学大师赛跑,继续保持领先的地位。他日以继夜追赶时间,从石灰里得到钙,从苦土里得到镁,从锶矿石得到锶,从重晶石得到钡。这4种元素都是从碱性矿土里发现的,是碱土金属的主要成员。戴维几乎发现了整个碱土金属家族。

  他发现的钾和钠,是碱金属家族的主要成员,非常活泼。它们不仅帮助戴维从硼砂里夺去氧,得到新元素硼;而且帮助其他化学家,发现了硅、铝等八九种新元素。

  在化学史上,还没有一个化学家像戴维那样,在不到两年时间里,连续向世界宣告发现7种新元素。他可以说是创造了发现化学元素的世界纪录。

  戴维尝到过丧失时间的苦恼。他勤奋自学,追回了少年时代虚度的时光。以后的工作,也是分秒必争,他工作起来像一团烈火。

  在实验室里,戴维一会儿安装仪器,一会儿又穿插着加热化学药品,往往在一天里指挥助手同时进行数十项试验。

  药品弄脏了他的衣服,他都忙得顾不上换洗。又有报告会等着他去参加,便急急忙忙套上一件干净衣服去做讲演。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”起来。忽然有一天变“瘦”了,那是戴维有功夫彻底换洗一层又一层的衣服了。同事们打趣地说:“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!”

  他发现实验笔记有错误,随即用手指蘸墨水将错误的段落涂掉。仪器往往刚组装好,截维又想出更好的办法,又迅速拆掉重装。

  国外一有新发明或者新仪器,戴维马上联想在他的实验里能不能用上,能不能改进。他把伏打电池串联起来,直到做好500对极板的特大电池,才把石灰分解了。他虚心求教。连当时最怕见生人、性格孤僻得出奇的卡文迪许,戴维都争取得到他的指导。那时,卡文迪许已是60多岁的老人,却常去看年轻的戴维教授电解碱金属的实验,还送给戴维一些比金银贵得多的白金做化学试验用具。

  找寻新元素钙的时候,改换过几十次试验方案也没有成功。但是戴维并不气馁,从著名的瑞典化学家柏采留斯的信里得到启发,总结失败的教训,终于获得胜利。戴维在拿到银白色的钙后,致函柏采留斯表示诚挚的谢意。

  戴维去欧洲大陆养病期间,还带着他的助手,和各国著名的科学家交流经验,探讨学术问题,做了不少精彩的科学讲演和化学实验表演。

  他参观煤矿,见到工人使用明火照明,往往引起矿井里积聚的煤气爆炸,造成重大的伤亡事故。这种悲惨景象萦回在戴维心中,一回国就开始研制矿工安全灯,发明了“戴维灯”,使无数井下矿工能比较安全地从事生产。

  慧眼识才

  戴维的科学讲演,吸引着伦敦城的男女老少。入场券的前座和正座,被有钱的上流人物买去,而最热情好学的一般听众中,买的是便宜的边座票。在边座的听众,有一个书店学徒,他就是后来著名的电学家法拉第。

  法拉第是铁匠的儿子,当过报童,13岁开始装订书籍,从此一边钉书,一边就看钉着的书。在装订大英百科全书的时候,科学宫殿的奇异光彩把法拉第迷住了。他忘记了生活的贫困和工作的劳累,陶醉在自学的无穷乐趣中。有一个好心的顾客送给法拉第一张戴维讲演的入场券。法拉第听得津津有味,将笔记工工整整地誊写清楚,还附上自己的见解,寄送戴维。

  戴维发现法拉第才识过人,约他谈话。在戴维实验室的走廊上,戴维和法拉第进行了第一次谈话。戴维这才闹清楚,法拉第没有上过大学,和自己一样,全靠自学跨进了科学宫殿的大门。

  戴维警告法拉第:“科学是位刻薄的主妇,要求给她服役的人付出极大的劳动,而支付的报酬却很微薄。况且,实验常常引起爆炸,使你受伤、出血甚至昏迷。”

  法拉第说:“这些对我全不在乎,因为我追求科学,科学工作的本身就是一种报酬啊!再说,科学家都是些道德高尚的人……”

  戴维深深地被感动了,破格录用法拉第做助手。

  后来,法拉第在电磁学上做出了巨大的贡献。人们谈起戴维的贡献来,总是说,发现法拉第是他在科学上最大的贡献。

  戴维出身寒微,没有进过大学校门,甚至还虚度过十多年宝贵的时光。但是,一当他立志成才,奋发读书,勤学苦练,大胆探索,他便成为时间的主人,不仅夺回了损失的时间,而且大大超过了同时代的人,成为19世纪初,英国最引人注目的科学家。戴维第一个把电流用于化学研究上,靠电流的帮助,在短短两年内,发现了7种元素,在化学元素发现史上留下了光辉的一页。加上其他许多贡献,戴维深受各国科学界的崇敬。英国科学界的最高荣誉奖章,就是以戴维的名字命名。居里夫妇荣获过戴维奖章。

  戴维在科学研究上勇于创新,勤于思索,无所畏惧的精神,和他在科学上的巨大贡献,将永远留在人们的记忆中。