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世界科技全景百卷书: 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。 |
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