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第七章 基本物质(3)

他先逃到英国,然后来到德国,在那里担任巴伐利亚政府的军事顾问。他深深打动了当局,1791年被授予"神圣罗马帝国伦福德伯爵"的称号。在慕尼黑期间,他还设计和筹建了那个名叫英国花园的著名公园。

在此期间,他挤出时间搞了大量纯科学工作。他成为世界上最著名的热力学权威,成为阐述液体对流和洋流循环原理的第一人。他还发明了几样有用的东西,包括滴滤咖啡壶、保暖内衣和一种现在仍叫做伦福德火炉的炉灶。1805年在法国逗留期间,他向安托万-洛朗·拉瓦锡的遗孀拉瓦锡太太求爱,娶她当了夫人。这桩婚事并不成功,他们很快就分道扬镳。

伦福德继续留在法国,直到1814年去世。他受到法国人的普遍尊敬,除了他的几位前妻。

我们之所以在这里提到他,是因为1799年他在伦敦的短暂停留期间创建了皇家科学研究所。18世纪末和19世纪初,英国各地涌现了许多学术团体,它成了其中的又一名成员。在一段时间里,它几乎是惟一的一所旨在积极发展化学这门新兴科学的有名望的机构,而这几乎完全要归功于一位名叫汉弗莱·戴维的杰出的年轻人。这个机构成立之后不久,戴维被任命为该研究所的化学教授,很快就名噪一时,成为一位卓越的授课者和多产的实验师。

上任不久,戴维开始宣布发现一种又一种新的元素:钾、钠、锰、钙、锶和铝。他发现那么多种元素,与其说是因为他搞清了元素的排列,不如说是因为他发明了一项巧妙的技术:把电流通过一种熔融状态的物质--就是现在所谓的电解。他总共发现了12种元素,占他那个时代已知总数的五分之一。戴维本来会作出更大的成绩,但不幸的是,他是个年轻人,渐渐沉迷于一氧化二氮所带来的那种心旷神怡的乐趣。他简直离不开那种气体,一天要吸入三四次.最后,在1829年,据认为就是这种气体断送了他的性命。

幸亏别处还有别的严肃的人在从事这项工作。1808年,一位名叫约翰·道尔顿的年轻而顽强的贵格会教徒,成为宣布原子性质的第一人(过一会儿我们将更加充分地讨论这个进展);1811年,一个有着歌剧似的漂亮名字--洛伦佐·罗马诺·阿马德奥·卡洛·阿伏伽德罗--的意大利人取得了一项从长远来看将证明是具有重大意义的发现--即体积相等的任何两种气体,在压力相等和温度相等的情况下,拥有的原子数量相等。

它后来被称做阿伏伽德罗定律。这个简单而有趣的定律在两个方面值得注意。第一,它为更精确地测定原子的大小和重量奠定了基础。化学家们利用阿伏伽德罗数最终测出,比如,一个典型的原子的直径是厘米。这个数字确实很小。第二,差不多有50年时间,几乎谁也不知道这件事。

一方面,是因为阿伏伽德罗是个离群索居的人--他一个人搞研究,从来不参加会议;另一方面,也是因为没有会议可以参加,很少有几家化学杂志可以发表文章。这是一件很怪的事。工业革命的动力在很大程度上来自化学的发展,而在几十年的时间里化学却几乎没有作为一门系统的科学独立存在。

直到1841年,才成立了伦敦化学学会;直到1848年,那个学会才定期出版一份杂志。而到那个时候,英国的大多数学术团体--地质学会、地理学会、动物学学会、园艺学学会和(由博物学家和植物学家组成的)林奈学会--至少已经存在20年,有的还要长得多。它的竞争对手化学研究所直到1877年才问世,那是在美国化学学会成立一年之后。由于化学界的组织工作如此缓慢,有关阿伏伽德罗1811年的重大发现的消息,直到1860年在卡尔斯鲁厄召开第一次国际化学代表大会才开始传开。

由于化学家们长期在隔绝的环境里工作,形成统一用语的速度很慢。直到19世纪末叶,H2O对一个化学家来说意为水,对另一个化学家来说意为过氧化氢。C2H2可以指乙烯,也可以指沼气。几乎没有哪种分子符号在各地是统一的。

化学家们还使用各种令人困惑的符号和缩写,常常是自己发明的。瑞典的伯采留斯发明了一种非常急需的排列方法,规定元素应当依照其希腊文或拉丁文名字加以缩写。这就是为什么铁的缩写是Fe(源自拉丁文ferrum),银的缩写是Ag(源自拉丁文argentum)。

许多别的缩写与英文名字一致(氮是N,氧是O,氢是H等等),这反映了英语的拉丁语支性质,并不是因为它的地位高。为了表示分子里的原子数量,伯采留斯使用了一种上标方法,如H2O。后来,也没有特别的理由,大家流行把数字改为下标,如H2O。

尽管偶尔有人整理一番,直到19世纪末叶,化学在一定程度上仍处于混乱状态。因此,当俄罗斯圣彼得堡大学的一位模样古怪而又不修边幅的教授跻身于显赫地位的时候,人人都感到很高兴。那位教授的名字叫德米特里·伊凡诺维奇·门捷列夫。

1834年,在遥远的俄罗斯西伯利亚西部的托博尔斯克,门捷列夫生于一个受过良好教育的、比较富裕的大家庭。这个家庭如此之大,史书上已经搞不清究竟有多少个姓门捷列夫的人:有的资料说是有14个孩子,有的说是17个。不过,反正大家都认为德米特里是其中最小的一个。门捷列夫一家并不总是福星高照。德米特里很小的时候,他的父亲--当地一所小学的校长--就双目失明,母亲不得不出门工作。她无疑是一位杰出的女性,最后成为一家很成功的玻璃厂的经理。一切都很顺利,直到1848年一场大火把工厂烧为灰烬,一家人陷于贫困。坚强的门捷列夫太太决心要让自己的小儿子接受教育,带着小德米特里搭便车跋涉6 000多公里(相当于伦敦到赤道几内亚的距离)来到圣彼得堡把他送进教育学院。她筋疲力尽,过不多久就死了。

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