正文

花園里的天才——孟德爾(3)

他們創(chuàng)造了科學:改變人類命運的科學先驅 作者:(美)羅伯特·阿德勒


一直到1900年,科學界才趕上他的腳步。三位歐洲的研究人員德弗里斯(Hugo de Vries)、柯倫斯(Carl Correns)和塞森內克(Erich von Seysenegg)獨立進行了類似的實驗,并獲得了與孟德爾相同的結論。德弗里斯是第一個重新發(fā)現(xiàn)孟德爾遭人遺忘的論文,并讓他的研究重見天日的人??聜愃购颓鹦R克很快就加入他的行列,贊揚孟德爾的基本發(fā)現(xiàn)。因此在20世紀初,遺傳學終于在延宕許久后誕生。一個世紀后,在解開整個人類基因組的密碼后,我們現(xiàn)在知道孟德爾種下的種子,將會發(fā)展為我們對整棵生命樹的了解。

門捷列夫為元素排序

門捷列夫(1834—1907)是干勁十足的人。他最偉大的學術成就是發(fā)現(xiàn)了元素周期律與元素周期表,除此之外,他還以驚人的速度從事研究、演說與寫作。他的著作若以小鉛字列出,可長達10頁?;瘜W是他的研究重心,但是他也在俄國的經濟發(fā)展中占有重要地位。他推動了俄國度量衡的現(xiàn)代化,主張改善采礦業(yè)、制造業(yè)、農業(yè)與貿易。他致力于教育改革,主張對女性開放科學研究,以排除無知與神秘主義,他同時協(xié)助成立俄國化學學會并擔任會長。他經常靠著精力、決心和俄羅斯?jié)獠?,夜以繼日地工作。

門捷列夫的決心來源眾所周知。他是在母親瑪麗亞?迪米屈娜(Maria Dmitrievna)的熏陶下啟蒙,并步向正軌的?,旣悂営?4個小孩,其中只有8個小孩熬過在西伯利亞的童年,長大成人。門捷列夫排行最小,也最受寵愛?,旣悂啗Q意不計任何代價,也要讓他的天賦得以發(fā)揮。當她教授俄羅斯文學的丈夫伊凡(Ivan)變盲后,瑪麗亞即靠管理當?shù)氐牟AЧS維持家計。工廠燒毀后,瑪麗亞把僅有的財產賣掉,帶著14歲的門捷列夫和他的姐姐坐馬車前往莫斯科,希望能讓他就讀大學,研究科學。當大學拒絕門捷列夫的申請時,她即帶他前往圣彼得堡。雖然門捷列夫也未能申請到那里的大學,但幸好獲準進入主教育學院(Main Pedagogical Institute),而瑪麗亞則仿佛完成了一生的職責,旋即過世。著作等身的門捷列夫曾在他一本著作的前言中寫道:“她以身作則,以愛導正,并且為了讓我接受科學洗禮,帶我離開西伯利亞,耗盡最后的資源與力量。她在臨終前留下遺言:‘小心幻覺,努力研究,尋找神圣與科學的真相?!遍T捷列夫對母親臨終的教誨奉行不渝。

在母親遺言的鞭策下,再加上自身突出的天分,門捷列夫成為最杰出的學生,他以旺盛的精力在圣彼得堡大學攻讀碩士與博士學位,并且很快成為俄國頂尖的科學家之一。1860年,俄國政府挑選他參加于卡爾斯魯厄(Karlsruhe)舉辦的第一屆國際化學學會。這場學術研討會促進了化學的進步,并將全球頂尖的化學家會聚一堂,就基本概念達成了共識,包括如何找出原子量等重要議題。在離開卡爾斯魯厄時,帶著發(fā)現(xiàn)周期定律與建立周期表所需的一切知識而歸的,不是英國的紐蘭茲(J.A.R.Newlands),不是法國的德尚寇特斯(B.de Chancourtois),也不是日耳曼的邁爾(Lothar Meyer),而是來自西伯利亞、努力不懈且滿頭亂發(fā)的年輕人——門捷列夫。

物質由原子組成的概念源自古希臘時代,不過一直到門捷列夫的發(fā)現(xiàn)問世前數(shù)十年,科學家才從化合物中分離出元素,定出大約60種元素的性質,并且開始了解原子與分子。他們發(fā)現(xiàn)有些元素具有特定的相同性質。例如鐵、鈷、鎳的性質類似,但跟氟、氯與溴等所謂的鹵素差異極大。紐蘭茲、邁爾和其他的一些科學家已經發(fā)現(xiàn),元素之間隱藏著某種秩序的征兆。1866年紐蘭茲提出“八行周期律”理論,指出當元素按原子量遞增的順序排列時,每8個元素就有類似性質的情況,不過大多數(shù)的化學家仍秉持懷疑態(tài)度。有人甚至問紐蘭茲,是否試過用字母順序排列元素。

紐蘭茲與少數(shù)同樣在元素間尋找一致性的化學家都在謹慎地進行研究,但門捷列夫卻大膽向前。他寫信給歐洲各地的科學家,收集關于元素與其化合物的最新資料。他跟紐蘭茲、德尚寇特斯與邁爾一樣,認為原子量(1個原子相對于1個氫原子的重量)是元素性質的關鍵所在。不過除了收集原子量的最佳估計值之外,門捷列夫也收集與比較元素的其他性質,即比重、比熱容,凝固或蒸發(fā)的溫度,以及形成的化合物種類。

門捷列夫花了數(shù)年時間深入琢磨不斷增加的資料量,按質量、類似的性質、與氫碳氧合成的方式、形成的鹽類,以及結晶的形狀等,將元素分類。后來他或許是從單人紙牌游戲找到了靈感,在卡片上列出元素和它們的性質,不斷重排它們的位置數(shù)百次。1869年初,他終于發(fā)現(xiàn)關鍵所在,在俄國化學學會3月召開的會議中,門捷列夫提出8點研究報告,第一點即是著名的周期律:


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