《牛頓在暴風雨中》科學家們的科學精神

《牛頓在暴風雨中》科學家們的科學精神故事一：波義耳——懷疑派化學家波義耳1627年1月25日出生于愛爾蘭的一個貴族家庭。父親是個伯爵，家庭富有。在十四個兄弟中他最小。童年時波義耳并不特別聰明，說話還有點口吃，不大喜歡熱鬧的游戲，但卻十分好學，喜歡靜靜地讀書思考。他從小受到良好的教育，1639至1644年，曾游學歐洲。在這期間，他閱讀了許多自然科學書籍，包括天文學家和物理學家伽利略的名著《關(guān)于兩大世界體系的對話》。這本書給他留下深刻的印象。他后來的名著《懷疑派化學家》就是模仿這本書寫的。由于戰(zhàn)亂、父親去世、家道衰落，1644年他回國隨姐姐居住在倫敦。在那里開始學醫(yī)學和農(nóng)業(yè)。學習中接觸了很多化學知識和化學實驗，很快成為一位訓練有素的化學實驗家，同時也成為一位有創(chuàng)造能力的理論家。在這期間，他同許多學者一起組織一個科學學會，進行每周一次的討論會，主要討論自然科學的最新發(fā)展和在實驗室中遇到的問題。波義耳稱這個組織為“無形大學”。這個學會就是著名的以促進自然科學發(fā)展為宗旨的“皇家學會”的前身。波義耳是該學會的重要成員。由于學會的分會設(shè)在牛津，波義耳于1654年遷居牛津，在牛津，他建立了設(shè)備齊全的實驗室，并聘用了一些很有才華的學者作為助手，領(lǐng)導他們進行各種科學研究。他的許多科研成果是在這里取得的。那本劃時代的名著《懷疑派化學家》是在這里完成的。這本書以對話的體裁，寫四位哲學家在一起爭論問題，他們分別為懷疑派化學家、逍遙派化學家、醫(yī)藥化學家和哲學家。逍遙派化學家代表亞里土多德的“四元素說”觀點，醫(yī)藥化學家代表“三元素說”觀點，哲學家在爭論中保持中立。在這里，懷疑派化學家毫不畏懼地向歷史上權(quán)威的各種傳統(tǒng)學說提出挑戰(zhàn)，以明快和有力的論述批駁了許多舊觀念，提出新見解。該書曾廣泛流傳于歐洲大陸。波義耳十分重視實驗研究。他認為只有實驗和觀察才是科學思維的基礎(chǔ)。他總是通過嚴密的和科學的實驗來闡明自己的觀點。在物理學方面，他對光的顏色、真空和空氣的彈性等進行研究，總結(jié)了波義耳氣體定律；在化學方面，他對酸、堿和指示劑的研究，對定性檢驗鹽類的方法的探討，都頗有成效。他是第一位把各種天然植物的汁液用作指示劑的化學家。石蕊試液、石蕊試紙都是他發(fā)明的。他還是第一個為酸、堿下了明確定義的化學家，并把物質(zhì)分為酸、堿、鹽三類。他創(chuàng)造了很多定性檢驗鹽類的方法，如利用銅鹽溶液是藍色的，加入氨水溶液變成深藍色（銅離子與足量氨水形成銅氨絡離子）來檢驗銅鹽；利用鹽酸和硝酸銀溶液混合能產(chǎn)生白色沉淀來檢驗銀鹽和鹽酸。波義耳的這些發(fā)明富有長久的生命力，以至我們今天還經(jīng)常使用這些最古老的方法。波義耳還在物質(zhì)成分和純度的測定、物質(zhì)的相似性和差異性的研究方面做了不少實驗。在1685年發(fā)表的《礦泉水的實驗研究史的簡單回顧》中描述了一套鑒定物質(zhì)的方法，成為定性分析的先驅(qū)。1668年，由于姐夫去世，他又遷居倫敦和姐姐住在一起，并在家的后院建立實驗室，繼續(xù)進行他的實驗工作。晚年波義耳的工作主要集中在對磷的研究上。1670年，波義耳因勞累而中風，之后的健康狀況時好時壞，當無法在實驗室進行研究工作時，他致力于整理他多年從實踐和推理中獲得的知識。只要身體稍感輕快，就去實驗室做他的實驗或撰寫論文，并以此為樂趣。1680年，他曾被推選為皇家學會的會長，但他謝絕接受這一榮譽。他雖出身貴族，但他一生醉心的卻是在科學研究中工作和生活，他從未結(jié)婚，用畢生精力從事對自然科學的探索。1691年12月30日，這位曾為17世紀的化學科學奠定基礎(chǔ)的科學家在倫敦逝世。恩格斯曾對他作出最崇高的評價：“波義耳把化學確定為科學?！惫适露浩绽固乩铩獨怏w化學之父普利斯特里1733年3月13日出生在英國利茲，從小家境困難，由親戚撫養(yǎng)成人。175年進入神學院。畢業(yè)后大部分時間是做牧師，化學是他的業(yè)余愛好。他在化學、電學、自然哲學、神學等方面都有很多著作。他寫了許多自以為得意的神學著作，然而使他名垂千古的卻是他的科學著作。1764年他31歲時寫成《電學史》。當時這是一部很有名的書，由于這部書的出版，1766年他就當選為英國皇家學會會員。1722年他39歲時，又寫成了一部《光學史》。也是18世紀后期的一本名著。當時，他在利茲一方面擔任牧師，一方面開始從事化學的研究工作。他對氣體的研究是頗有成效的。他利用制得的氫氣研究該氣體對各種金屬氧化物的作用。同年，普利斯特里還將木炭置于密閉的容器中燃燒，發(fā)現(xiàn)能使五分之一的空氣變成碳酸氣，用石灰水吸收后，剩下的氣體不助燃也不助呼吸。由于他虔信燃素說，因此把這種剩下來的氣體叫“被燃素飽和了的空氣”。顯然他用木炭燃燒和堿液吸收的方法除去空氣中的氧和碳酸氣，制得了氮氣。此外，他發(fā)現(xiàn)了氧化氮（NO），并用于空氣的分析上。還發(fā)現(xiàn)或研究了氯化氫、氨氣、亞硫酸氣體（二氧化碳）、氧化二氮、氧氣等多種氣體。1766年，他的《幾種氣體的實驗和觀察》三卷本書出版。該書詳細敘述各種氣體的制備或性質(zhì)。由于他對氣體研究的卓著成就，所以他被稱為“氣體化學之父”。在氣體的研究中最為重要的是氧的發(fā)現(xiàn)。1774年，普利斯特里把汞煙灰（氧化汞）放在玻璃皿中用聚光鏡加熱，發(fā)現(xiàn)它很快就分解出氣體來。他原以為放出的是空氣，于是利用集氣法收集產(chǎn)生的氣體，并進行研究，發(fā)現(xiàn)該氣體使蠟燭燃燒更旺，呼吸它感到十分輕松舒暢。他制得了氧氣，還用實驗證明了氧氣有助燃和助呼吸的性質(zhì)。但由于他是個頑固的燃素說信徒，仍認為空氣是單一的氣體，所以他還把這種氣體叫“脫燃素空氣”，其性質(zhì)與前面發(fā)現(xiàn)的“被燃素飽和的空氣”（氮氣）差別只在于燃素的含量不同，因而助燃能力不同。同年他到歐洲參觀旅行，在巴黎與拉瓦錫交換好多化學方面的看法，并把用聚光鏡使汞銀灰分解的試驗告訴拉瓦錫，使拉瓦錫得益匪淺。拉瓦錫正是重復了普利斯特里有關(guān)氧的試驗，并與大量精確的實驗材料聯(lián)系起來，進行科學的分析判斷，揭示了燃燒和空氣的真實聯(lián)系?？墒侵钡?783年，拉瓦錫的燃燒與氧化學說已普遍被人們認為是正確的時候，普利斯特里仍不接受拉瓦錫的解釋，還堅持錯誤的燃素說，并且寫了許多文章反對拉瓦錫的見解。這是化學史上很有趣的事實。一位發(fā)現(xiàn)氧氣的人，反而成為反對氧化學說的人。然而普利斯特里所發(fā)現(xiàn)的氧氣，是后來化學蓬勃發(fā)展的一個重要因素。因此各國化學家至今都還很尊敬普利斯特里。1791年，他由于同情法國大革命，作了好幾次為大革命的宣傳講演，而受到一些人的迫害，家被抄，圖書及實驗設(shè)備都被付之一炬。他只身逃出，躲避在倫敦，但倫敦也難于久居。1794年他六十一歲時不得不移居美國。在美國繼續(xù)從事科學研究。1804年病故。英、美兩國人民都十分尊敬他，在英國有他的全身塑像。在美國，他住過的房子已建成紀念館，以他的名字命名的普利斯特里獎章已成為美國化學界的最高榮譽。故事三：居里夫人瑪麗·居里（居里夫人）是法籍波蘭物理學家、化學家。1898年法國物理學家貝可勒爾（AntoineHenriBecquerel）發(fā)現(xiàn)含鈾礦物能放射出一種神秘射線，但未能揭示出這種射線的奧秘?，旣惡退恼煞虮税枴ぞ永铮≒ierrecurie）共同承擔了研究這種射線的工作。他們在極其困難的條件下，對瀝青鈾礦進行分離和分析，終于在1898年7月和12月先后發(fā)現(xiàn)兩種新元素。為了紀念她的祖國波蘭，她將一種元素命名為釙（polonium），另一種元素命名為鐳（Radium），意思是“賦予放射性的物質(zhì)”。為了制得純凈的鐳化合物，居里夫人又歷時四（MarieCuI7e，1867—1934）載，從數(shù)以噸計的瀝青鈾礦的礦渣中提煉出1O0mg氯化鐳，并初步測量出鐳的相對原子質(zhì)量是225。這個簡單的數(shù)字中凝聚著居里夫婦的心血和汗水。1903年6月，居里夫人以《放射性物質(zhì)的研究》作為博士答辯論文獲得巴黎大學物理學博士學位。同年11月，居里夫婦被英國皇家學會授予戴維金質(zhì)獎章。12月，他們又與貝可勒爾共獲1903年諾貝爾物理學獎。1906年，彼埃爾·居里遭車禍去世。這一沉重的打擊并沒有使她放棄執(zhí)著的追求，她強忍悲痛加倍努力地去完成他們摯愛的科學事業(yè)。她在巴黎大學將丈夫所開的講座繼續(xù)下去，成為該校第一位女教授。1910年，她的名著《論放射性》一書出版。同牟，她與別人合