“創(chuàng)造”是科學(xué)的生命

馬立強(qiáng)

彼得堡大學(xué)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室里，一位中年教授著迷地?cái)[弄著一些卡片?？ㄆ厦鎸?xiě)著化學(xué)元素的名稱(chēng)、原子量以及主要性質(zhì)，看上去零亂散落，毫無(wú)規(guī)律。中年教授卻如癡如醉地?cái)[弄了幾個(gè)月。他不停地將卡片橫橫豎豎地排列起來(lái)，并依此畫(huà)了一張整齊的圖表。看著這張圖表，這位教授緊鎖的眉頭終于舒展開(kāi)了，臉上不禁露出成功的喜悅。

人生長(zhǎng)路奔跑不止

1834年2月8日，門(mén)捷列夫出生在西伯利亞托博爾斯克市一個(gè)普通的知識(shí)分子家庭。父親因患眼疾雙目失明，提前退休。母親聰明能干，挑起全家生活的重?fù)?dān)，并通過(guò)科學(xué)管理，讓一家瀕臨倒閉的小型玻璃廠起死回生。母親的剛強(qiáng)干練給小門(mén)捷列夫以終身影響。

1841年，門(mén)捷列夫進(jìn)入托博爾斯克中學(xué)，在數(shù)學(xué)和物理方面表現(xiàn)出卓越的理解力和記憶力。1847年，父親病故，接著，姐姐離開(kāi)人世。一年后，玻璃廠在一場(chǎng)大火中被燒毀。但這些并沒(méi)有讓門(mén)捷列夫變得消沉，1849年，他以?xún)?yōu)異的成績(jī)中學(xué)畢業(yè)。為讓兒子繼續(xù)深造，母親變賣(mài)全部家產(chǎn)，送他到彼得堡中央師范學(xué)院數(shù)學(xué)物理自然科學(xué)系求學(xué)。

在大學(xué)里，化學(xué)教授伏斯克列森斯基給予門(mén)捷列夫很深的影響，因此，門(mén)捷列夫選擇化學(xué)為終身事業(yè)。1854年，他寫(xiě)出第一篇化學(xué)論文《芬蘭褐簾石的化學(xué)分析》。次年5月，門(mén)捷列夫以第一名的優(yōu)異成績(jī)大學(xué)畢業(yè)，并榮膺一枚金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)隆?月，他在南部小城菲羅波爾的一所中學(xué)任教，開(kāi)始了在化學(xué)研究道路上的奔跑人生。

1856年5月，門(mén)捷列夫完成碩士論文《論比容》，通過(guò)答辯，獲得物理化學(xué)碩士學(xué)位。3天后，他又在任教資格答辯中順利闖關(guān)，并被批準(zhǔn)為彼得堡大學(xué)化學(xué)教研室的副教授。

1859年初，門(mén)捷列夫獲準(zhǔn)出國(guó)進(jìn)修兩年。1861年回國(guó)后，他編寫(xiě)了第一本用俄文出版的《有機(jī)化學(xué)》教科書(shū)。并于1865年順利通過(guò)博士論文答辯，取得博士學(xué)位。同年秋，門(mén)捷列夫被評(píng)為教授。

隨后，門(mén)捷列夫經(jīng)過(guò)艱苦卓絕的努力，在探索元素周期律方面取得舉世矚目的成功，躋身世界一流科學(xué)家的行列。

1907年2月2日清晨，門(mén)捷列夫手中握著寫(xiě)字的筆，在書(shū)桌前永遠(yuǎn)睡著了。

尋找元素規(guī)律

1868年，門(mén)捷列夫在彼得堡大學(xué)教授無(wú)機(jī)化學(xué)，因找不到合適的教材，于是決心自己編寫(xiě)一本能夠反映現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展水平的教科書(shū)。誰(shuí)也沒(méi)有想到這件事竟成了門(mén)捷列夫探索元素周期律的緣起。

為了寫(xiě)好這本書(shū)，他仔細(xì)地研究了當(dāng)時(shí)所發(fā)現(xiàn)的63種元素。一方面，還有28種元素尚未發(fā)現(xiàn)：另一方面，已發(fā)現(xiàn)的63種元素中有11種的原子量測(cè)定得很不準(zhǔn)確。正是這兩個(gè)原因，門(mén)捷列夫遇到了極大的困難。

“創(chuàng)造”是科學(xué)的生命。門(mén)捷列夫大膽創(chuàng)造，想出了用卡片的好辦法。首先，他把卡片分成三個(gè)一組，可結(jié)果并不理想。接著他又把卡片排成一橫行，還是沒(méi)有理想的結(jié)果。他排呀、擺呀，把金屬元素排在一起，不行，把非金屬元素排在一起也不行簡(jiǎn)單地橫擺不行，縱排也不行!究竟怎樣排列才好呢?

后來(lái)，門(mén)捷列夫按照原子量遞增的順序，把所有的元素排成幾行，再把各行中性質(zhì)相似的元素上下相對(duì)起來(lái)。門(mén)捷列夫突破陳規(guī)，運(yùn)用修正原子量和未知元素空位的方法，使各種元素之間的聯(lián)系終于清楚地表現(xiàn)出來(lái)了。

他驚喜地看到：元素排成了縱橫交錯(cuò)的行列，每一縱行，元素的性質(zhì)隨著原子量的增加從上到下逐漸變化，每一橫行，元素性質(zhì)都隨著原子量的增大而呈現(xiàn)出有規(guī)律的變化。門(mén)捷列夫非常興奮，他堅(jiān)信自己發(fā)現(xiàn)了自然界中最偉大的規(guī)律。他把這個(gè)發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《化學(xué)年鑒》上，卻招來(lái)了很多人的反對(duì)，他們認(rèn)為，周期表只是根據(jù)形式主義的原則而編制的。門(mén)捷列夫堅(jiān)信自己發(fā)現(xiàn)的正確性，他大膽地預(yù)言了一些尚未發(fā)現(xiàn)的元素，并為它們留下空位。他在金屬鋅和非金屬砷之間留下兩個(gè)空位，分別把這兩種未發(fā)現(xiàn)的元素命名為類(lèi)鋁和類(lèi)硅，在鈣和鈦之間留下一個(gè)空位，命名為類(lèi)硼。

1875年9月，法國(guó)化學(xué)家勒科克·布瓦博德朗宣布發(fā)現(xiàn)了一種原子量為59.72、比重為4.7的新元素鎵。門(mén)捷列夫得知后，立刻給他寫(xiě)了封信：“鎵就是我預(yù)言的類(lèi)鋁。它的原子量約為68，比重約為5.9～6.0，請(qǐng)你們?cè)傺芯垦芯??！辈纪卟┑吕视谑前焰壧峒兒笤贉y(cè)，果然，鎵的比重為5.94!布瓦博德朗激動(dòng)異常，對(duì)門(mén)捷列夫的元素周期表心悅誠(chéng)服。

這件事情在科學(xué)界引起了強(qiáng)烈的反響。歐洲的數(shù)十個(gè)實(shí)驗(yàn)室都在緊張地工作，千百個(gè)科學(xué)家渴望獲得這些不尋常的新元素。不久，門(mén)捷列夫預(yù)言的類(lèi)硼和類(lèi)硅被發(fā)現(xiàn)。三種新元素的發(fā)現(xiàn)，確立了元素周期表的權(quán)威地位，奠定了現(xiàn)代無(wú)機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)。

多領(lǐng)域顯露才華

不僅在化學(xué)領(lǐng)域，在物理學(xué)、氣象學(xué)領(lǐng)域，甚至經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域，門(mén)捷列夫也頗有建樹(shù)。

在留學(xué)期間，門(mén)捷列夫就著手關(guān)于液體和氣體的實(shí)驗(yàn)研究。他巧妙地利用液體的毛細(xì)管現(xiàn)象，測(cè)定化合物分子內(nèi)聚力大小，獲得成功。隨后，門(mén)捷列夫在實(shí)驗(yàn)中又發(fā)現(xiàn)，將插有毛細(xì)管的液體加熱，毛細(xì)管液體明顯地下降了。他由此得出著名的結(jié)論：分子內(nèi)聚力是可以通過(guò)加熱逐漸減弱的，當(dāng)內(nèi)聚力等于零時(shí)，液體就成為沒(méi)有內(nèi)聚力的形態(tài)——?dú)怏w，即變?yōu)檎魵狻?/p>

對(duì)于當(dāng)時(shí)頗讓科學(xué)家傷腦筋的“永久性氣體”。門(mén)捷列夫明確指出：“當(dāng)氣體的溫度高于臨界溫度時(shí)，無(wú)論施加多大壓力，都不能使它變?yōu)橐后w……如果把氧氣、氮?dú)?、氫氣等氣體冷卻到臨界溫度以下，就有希望液化成功?！笨茖W(xué)家遵照門(mén)捷列夫所指出的方法，果然取得了各種液態(tài)氣體。

門(mén)捷列夫在經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域也表現(xiàn)了卓越的才華。1863年，門(mén)捷列夫應(yīng)邀到一家大型石油工廠進(jìn)行考察。經(jīng)過(guò)詳細(xì)考察和縝密思考，門(mén)捷列夫指出了工廠經(jīng)營(yíng)的弊病，提出了扭虧增盈的建設(shè)性方略。工廠在采納了他的建議后，奇跡般地恢復(fù)生機(jī)。1893年門(mén)捷列夫升任俄國(guó)度量衡檢定總局局長(zhǎng)。在他的出色領(lǐng)導(dǎo)下，這個(gè)局只用了6年時(shí)間，就使度量衡精確到先進(jìn)國(guó)家需要15～20年才能達(dá)到的水平。