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花园里的天才——孟德尔(3)

他们创造了科学:改变人类命运的科学先驱 作者:(美)罗伯特·阿德勒


一直到1900年,科学界才赶上他的脚步。三位欧洲的研究人员德弗里斯(Hugo de Vries)、柯伦斯(Carl Correns)和塞森内克(Erich von Seysenegg)独立进行了类似的实验,并获得了与孟德尔相同的结论。德弗里斯是第一个重新发现孟德尔遭人遗忘的论文,并让他的研究重见天日的人。柯伦斯和丘歇马克很快就加入他的行列,赞扬孟德尔的基本发现。因此在20世纪初,遗传学终于在延宕许久后诞生。一个世纪后,在解开整个人类基因组的密码后,我们现在知道孟德尔种下的种子,将会发展为我们对整棵生命树的了解。

门捷列夫为元素排序

门捷列夫(1834—1907)是干劲十足的人。他最伟大的学术成就是发现了元素周期律与元素周期表,除此之外,他还以惊人的速度从事研究、演说与写作。他的著作若以小铅字列出,可长达10页。化学是他的研究重心,但是他也在俄国的经济发展中占有重要地位。他推动了俄国度量衡的现代化,主张改善采矿业、制造业、农业与贸易。他致力于教育改革,主张对女性开放科学研究,以排除无知与神秘主义,他同时协助成立俄国化学学会并担任会长。他经常靠着精力、决心和俄罗斯浓茶,夜以继日地工作。

门捷列夫的决心来源众所周知。他是在母亲玛丽亚?迪米屈娜(Maria Dmitrievna)的熏陶下启蒙,并步向正轨的。玛丽亚有14个小孩,其中只有8个小孩熬过在西伯利亚的童年,长大成人。门捷列夫排行最小,也最受宠爱。玛丽亚决意不计任何代价,也要让他的天赋得以发挥。当她教授俄罗斯文学的丈夫伊凡(Ivan)变盲后,玛丽亚即靠管理当地的玻璃工厂维持家计。工厂烧毁后,玛丽亚把仅有的财产卖掉,带着14岁的门捷列夫和他的姐姐坐马车前往莫斯科,希望能让他就读大学,研究科学。当大学拒绝门捷列夫的申请时,她即带他前往圣彼得堡。虽然门捷列夫也未能申请到那里的大学,但幸好获准进入主教育学院(Main Pedagogical Institute),而玛丽亚则仿佛完成了一生的职责,旋即过世。著作等身的门捷列夫曾在他一本著作的前言中写道:“她以身作则,以爱导正,并且为了让我接受科学洗礼,带我离开西伯利亚,耗尽最后的资源与力量。她在临终前留下遗言:‘小心幻觉,努力研究,寻找神圣与科学的真相。’……”门捷列夫对母亲临终的教诲奉行不渝。

在母亲遗言的鞭策下,再加上自身突出的天分,门捷列夫成为最杰出的学生,他以旺盛的精力在圣彼得堡大学攻读硕士与博士学位,并且很快成为俄国顶尖的科学家之一。1860年,俄国政府挑选他参加于卡尔斯鲁厄(Karlsruhe)举办的第一届国际化学学会。这场学术研讨会促进了化学的进步,并将全球顶尖的化学家会聚一堂,就基本概念达成了共识,包括如何找出原子量等重要议题。在离开卡尔斯鲁厄时,带着发现周期定律与建立周期表所需的一切知识而归的,不是英国的纽兰兹(J.A.R.Newlands),不是法国的德尚寇特斯(B.de Chancourtois),也不是日耳曼的迈尔(Lothar Meyer),而是来自西伯利亚、努力不懈且满头乱发的年轻人——门捷列夫。

物质由原子组成的概念源自古希腊时代,不过一直到门捷列夫的发现问世前数十年,科学家才从化合物中分离出元素,定出大约60种元素的性质,并且开始了解原子与分子。他们发现有些元素具有特定的相同性质。例如铁、钴、镍的性质类似,但跟氟、氯与溴等所谓的卤素差异极大。纽兰兹、迈尔和其他的一些科学家已经发现,元素之间隐藏着某种秩序的征兆。1866年纽兰兹提出“八行周期律”理论,指出当元素按原子量递增的顺序排列时,每8个元素就有类似性质的情况,不过大多数的化学家仍秉持怀疑态度。有人甚至问纽兰兹,是否试过用字母顺序排列元素。

纽兰兹与少数同样在元素间寻找一致性的化学家都在谨慎地进行研究,但门捷列夫却大胆向前。他写信给欧洲各地的科学家,收集关于元素与其化合物的最新资料。他跟纽兰兹、德尚寇特斯与迈尔一样,认为原子量(1个原子相对于1个氢原子的重量)是元素性质的关键所在。不过除了收集原子量的最佳估计值之外,门捷列夫也收集与比较元素的其他性质,即比重、比热容,凝固或蒸发的温度,以及形成的化合物种类。

门捷列夫花了数年时间深入琢磨不断增加的资料量,按质量、类似的性质、与氢碳氧合成的方式、形成的盐类,以及结晶的形状等,将元素分类。后来他或许是从单人纸牌游戏找到了灵感,在卡片上列出元素和它们的性质,不断重排它们的位置数百次。1869年初,他终于发现关键所在,在俄国化学学会3月召开的会议中,门捷列夫提出8点研究报告,第一点即是著名的周期律:


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