学科相通：戴维借电学之斧，在化学世界开辟新路径

化学家戴维

第一个在化学这门学科上做出杰出贡献的人是大卫。虽然是化学家，但大卫却像林冲借李逵的斧头一样，挥舞着物理的武器。大卫借着刚刚出现的电这把利斧，在荒芜的化学世界里，用电解的方法，劈山斩谷，终于开辟出一条道路，发现了钾、钠、钡、镁、钙、锶等元素。 #

戴维发现了钾和钙等元素 #

自从戴维借了电斧之后，很多复杂的化合物都在电斧下分解了。他兴奋不已，甚至毫无问题地把硫、磷、碳、氮等元素都砍掉了，希望能砍出一些新元素。结果当然是失败了。

这就又引出了另一个问题：哪些物质可以进一步分解？哪些物质难以分解？如果继续分解，会变成什么样子？这又把我们带回到“世界是什么”这个老问题上。

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大卫 #

世界到底是什么？普通人睁开眼睛看宇宙物理变化和化学变化，就会想找出真相。三千年前，中国古代文人就认为世界大概是由金、木、水、火、土五种“元素”构成的。它们相互作用，所以世界才如此不同。 #

泰雷兹

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古希腊学者泰勒斯（公元前624-547年）推论水是万物的本源，只有水分才能产生万物，物质来自水，又化为水。后来希腊学者赫拉克利特（公元前535-475年）提出火是万物的本源，世界不过是一团燃烧的永恒之火。毕达哥拉斯（公元前582-500年）认为数字是万物的本源，但这有点玄乎。

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这些古希腊学者中学识最渊博的是德谟克利特（公元前460-362年）。他认为事物的本源是原子的排列，它们之所以有形态、颜色、味道等诸多差异，是因为组成它们的原子大小、形状、排列方式不同。这个猜想真是一针见血，它的出发点是唯物主义，也就是要追根溯源，探究事物本身。同时，我国在战国时期也出现了类似的思想。墨子提出了物质粒子说，他称之为“段”。在《墨子》中，他讨论了物质可以无限分割的思想：“一尺木，日取半，永不尽。”就是说，拿一根短木，今天取一半，明天取一半，后天再截成两半，一直截下去，就永远也截不完。 #

但就在德谟克利特提出原子论接触世界本质的时候，希腊却出现了一位名叫亚里士多德（公元前384-342年）的学者。他认为世界是由火、气、水、土四种“元素”构成的，而每种“元素”又表现为热、冷、湿、干。一种元素可以通过热、冷、湿、干的变化而转化为另一种元素。亚里士多德是当时学术界的最高权威，他的思想主宰了世界一千多年。这种元素可以相互转化的思想相对于原子论来说当然是倒退了一步，也导致了中外炼丹术的兴起。许多炼丹师梦想着炼制长生不老药，就连野心勃勃的秦始皇和汉武帝也被蒙骗，为此花费了巨资。 他们也一直梦想着点石成金，通过冶炼和精炼，将普通的铜和铁提炼成珍贵的黄金。希腊人从公元前2、3世纪就开始做这些蠢事，一直持续到18世纪，当时许多国王都想用这种方式解决他们的财政问题。

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直到1782年，英国科学已经发达，牛顿、戴维、皇家学会出现，一些人还在做着这个梦。一天，英国国王乔治三世正坐在王宫里，为日益紧张的财政发愁。突然有人来访，说他能把铁变成金子，并带来了黄金的样品。英国国王听闻此事，急忙召见他。来访者举起样品，果然沉甸甸的，金灿灿的，光彩夺目。英国国王急忙问是怎么炼成的。来访者说：“我从小就学化学，现在又是皇家学会的会员。现在所用的炼金术，不是像古代巫师那样用火烧顽石，而是用最新的化学方法，使几种元素参与化学反应，生成黄金。”当英国国王听说他是皇家学会的会员，有最新的方法，面前又有一堆真金白银时，他高兴极了。 他急忙下令接收样本，并通知牛津大学授予他博士学位。 #

没想到这件事情引起了牛津大学和皇家学会教授学者们的激烈争论，有人说点铁成金或许有可能，有人说那只是幻想。争论的结果是请这位18世纪的巫师当众试验。那人也大方地答应了，约好时间就去准备了。这天，觐见的人到了，人们就去实验室请他上台。没想到推开门的时候，他正躺在桌子上，已经服毒身亡。他一直在自欺欺人，现在当然过不了这场考验，只好去死。

化学就是这样，在黑暗中摸索。有时隧道尽头有光亮，有时却有阻碍。直到英国波义尔的出现，才推翻了亚里士多德的“四元素”说，建立了元素的科学观念。法国拉瓦锡推翻了“燃素说”，建立了氧化物的科学观念，并整理出了最初的元素表。看来物质确实可以分成越来越小的部分。就像伽利略之后牛顿要来力学，法提赫之后麦克斯韦要来电学一样，化学确实需要有人出来在理论上总结一下。 #

确切地： #

人们已经摸索了千百年来。 #

窗户纸只等待一个人去触摸它。 #

历史总是眷顾幸运儿。 #

不要轻视机会。 #

这位抓住了机遇的幸运儿是谁呢？他就是道尔顿（1766-1844），一位英国教会中学的普通教师。

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道尔顿肖像

道尔顿出生于一个贫苦的农民家庭，只上过几年小学，之后便在家务农。但他坚持自学，终于在1780年被聘为肯德尔一所教会中学的教师。道尔顿在乡下务农之后，会去寻找书籍和人物。如今来到城市，他便如鱼得水，整天游历和向智者学习，吸收知识。有一天，他听说城东住着一位名叫约翰·戈夫的老人，博学多识，便前去拜访。他轻轻敲了敲门，里面一个苍老的声音应道：“进来！”他打开门，看到一位白发老人背对着窗户坐着。听到有人进来，他没有回头，问道：“你是谁？” #

道尔顿

“先生，我是约翰·道尔顿，一名新来的高中老师。”

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“你想让我做什么？”老人转过身来。 #

道尔顿这才明白自己是盲人，连忙回答道：“我想问你一些关于数学和化学的问题。”

“我感觉得到，你很激动，也许你没想到，我是一个盲老头。” #

老人虽然双目失明，但思维却十分敏锐，他转过椅子，和道尔顿聊了起来。两人很快成了好朋友，从数学到物理、天文、化学，无所不谈。聊得开心时，老人便站起身，走到一张大桌子前，亲自给道尔顿做实验。

他伸手取出一根试管，从架子上拿了一个瓶子，倒出一些粉末，放进试管里，然后“咔”的一声，划了一根火柴，点燃了酒精灯，把试管移到灯上加热，准备水箱物理变化和化学变化，收集蒸汽，测量比重，测量压力。他的手如此熟练，他用的东西仿佛都在那里等着他。他的眼睛不像是瞎子，而是一个明眼人对这种事情太熟悉了，懒得睁开眼睛去看。 #

道尔顿屏息观看，他实在没有想到此时会有这么一个奇怪的人。实验结束后，他急忙问老人如何有如此高超的本领。老人回答说：“一是靠实践，二是靠细心，没有什么是不可能的。”从此以后，道尔顿经常来请教。约翰·戈夫在道尔顿晚年把他当成儿子，用自己所有的知识教给他希腊文、拉丁文、法文、物理、化学、数学。道尔顿在这座小城的中学教了十二年书，大学的所有课程都是跟这个盲人老人学的。不能说道尔顿赶上了历史的机遇，和他同时代的人不止几千万，但像他这样抓住每一个机会，自学的人却不多。原来机遇是特别眷顾那些做了艰苦准备的人的。

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在约翰·戈夫的指导下，道尔顿厚积薄发十二年，已经成为一位学识渊博、思维敏捷的人，更令人欣慰的是，他还养成了勤于观察和思考的好习惯。

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他的生活极其规律，每天八点起床，在实验室里点火，吃早饭，上午做实验，下午一点吃饭，然后在实验室工作到五点，喝茶，一直工作到晚上九点，吃饭、休息。 #

在实验中，他发现空气在自由均匀地流动，当空气被盛放在容器中时，它对容器壁施加了均匀的压力。当他工作累了，在炉边喝茶时，茶的香味均匀地弥漫在整个房间。似乎气体是一个非常小的粒子，否则它怎么能溶解得如此自由均匀呢？他想到了德谟克利特关于原子的思想，觉得这似乎有些道理。 #

但这终究只是哲学上的推测，要成为化学的原子论，自然需要通过化学实验来验证。但在无数的实验中，道尔顿早就发现，元素的结合总是遵循着一定的比例，比如氢和氧结合，总是两份氢和一份氧结合成水，如果氢用完了，还有氧，就总是氧，挤不成水。

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就这样，一个伟大的想法诞生了。 #

他最终于1808年写成了《化学哲学新体系》一书，他指出：“化学的分解和化合所能作的最好的事情，就是使原子彼此分离和重新结合。” #

新物质的产生和毁灭，不可能通过化学反应实现。就如同我们不能把一颗新行星放入太阳系，也不能毁灭一颗现有的行星，或者我们不能创造或毁灭一个氢原子一样，是不可能的。也就是说，每一种物质都是由它自己的原子组成的。把铁原子变成金原子是不可能的。千百年来，那些梦想把铁变成金的人，不知道底细，一代又一代地挖空心思，这怎么能不是一场空想呢？ #

由于每种元素的原子都不同，所以它们的重量也一定不同。但想象一下原子有多小。后来人们发现，它们的直径只有一亿分之一到四亿分之一厘米。如果你把50万个原子放在一根头发的直径上，它们就能放得下。而一个原子的重量只有100,000,000,000,000,000,000,000,000,000克（10^-23克）。

道尔顿当时自然没法用天平来称量，但聪明的道尔顿想出了一个妙招，根据各种元素在化学反应中的配比，选取最轻的氢，将其原子量定为1，以此为基准，其他元素的原子量就是氢的多少倍。

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1803年9月6日，道尔顿用这种方法迅速列出了化学史上第一张原子量表，其中收录了六种简单原子和十五种化合物原子。为了区分这些不同的原子，道尔顿为元素制定了一套符号表。道尔顿一夜成名，他并不注重名声，但戴维却在未征求他的意见的情况下，接受了他成为皇家学会会员。英国政府授予他金质奖章，柏林科学院授予他名誉院士，法国科学院授予他荣誉学士学位。

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确切地： #

我没打算追着莉莉到我家门口。 #

不求名利，名利自然会来找你。 #

但他至今单身，从未结过婚。当人们问他为什么结婚时，他指着自己的头说：“化学反应把脑袋填满了，没有空间再娶一个妻子了。”

道尔顿把自己的全部奉献给化学，这是值得的。正如恩格斯指出的：化学的新纪元是从原子论开始的，“近代化学之父不是拉瓦锡，而是道尔顿”。

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