米学理-同晶定律的发现者

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米 学 理(1794?1863)
同晶定律的发现者 艾哈德?米学理,德国十九世纪上半期的著名化学家,他因发现了同晶定律而跻身于当时最著名的科学家行列之中。 想当一名旅行家 艾哈德的父亲是一位学识渊博的牧师,他给予了艾哈德良好的影响。艾哈德经常听父亲讲述那些遥远国家的故事,讲述各个民族的奇异风俗和信仰。这使他从小就渴望能做一次不 平凡的旅行。
他感到特别神秘的是波斯。他常常在想象中描绘那些建筑宏伟的宫廷,历史老师讲述的古老故事吸引着他。
“孩子,古代典籍里有着更令人惊奇的故事呢!”老师告诉他,“不过,要想了解它们,就得先掌握记载这些故事的文字才行。”
艾哈德下决心学会波斯文,他的叔叔是一位语言学家,在艾哈德的肯求下,叔叔给他介绍了一位波斯文大师。
在这位大师的教导下,艾哈德只用两年时间就掌握了波斯文。现在,他可以实现宿愿了。可是,要到波斯去,必须得有钱才行。他的父亲是个穷牧师,根本无法给他筹借款子。
艾哈德决心到巴黎去闯闯,他幻想着法国政府能派他做驻波斯大使馆的翻译。 1813年,他来到了巴黎。但是事实和他的幻想有天壤之别,他四处碰壁,不得不重返德国。
1814年夏天,艾哈德到葛廷根他的叔叔家寻求帮助。
“我们的旅行家到底还是回来了。”当教授的叔叔略带讽刺地说,“讲讲吧,艾哈德,法国有什么新鲜玩艺?”
艾哈德低头不吭气。过了一会儿才说:“叔叔,你知道,我为什么去巴黎吗?”
“知道,完全是孩子气的胡思乱想。这也难怪,年轻人嘛,还不满脑子幻想?常言道,浪费青春嘛!”
叔叔不能理解他,艾哈德感到很难过。
“务实点吧,艾哈德。我校图书馆有一批波斯文典籍,写的是占里迪和契丹人的历史。你去研究它们吧。希望你能从中找到供给你写出第一篇学术论文的充分材料。”
“谢谢您,叔叔,我一定不会让您失望。”
他开始埋头钻研波斯文典籍,但仍然向往着旅行。 迷上化学 米学理用了一年时间,写出了一篇论述古里迪(阿富汗王朝)和契丹人历史的论文。但是,这第一个成就并没有使他得到多大的安慰。
“无论如何我也要达到目的。”他思付着,“我没有钱,但我年轻,应该去挣钱。”米学理选择了当医生的道路。他开始学医,以他特有的顽强精神实现他的新计划。学医必须学化学和其它课程。这些课程使他产生了浓厚的兴趣。
使他感到特别奇妙的是结晶过程。他在做无机化学实验时,常常制取溶液。过了一段时间,这些溶液就出现结晶:杯底产生异常美丽的晶体,和自然生成的完全一样。每种物质的结晶都是独具特色的,但是,同一物质的晶体却像两滴水似的一模一样。
这里面也包藏着奥秘!米学理被这些现象迷住了,几乎把原来打算的波斯之行丢在脑后了。他完全放弃了医学课,因为他本来就对当医生爱好不大,他想当医生只不过是为了旅行赚钱。而现在,化学对于米学理更加重要。
米学理像从前学习波斯文那样,孜孜不倦地学起化学来了。两年时间,他就掌握了化学基础知识,能够独立进行研究了。
最初,他做的是十分简单的实验,因为,当时葛廷根大学没有高水平的化学家能胜任指导他的工作。当时,德国化学家中的佼佼者,是柏林大学教授马丁?克拉普罗特。米学理决定到柏林去,投在他的门下。
但是不巧,1817年克拉普罗特去世了。没有别的办法,米学理只好继续自学。 到柏林去 米学理阅读了大量书籍,已经具备了丰富的化学知识。于是,他想到柏林大学去,看能不能谋求到授课的职位。
实验室主任林克接待了他。
“我能期望得到机会来授课吗?”米学理问他。
“期望是可以的。”林克答道,“不过,现在我无法具体答复您,因为我对您根本不了解。”
一阵难堪的沉默。米学理暗怪自己不该鲁莽从事,事先应该和叔叔商量一下。
“我说,米学理先生,”林克打破沉默,“您可以留在这里,在大学实验室里工作。不久前我们这儿来了一位叫亨利?罗兹的青年化学家。希望你们俩一起工作,彼此都能有所收获。”
米学理答应了,在大学实验室里,他可以从事研究。
他和罗兹成了很好的朋友,他们互相探讨共同研究。
大学的图书馆藏书丰富,米学理每天都尽情地浏览阅读着,了解到法国的盖?吕萨克,英国的戴维和法拉第,瑞典的贝采利乌斯当时研究的主要课题。化学界有多少新的发现啊!然而也还有多少空白啊!
米学理发现贝采利乌斯的一篇论文中有关磷酸、亚磷酸、砷酸和亚砷酸组成的资料不太可信。“为什么不把这些资料检验一下呢?”米学理默想着,“验证一下这位大科学家得出的结果,一方面可消除我心中的怀疑,一方面也可以学习掌握实验技术。”
米学理着手研究磷酸、砷酸、磷和砷的氧化物,实验结果证明贝采利乌斯的理论是正确的,但他也从中发现了一种新方法:在磷化合物中毒时测定磷元素。 “发了疯了” 随着时间的推移,米学理成为一位实验大师了,即使最复杂的分析测定,他做起来也轻而易举。
他着手研究了盐的结晶问题,结果使他拿不定主意。于是,他和罗兹探讨起来。
“你看看这些晶体,”米学理拿着两个小瓶,里面盛着无色晶体,“你认为它们一样吗?”
“完全一样。这是什么物质的结晶?”
“这不是一种物质的结晶。”
“什么?”罗兹感到很奇怪。
“问题就在这里,这个瓶里是磷酸钠,那个瓶里是砷酸钠,你能看得出差别吗?”
“奇怪!”罗兹叫起来了,“我看不出它们有什么不同。”
米学理又拿出两个小瓶:“你瞧,这儿是酸式亚砷酸钠和酸式亚磷酸钠的结晶,它们彼此也一样,我认为,我就要取得一项新发现:组成相似的晶体具有相同的晶形。”
“这么说,也许你已经搞出一个定律来了。”
“谈这个还为时过早。我仅仅是对晶体的规则形状感到惊奇,要证明砷酸钠结晶与磷酸钠结晶在形状上相同,必须测出它们的晶系,并算出它们的结晶常数。”
“这我可帮不了你。”
米学理开始钻研结晶学,晶体对称规律、晶角恒定律、一些复杂的晶体??这一切都使他特别着迷。
米学理整天在实验室里专心致志地工作。有时,他急于求成,巴不得快些把定律找出来。可是,科学来不得半点急躁,于是,米学理又对结晶盐的结晶数据反复进行测量。在实验过程中,米学理确信,砷酸钠结晶和磷酸钠结晶不仅相似,而且相同。
这一发现使米学理的心情久久不能平静。只要证明其它物质,尤其是天然晶体也具有这种性质,一条新定律就会诞生。
一天晚上,米学理久久不能入睡,他穿上衣服,去找罗兹。
敲门声惊醒了罗兹的母亲,她睡眼惺松地开了门:“是您呀,米学理先生。”
“我找亨利谈谈话。”米学理向她道歉后快步走向罗兹的房间。
“这些做学问的人,连好好的安生觉都不会睡。”罗兹的母亲嘟囔了一句。
“学校收集的矿物标本里,有很多具有相似组成的矿石。”罗兹向他的朋友说道。
“你认为怎么样,我可以利用这些标本吗?我想测量一下它们的结晶学数据。”
“我看可以,明天咱们跟教授谈谈。”
“我可等不到明天,咱们现在就到实验室去。”
“现在?艾哈德,你疯了吗?现在是深更半夜!”
他们最终还是“发了疯”的去了实验室。
米学理在很短的时间内就查明,天然晶体也具有相同的性质。 克拉普罗特的接班人 米学理继续进行研究,以便取得更充足的实际材料。
时值盛夏,八月的太阳炎热灼人,连学校厚厚的墙壁也挡不住酷热,米学理不顾这些,坚持在实验室里埋头苦干,连林克进来都没有发现。
“这是实验室,请教授参观。”
林克的说话声惊动了米学理,他抬起头来,看见林克陪着一位衣冠楚楚的中年男子,林克也发现了米学理。
“原来您在这里呀,我来介绍一下,这位是贝采利乌斯教授。”
原来这男子就是瑞典最负盛名的化学家贝采利乌斯。
他们很快就无拘无束地交谈起来。米学理同他谈起了自己的发现。
贝采利乌斯把实验数据仔细审视了一遍,激动地说:“米学理先生,您发现了一个迄今为止人们尚不知道的现象,这个规律非常重要。您准备如何给它命名呢?”
“我还未考虑这一点”米学理说。
“您该给这种现象找个合适的名称。”贝采利乌斯思索着。”晶体的晶形相同……‘相同’这个词通常用词冠‘同’(iso)来表示……”
“同晶现象(isomorphism)行吗?”米学理踌躇地说道。
“好极了!同晶现象。”
第二天,德国文化部部长阿登施坦因会见贝采利乌斯时,向他提出,自从克拉普罗特教授去世后,柏林大学化学教研室的领导职位一空直缺着,问贝采利乌斯先生能不能推荐一个接替者。
“部长先生,贵国已有这样的人才了。”
“哦?”阿登施坦因感到莫名其妙。
贝采利乌斯接着说“艾哈德?米学理先生是一位才气横溢的青年化学家。他发现了一条非常重要的定律??同晶定律,把他送到斯德哥尔摩去吧。在我那儿进修一年, 他就可以继任克拉普罗特的空缺了。”
由于贝采利乌斯的建议,1820年春天,米学理同亨利?罗兹一起来到斯德哥尔摩进修。 再接再励 1821年11月,米学理回到柏林,担任了大学实验室的职务,成为兼任教授,同时,还当选为柏林科学院院士。
米学理一边授课,一边继续研究晶体。
他对测量晶体数据的测角计不满意,因为误差太大。他亲自设计了一个新的测角计。 1823年夏天制成,米学理立即着手实验。
但测量结果是大失所望的。早晨测量的结果同午后测量的相差很大。
测角计的灵敏度是够高的了。不应该造成这样的误差。米学理苦苦思索着。“明天再做一次测量。”
第二天的测量结果和头一天完全相同。
“真令人费解。”米学理收拾起写满数字的纸页,仔细审视着,奇怪呀,昨天早晨和今天早晨的数字一模一样。昨天午后和今天午后的数字一模一样。这是什么原因呢?
米学理明白了:“温度!是温度的关系!午后温度升高,所以晶体膨胀。可是,角度为什么变了呢?如果膨胀是对称的。角度理应不变才是啊。”
为了解释在温度作用下晶面之间角度发生变化的原因,必须对晶体的热膨胀进行认真的研究,当时,研究物体热膨胀方面首屈一指的专家是法国的皮埃尔?路易?杜隆。
1823年冬,米学理到了巴黎。按照杜隆提供的方法测量。他得出一个新的发现:方解石晶体具有一种奇特的性质,加热时它顺着结晶轴膨胀,但在与结晶轴垂直的方向上反而缩小了。就像一块软糖,拽长以后它就变瘦了一样。
“这不可能。”杜隆听了他的说法后断然否定。“一切物体遇热膨胀。”
“方解石也是膨胀的”米学理答道,“100℃时其体积膨胀0.00196l,不过,它并不是均匀地向各方面膨胀罢了。”
“其它矿物您测量过没有”?
“白云石和菱镁矿也是一样。”
晶体这一现象被称为各向异性现象。米学理用了一年多的时间来研究这一现象,他又另外作出了新发现:物质具有双晶现象,即一种物质可以形成两种或两种以上的不同形状的晶体。米学理研究出导致这种现象的原因是温度。这种现象现在人们叫做同质多晶现象。 离不开实验室 米学理在生命的后半期,主要研究了火山的性质和有关火山的各种自然过程。在假期里他常常到火山爆发地去进行考察。
根据考察结果,米学理阐述了火山起源、爆发以及矿源形成的完整理论。
1861年夏天,他做了最后一次考察,9月回到柏林。他患了重病,不得不暂时停止实验和讲课。
“米学理教授,您必须充分静养”,医生劝他道,“到离柏林远一点地方去吧。离学校近,您就总想到实验室去。”
米学理听从了医生的劝告,到了女儿家。女儿家在波恩郊区。
由于女儿的殷勤服侍,加上空气新鲜,环境安静。这位科学家很快便恢复了精神。
“我要回柏林去。”有一天,米学理对女儿说道,“快到10月了,学生们等着我去上课呢?”
“父亲,不行啊!您的病刚好,我看您别工作了,就在这儿安心静养吧。”
“安心静养!这会把我毁了的。离开学校和实验室,我是活不下去的。”
1862年秋天,米学理又开始上课,但到12月中旬,由于心脏承受不住过重的负担,他就卧床不起了。
1863年夏天,这位化学家逝世了。

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