书城科普读物科学奥秘丛书-科学人物
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第5章 化学家(1)

约翰·道尔顿

年轻的教师

一阵急促的铜铃声响过,一天的课程结束了。学生们一窝蜂似的大叫大嚷,纷纷把石板塞进书包,成群结队地跑了出去。只见一位瘦瘦的青年教师,年纪不过15岁左右,卷起讲台上的几张图表,慢吞吞地走出教室。他很喜爱这座学校,校舍虽说不算高大,却很结实。就在两年以前,他还坐在这里的课桌旁听弗莱切尔先生讲课哩。可是目前他自己已经在家乡的伊格利斯菲尔德村当上教师了。

这个年轻人过去并没有引起伊格利斯菲尔德村教友会基督徒的注意,现在竟突然变成了约翰·道尔顿先生。大家都恭恭敬敬地跟他打着招呼。这毕竟是约翰·道尔顿先生啊!他很有学问吗?噢,当然是这样。他的老师约翰·弗莱切尔教过他数学和几何学,还教过他航海术呢。道尔顿读过不少书,懂得很多有趣的事。这都是他靠自学得来的,未经任何人的指点就弄清了各种复杂问题。弗莱切尔先生经过一番认真思索,深信在协助他教育教友们的孩子方面,道尔顿是最合适不过的人选了,于是把年纪轻轻地道尔顿请了来,让他当了助手。

当教师真美哪!你可以讲授各种知识,还可以看到孩子们在听课时眼睛里闪耀着欢乐的火花道尔顿正在沉思默想,竟没有发现一个身材很高的人向他迎面走来。

“您好,约翰!您在琢磨什么呢?”

“您好,罗宾逊先生!是来找我吗?”

“对,是找您。您整整三天没上我家去了。是不是生病啦?”

“没有。跟您怎么说呢?学校发的薪金不够用,只好额外挣点钱来维持生活。目前正是种大白菜的理想季节。我昨天和前天带着弟弟乔纳森、妹妹玛丽干活去了。看来今年的收成错不了。”

“约翰,您真是个虔诚的基督徒,为人谦恭温顺,又很勤劳,跟咱们基督教宣扬的一模一样!”

“别提这些了,罗宾逊先生。还是谈谈您找我有什么事情吧。”

“您才想不到哩。我新做了一个气压计。我们再去测量大气压力可就准确多了。”

他们谈论着罗宾逊先生精心自制的各种仪器,走得越来越快,竟没有发觉已经来到这位能工巧匠的家。罗宾逊先生的房子坐落在一个小山丘上。他做的一些仪器就放在花园里,安装在特制的木架子上,好经常用来观测天气。

不久以前,道尔顿帮他干过这件活儿,因为罗宾逊先生的研究使道尔顿产生了浓厚的兴趣。去测定大气的气压、湿度、温度、风力、降水量(雨雪量)间的关系,不仅引人入胜,而且对农村居民也有不小的实用价值。他们俩只要能弄清支配这些现象的复杂规律,就可以预报天气了!这将给水手们,还有农民们,带来多大的好处啊!

道尔顿可高兴啦,把这个新气压计细细地端详了好一阵子。两个人又轮流观测一番。记录下观测结果,这才分道扬镳而去。

在离家老远的地方,道尔顿就已听见织布机发出的均匀的“卡达”声。

从黎明到深夜,爸爸妈妈总是忙个不停。乔纳森和玛丽在帮爸妈干活。道尔顿小的时候也帮家里人拼命干过织布的活儿。只是现在他已被弗莱切尔先生聘到学校里教书去了。不过,挣的钱照旧不够家用。道尔顿在家里总有一种白吃闲饭的感觉。生活多么公平啊!为什么爸爸妈妈就该受穷受累呢?要养活一家六个孩子,真是谈何容易!他们俩苦苦操持,抚育着孩子们,想不到有一年冬天,小妹妹死了,接着小弟弟汤姆也死了。汤姆身体很坏,经常有病,主要是因为连饭都吃不饱啊。道尔顿在心里反复琢磨,怎样才能减轻一点家庭的负担,是不是应该离开伊格利斯菲尔德村,到别的地方碰碰运气?

他学到的知识已经不少,挣钱糊口还是办得到的。是不是有必要到卡利萨尔谋生去呢?

几天以后,道尔顿离家到外地去了。他在卡利萨尔没有谋到合适的职业,不过,一家书店的女老板梅库因建议他到坎达尔去。据说那里要聘请一位数学教师。

1781年秋,道尔顿来到坎达尔。他被领进一所学校的男教员宿舍,房间的陈设相当简陋。他因陋就简,并没有再去收拾收拾,由于一向贫苦不堪,对那种铺张的生活反而过不习惯了。这位青年教师一搬进新房间,就觉得像住进了皇宫一般。他的书架上堆满了书,书才是他的真正才富。当他推开学校图书馆的大门,方才发现自己变得更阔气了。这时他有了充分的进修条件,于是不停地读起书来。

道尔顿攻读不止,同时也没有放弃自己酷爱的活动——经常观测天气。

罗宾逊先生在临别前夕把那只气压计送给了他。他把气压计挂在墙上,把雨量计安置在花园里。在他房间的桌子上,各种玻璃仪器越来越多。有些仪器是他买的,有的是他用小瓶子和小管子自己做的。大自然有待探索的奥秘真是太多了!必须钻研下去,好找到一把钥匙,把自然界神秘的大门打开。不过,应该从哪儿下手呢?物理学?医学?化学?还是气象学?

认识戈夫

道尔顿很羡慕那只长着火红羽毛的大公鸡,因为它能够预报出什么时候会下雨,什么时候有风暴,而且非常准确。它一到这种时候总是站在木栅栏上高声啼叫。“为什么公鸡能够预报天气,我却不能呢?”道尔顿整理了这些年来仔细收集到的资料,比较了空气的温度和压力,一心想识破天气的秘密。他听说坎达尔有个人也在进行类似的观测,于是决心要和这个人认识一下。约翰·戈夫先生是全区的知名人士,因此道尔顿没费劲儿就找到了他的住处。

“您是约翰·戈夫先生吗?”道尔顿一进门就毕恭毕敬地问道。

“对,我就是。”戈夫先生回答说。他背朝着道尔顿,坐在那里一动不动。客人只能看到他那披在肩膀上的灰白卷发。

“请走近些,把手伸给我。您是谁?”

“我是约翰·道尔顿,‘教友会学校’的数学教员。”

道尔顿伸过手去,这才发现戈夫是个瞎子。

“从您的手上我觉出您很激动。大概由于我是瞎子,使您有点手足无措吧?”

“请原谅,不过人家都说您是个出色的实验家。真是把我弄糊涂了。”

“亲爱的道尔顿先生,您用眼睛看到的事物比起用理智了解的东西来,实在太渺小了。”

“我完全同意您的意见。不过,您的实验到底是怎样做的呢?”

“这不难。现在我就让您看看,怎样把用具备齐,怎样把容器注满,既不会洒出一滴药液,也不会碰倒和打碎一根最细的玻璃试管。这一切全得靠熟巧和耐心。”

戈夫先生站了起来,向一张大桌子走去。桌上摆着五花八门的器皿,但都有条不紊。

“好。我们先在这儿放一个铁架子,再从这个盒子里取出金属夹,再拿出一个烧瓶,软木塞就在这个袋子里。”

他满有把握地朝某个方向伸过手去,总能取到各种必要的用具。动作的准确程度,真可以和最精密的自动装置媲美。

道尔顿怀着钦佩的心情观察着他。这才是真正意志力的表现哪。他们畅谈很久。道尔顿早就打算做一些实验,在这方面确实得到了不少教益。从此以后,他就更频繁地前来探望这个怪人。日子久了,他们俩慢慢建立了友谊。

道尔顿老想在戈夫做实验时尽力帮忙,但戈夫总是什么事情都自己动手。道尔顿有时只好舒舒服服地坐在沙发椅上,提出各种还没有弄明白的现象,向戈夫先生请教。

他们一方面研究空气,同时又经常进行气象观测。道尔顿利用学校图书馆的丰富藏书,开始猛攻数学。他逐渐培养起独立钻研和解决新的数学问题的能力。他早期的几篇数学论文就是在此后不久写出来的。

道尔顿坚持不懈地钻研学问,不久就赢得同事们和坎达尔市居民的尊敬。四年以后,他当上了学校校长。这时他和查理·哈顿博士以及皇家军事学院几家期刊的主编过从甚密。这几家刊物,为适应广大读者的需要,不断刊载一些科学论文。这是力主普及科学知识的哈顿博士努力的结果。道尔顿成为这种文章的经常撰稿人:他的大批科学论文都是由这几份刊物发表的。

由于在发展数学和哲学方面有所贡献,道尔顿曾多次荣获高额奖金。于是,坎达尔市以外的人也都知道了约翰·道尔顿的大名。

来到曼彻斯特

1787年9月,切斯特·考沃德特意从曼彻斯特前来拜访道尔顿。

“您大概已经知道,长老会信徒去年在曼彻斯特开办了一所新学院。我就是学院的教员。”

“很高兴和您认识。”

“我是奉命专程前来拜望您的。文哲学会的秘书斯密特先生对您非常景仰。他多次向我们提到您的卓越成就,因此我们很想请您能到新学院开个讲座。”

“你们要我讲什么课目?”

“自然哲学。您若能立即前往讲学,我们将深感欣慰。”

“我同意。讲座的第一讲可以安排在十月份。”

道尔顿在曼彻斯特和坎达尔先后开了讲座。听众大感兴趣,因为他阐述的都是些至关重要的科学问题,只是他不善辞令,未能博得听众的热烈称赞。

然而大家的评价还算不错。院长麦坎奇对道尔顿深感满意。

“道尔顿先生,我向您表示衷心的感谢。如果您能同意迁居曼彻斯特,前来我校任教,我们将非常高兴。”

“抱歉得很,我无法辞掉在坎达尔担任的教职。”

“我明白。这是您应尽的职责。不过。您也应该考虑一下自己的前途。要想从事创造性的工作,我们曼彻斯特的条件可要优越得多。”

“您讲的大概都是事实。不管怎样,对您提的这个建议,我一定要认真考虑。”

道尔顿在坎达尔又教了好几年书,终于在1793年迁居曼彻斯特。他随身带来了《气象观测与研究》一书的手稿。出版商佩斯维里对手稿深表赞赏。

在这本书中,道尔顿不仅描绘了气压计、湿度计、温度计以及其他一些仪器装置,阐述了多年积累的观测结果,而且还巧妙地分析了云的形成过程、蒸发过程、大气层降水量的分布、早上常刮北风的现象等。道尔顿的手稿很快就印了出来。专著受到了热烈欢迎。

道尔顿对新职十分惬意。除在新学院任教外,他还为私人补习功课,主要是讲授数学。

道尔顿来到曼彻斯特的第二年,就当选为文哲学会的会员。他经常参加学会召开的会议,听取会员们宣读的有关科研成果的报告。1794年秋,他做了一个论述色盲的报告。早在幼年时期,他就发觉弟弟乔纳森不能分辨颜色。

乔纳森有时把他们小时候搓着玩的红陀螺看成了绿陀螺,有一次竟把妹妹穿的一件崭新的绿外衣说成是红外衣。后来在坎达尔和曼彻斯特,道尔顿发现自己也有这种视力缺陷,只是不像弟弟那样严重。他仔细研究了这种现象,用各种颜色的小纸片做过几十次试验,先是按不同顺序把纸片排好,记下它们的颜色,然后对学生进行检查。道尔顿查出,他的学生有的完全没有辨色能力,有的往往认错颜色。他们不是把绿色看成红色,就是把红色说成绿色,也有的分不清蓝色和黄色。这种特殊的视力缺陷,就是现在我们所说的色盲症。

曼彻斯特真是进行科学工作的广阔天地:那里有不少藏书丰富的图书馆,有各种各样的学会和出版社。曼彻斯特还住着很多杰出的科学家。道尔顿可以和他们一起讨论自己正在钻研的问题,接受他们的指点,倾听他们的批评。他研究科学的兴趣越来越浓。没过多久他就看清了,学院的教师工作已在妨碍他从事的神圣的科研活动。岁月在飞速流逝,他却拿着粉笔和板擦,站在教室里的黑板旁,消磨掉宝贵的大好时光。可是挣钱糊口的事情也是非做不可的。能不能当一名专职的家庭教师呢?城里的殷实人家都乐意聘请家庭教师。在曼彻斯特市,人们久仰道尔顿的大名,相当敬重这位学者。富人们都把能请来道尔顿担任家庭教师看成是自己的伟大胜利。不妨试试看,不过教课一小时必须收费两个先令,少了不行。靠这么两先令,鞋匠皮特的寡妇和两个孩子能过活整整一个星期呢。诸位先生,谁想要约翰·道尔顿为您的孩子补习功课,就只好请您慷慨解囊!

1799年,道尔顿辞掉新学院的教职,在曼彻斯特当上薪金最高、也最受尊敬的家庭教师。这样,他的时间可以归自己掌握了。他在有钱人家教课,每天不过两个小时,下课后就去钻研科学。各种气体和混合气体逐渐引起了他的注意,因为空气就是一种混合气体。

“要想说明某种气体的性质,必须测出该气体的压力。这个道理也适用于混合气体。不过,混合气体中的每种气体的压力究竟多大呢?这些气体之间有没有什么联系呢?”道尔顿向他的朋友斯蒂芬斯解释他制订的研究计划时说道。

“这个问题提得很好。”斯蒂芬斯说。“你有没有怎样进行这项研究的具体设想?”

“如果能找到两种气体,其中的一种能够很容易从混合气体中分离出来,再分别测出混合气体和这一气体的压力,那么整个问题就会迎刃而解。

要做到这一点,当然还有其他途径。不过,还是让我们先来看看,这种实验到底会产生什么结果。”

实验得出了有趣的结果。盛在体积固定的容器中的气体,其压力恒定不变。然后,道尔顿向容器中放进第二种气体。这样形成的混合气体的压力随之增大。但总压力恰好等于两种气体分压力的总和。这两种气体各自的压力并无变化。