第九章 威力巨大的原子
首先发现原子有三个特点--即小、多、实际上不可毁灭--以及一切事物都是由原子组成的,不是你也许会以为的安托万-洛朗·拉瓦锡,甚至不是亨利·卡文迪许或汉弗莱·戴维,而是一名业余的、没有受过多少教育的英国贵格会教徒,名叫约翰·道尔顿发现的,我们在第七章里第一次提到过他的名字。
道尔顿的故乡位于英国湖泊地区边缘,离科克默思不远。他1766年生于一个贫苦而虔诚的贵格会织布工家庭。(4年以后,诗人威廉·华兹华斯也来到科克默思。)他是个聪明过人的学生--他确实聪明,12岁的小小年纪就当上了当地贵格会学校的校长。这也许说明了道尔顿的早熟,也说明了那所学校的状况,也许什么也说明不了。我们从他的日记里知道,大约这时候他正在阅读牛顿的《原理》--还是拉丁文原文的--和别的具有类似挑战性的著作。到了15岁,他一方面继续当校长,一方面在附近的肯达尔镇找了个工作;10年以后,他迁往曼彻斯特,在他生命的最后50年里几乎没有挪动过。在曼彻斯特,他成了一股智力旋风,出书呀,写论文呀,内容涉及从气象学到语法。他患有色盲,在很长时间里色盲被称做道尔顿症,因为他从事这方面的研究。但是,是1808年出版的一本名叫《化学哲学的新体系》的厚书,终于使他出了名。
在该书只有4页的短短的一章里(该书共有900多页),学术界人士第一次接触到了近乎现代概念的原子。道尔顿的见解很简单:在一切物质的基部,都是极其微小而又不可还原的粒子。quot;创造或毁灭一个氢粒子,也许就像向太阳系引进一颗新的行星或毁灭一颗业已存在的行星那样不可能。quot;他写道。
无论是原子的概念,还是quot;原子quot;这个词本身,都称不上是新鲜事。二者都是古希腊人发明的。道尔顿的贡献在于,他考虑了这些原子的相对大小和性质,以及它们的结合方法。
例如,他知道氢是最轻的元素,因此他给出的原子量是1。他还认为水由七份氧和一份氢组成,因此他给氧的原子量是7。通过这种办法,他就能得出已知元素的相对重量。他并不总是十分准确--氧的原子量实际上是16,不是7,但这个原理是很合理的,成了整个现代化学以及许多其他科学的基础。
这项成就使道尔顿闻名遐迩--即使是以一种英国贵格会式的低调。1826年,法国化学家P.J.佩尔蒂埃来到曼彻斯特,想会一会这位原子英雄。佩尔蒂埃以为他属于哪个大机构,因此,当他发现道尔顿在小巷里的一所小学教孩子们基础算术的时候,不由得大吃一惊。
据科学史家E.J.霍姆亚德说,佩尔蒂埃一见到这位大人物顿时不知所措,结结巴巴地说:quot;请问,这位是道尔顿先生吗?quot;因为他无法相信自己的眼睛,这位欧洲赫赫有名的化学家竟然在教小孩子加减乘除。quot;没错儿,quot;那位贵格会教徒干巴巴地说,quot;请坐,让我先教会孩子这道算术题。quot;
虽然道尔顿想要远离一切荣誉,但他仍违心地当选为皇家学会会员,捧回一大堆奖章,获得一笔可观的政府退休金。他1844年去世的时候,40000人出来瞻仰他的棺木,送葬队伍长达3公里多。他在《英国人名词典》中的条目是字数最多的之一,在19世纪的科学界人士当中,论长度只有达尔文和莱尔能与之相比。
在道尔顿提出他的见解以后的一个世纪时间里,它仍然完全是一种假说。一些杰出的科学家--尤其是奥地利物理学家恩斯特·马赫,声速单位就是以他的名字命名的--还压根儿怀疑原子是不是存在。quot;原子看不见摸不着......它们是脑子想像出来的东西。quot;他写道。
尤其在