从小捣蛋到化学天才

丁品森

汉佛莱·戴维的大名，在科学领域无人不知。无论是医学使用的麻醉剂“笑气”——一氧化二氮，还是化学元素钠、镁、钙、锶、钡、硼的发现和提炼，抑或世界上第一盏矿工灯的发明，无不是他的功绩。而他对科学的最伟大贡献，还在于发现、培养了一代科学巨星——把电磁带给世界的法拉第。

然而出身寒微的戴维却是个辍学生。他幼年的调皮捣蛋曾让他的老师灰心丧气，但一次偶然的实验，却激发了他强烈的兴趣。从此发愤自学，敢为人先，成为了19世纪初英国最引人瞩目的科学家！

招老师厌弃的捣蛋鬼

19世纪初，英国伦敦的男女老少，都在热烈地谈论一颗冉冉升起的“新星”。街头广场，到处都张贴着关于他的海报。他，既不是芭蕾舞的名演员，也不是古典歌剧的独唱家，更不是文豪名流、王公贵族，而是出身贫寒、年仅24岁的青年教授汉佛莱·戴维。他在皇家学院所作的科学讲座，吸引了所有在场的听众，轰动了整个伦敦城。

1778年，戴维出生在康沃尔郡彭桑斯镇的一个木刻匠家里。彭桑斯镇傍靠迈克尔山，面临康沃尔海，是个风景十分迷人的好地方。小时候的戴维，跟他的伙伴们一样顽皮、散漫，成天在家乡的山水之间嬉戏玩耍，可以说是个不折不扣的淘气鬼。他5岁入学，是个让老师头疼不已的小捣蛋。他对学校里的功课丝毫不感兴趣，非常讨厌背诵古罗马诗人的作品，宁愿拿根钓鱼竿坐在河边钓鱼，或是背支猎枪到森林里去打鸟。他衣服的两个口袋，常常是一个装着钓鱼的器械，另一个装满了各种矿石，这是在离家不远的矿区拣的。有时玩儿得高兴，竟忘记了上课。在所有老师的眼里，他几乎没有任何可以称道的地方。

戴维的老师柯里顿更是一个脾气古怪、行为怪异的人，他特别嗜好揪孩子们的耳朵，戴维的耳朵就常常被他揪得火辣辣的，钻心的疼。有一次，柯里顿看见戴维的小耳朵上粘了一大块胶泥，就当众斥问他是怎么回事。不料戴维竟毫不畏惧地大声回答道：“报告老师，这是为了怕我的耳朵被你揪烂。”结果引得哄堂大笑，柯里顿也只能无奈地摇头叹气：“唉，这个小家伙将来不会有出息！”遭到这样的羞辱，戴维便干脆不去上学了，整天在康沃尔海边钓鱼，去迈克尔山上逮鸟，荒废了许多宝贵的时光。

但戴维有惊人的记忆力，别人讲过的故事或自己看过的书，他不但记得故事情节，还能生动地讲叙出来。每逢过节聚会，大人们都喜欢让他背诵诗歌，小伙伴们则求他讲故事，这无形中培养了他的口才，也培养了他热情、积极、独立、不盲从的个性。

后来，他勉强读完了小学，父亲就送他到彭赞斯城去读书，寄养在外祖父家。在城里有一件新鲜事吸引了他，那就是医师配制药物时物质所产生的各种奇异变化，这激起了他浓厚的兴趣。在强烈好奇心的驱使下，他时常偷偷地躲入顶楼，用碗、杯、碟作器具，学着做起实验来。尽管有时候在实验中惹了一些麻烦，遭到外祖父的严厉斥责，可他热衷于化学实验的爱好却丝毫没有减弱。

从玩实验开始的自学之路

1794年，戴维的父亲去世了，家境愈发陷入了困顿之中。为了谋生糊口，作为长子的戴维被送到当地一位名叫柏拉兹的医生那里当学徒。

这项工作虽说非常辛苦，但却很合戴维的志趣。他一方面充当医生的助手护理病人，学习行医的本领，另一方面则用溶解、蒸馏的方法配制药丸和药水，真正地开始了对化学实验仪器的操作。可在操作过程中他却屡屡出错，麻烦多多，到了这个时候，他才真正明白了自己知识的浅薄，于是便开始勤奋地学习，抓紧一切间隙认真阅读拉瓦锡的《化学概论》等著作。通过学习，他做实验的内容和目的都更加明确，只要是著作中讲过的实验，他都尽可能一一试着去做。凡是有关化学方面的书，他也都努力设法借来，如饥似渴地阅读。遇到学识渊博的人，他更是主动前去求教。

此时恰好有个叫格勒哥里·瓦特（蒸汽机发明者詹姆斯·瓦特的次子）的人来到彭赞斯考察，戴维闻讯后，立即登门拜访。瓦特很喜欢这个聪明好学的年轻人，总是热情地帮助他答疑释惑，因此戴维很快就与他交上了朋友。戴维在外科医生那儿遇到的各种难题，一到瓦特的手中，就都不费吹灰之力轻易解决了。见小瓦特的知识如此渊博，戴维不由暗自思忖：瓦特比自己大不了几岁，可他的知识视野却是那么开阔，自己与他相比，真可以说是天差地别，今后可再也不能像先前那样放任自流了！从此，戴维就好像变了一个人似的，迈克尔山上再也难觅他的足迹，淘气包俱乐部里再也难觅他的踪影。

他制订了一个周密的自学计划，把时间安排得满满当当。他给自己开列了这样一些自学的课目：神学；地理学；我的职业必读──植物学、药学、病理学、解剖学、外科学和化学；逻辑学；语言──英语、法语、拉丁语、希腊文、意大利文、西班牙文和希伯来文；物理学；力学；修辞和讲演术；历史和数学。这个计划似乎太庞大了，但是不必担心，因为戴维不仅天资聪颖，而且已经变得异常勤奋了。

他花了整整一年的时间，从算术的四则运算开始，把初等数学补习完毕。接着，他又钻研物理和化学。他早期的化学读物，是拉瓦锡的《化学原理》和尼可尔逊的《化学辞典》。前一本书以事实的充分和论证的精确著称，后一本书则汇集了许多化学方面的知识和观点。这些书为他引路，可他的头脑却并不受书本的束缚，他善于通过实验来判断和检验书本上的知识，来核对究竟是拉瓦锡的理论正确，还是尼可尔逊的看法有道理。因为没有人具体指导，他的化学实验常常引起爆炸，尽管柏拉兹医生老是为他的学徒捏着把汗，但是戴维始终没有因此而停止他边实验边读书的自学生涯。这样的学习方法，极大地提高了戴维的自学能力，不管是读什么书，也不管是多厚的书，他都能像读小说一样很快把它读完，而且大多能作出非常精准到位的理解。

读书和实验给戴维带来了无限的乐趣，他将此与在迈克尔山上的踯躅和在康沃尔海滨的漫游进行对比，从心底里感到知识山峰的奇幻奥秘和科学海洋的瑰丽魅力。于是他更下定了决心，一定要继续加快前进的步伐。正是因为有了这样的觉悟和决心，戴维不仅夺回了年幼时荒废了的时光，还从根本上改变了人们对他的看法。即便是他从前的那位柯里顿老师，也不得不承认自己过去对这个顽皮学生的预言是多么的主观臆断。

伦敦最受欢迎的科学明星

1798年，经瓦特介绍，戴维来到布里斯托尔，在贝多斯医生开设的气体疗病研究所实验室当管理员。这里的工作条件比柏拉兹诊所可好多了，戴维如鱼得水，开始了更大胆的实验。凡教科书上记载的化学物质的颜色、气味和味道，他都要复验一遍，对新发现的化学物品，他更是要闻一闻、尝一尝，以获取过硬的第一手资料。

在调制一氧化二氮时，他就一边做一边吸，好像厨师品尝所炒的菜那样，仔细体会切身的感受。结果他发现身体不仅未受到什么毒害，反而兴奋得禁不住手舞足蹈、哈哈大笑，而且连原来的牙痛病也根治了。就这样，他用他的实践推倒了前人强加给一氧化二氮的不实之词，并推荐给外科医生做麻醉药使用。从此，牙科和外科医生开始利用一氧化二氮做麻醉剂；马戏团的小丑也要在上场之前吸一点一氧化二氮，因为它对人的面部神经有奇异的作用，能使人产生意味不同的狂笑。一氧化二氮被人称为“笑气”而传播开来。除此之外，戴维还研究包括二氧化氮和一氧化碳在内的各种气体对人体所产生的生理作用。显然，研究这两种气体是十分危险的，但是戴维还是坚持做下去，并且鼓励他的弟弟约翰·戴维也来做这种冒险的实验。

戴维英勇无畏、大胆探索的事迹，随着他有趣而又著名的“笑气试验”，在英国乃至整个欧洲迅速传播开来。

不久，英国皇家学院院长郎福德伯爵将戴维请到伦敦。郎福德伯爵早闻戴维才干，但是他们第一次见面时，戴维穿得很破旧，神态也很拘谨，伦福德很失望。考虑到他很年轻，就委任他为化学助教，兼管实验室。不久戴维丰富的知识和高超的实验技术使伦福德意识到他最初的印象是个错觉，所以戴维到职后第6个星期就升任副教授，第二年又提为教授，成为第二任化学教授。

戴维一边在新设立的高级实验室里担任教授，一边在皇家科普协会主持科学演讲。在戴维生活的那个时代，化学家们都热衷于寻找这样一个问题的答案：我们这个千变万化的物质世界，究竟由多少种最简单的物质构成？对新鲜事物特别敏感的戴维自然也加入到了这样的行列之中。他尝试着用伏打电池来分解物质，可在电解苛性钾的水溶液时却屡遭失败，后来他改造电解熔融的苛性钾，也同样没有成功。于是他又改造伏打电池，制成了一个特大电池以得到强大的电流，实验终于获得成功：在阴极周围冒出水银般的小亮珠，有的立即燃烧，发出淡紫色的火焰，有的还因剧烈燃烧而爆炸，发出噼啪的声响。戴维得到了一种前所未有的白亮的东西，它可以用小刀轻易切开，投进一盆水里后，它会贴着水面冒出许多细小的气泡，吱吱作响，窜来窜去，化为一团银色的珠子，像是露珠在荷叶上来回滚动。戴维将电解池中的电流倒转了过来，仍然在阴极上发现银白色的颗粒，也能燃烧和爆炸。戴维看到了这一惊人的发现，欣喜若狂，竟然在屋子里跳了起来，把实验台上的玻璃器皿都震倒掉地，他还用力地捶了自己一拳，喊道：“戴维，你真棒！”他在自己的实验记录本上写下：“重要的实验，证明钾碱分解了。”他把笔一甩，本上流下了一大团墨迹。

就这样，新元素“钾”诞生了，紧接着他又马不停蹄地从土碱里电解出又一种白亮如银、柔软如蜡的新金属，戴维给它取名为“钠”。

由于戴维曾尝到过虚度光阴的苦恼，所以他工作起来总是争分夺秒，像一团烈火一般在燃烧。在实验室里，他常常一会儿安装仪器，一会儿又穿插着加热化学药品，往往在一天里同时进行数项试验。药品弄脏了他的衣服，他都忙得顾不上换洗。如有报告会等着他去参加，他便急急忙忙套上一件干净衣服去做演讲。回到实验室，他又接着工作。衣服套上一层又一层，戴维显得“胖”了起来。忽然有一天，他又变“瘦”了，那是他终于有时间彻底换洗一层又一层的衣服了。同事们因此打趣地说：“戴维在‘发胖，说明实验正在紧张地进行；他‘瘦了，就是说实验有了结果，告一段落啦！”

正因为戴维总是这样争分夺秒地不断求索，在实验过程中，还曾发生过意外爆炸，他的脸被炸伤，左眼也失明了，但他依然顽强地坚持着，直至最后的成功。在不到两年的时间里，他就连续向全世界宣告发现了7种新的化学元素，创造了发现化学元素的世界纪录。他说：“感谢上帝没有把我造就成一个灵巧的工匠。我的那些最重要的发现是受到失败的启发而获得的。”

惺惺相惜培养了法拉第

他的实验成果，也时常在科学讲座上宣讲，他从神秘的炼金家的哲人石，谈到拉瓦锡的天平，再谈到道尔顿的元素符号，其间还穿插着石蕊液由红变蓝、又由蓝变红的试验，同时更添加了钾和钠新奇特性的当场表演，像磁石吸引铁屑那样，将全场听众都牢牢地吸引住了。不管是教授学者还是华贵妇人、少爷小姐，他们全听得津津有味，如痴如醉。或时而惊讶，时而欢笑；或时而堕入疑问的云雾，时而又云开雾散，豁然开朗。演讲结束时，所有的人都会向他表示热烈的祝贺，请柬、名片、鲜花一齐涌向戴维。于是，在很短的时间内戴维就成了伦敦的名人，而且在伦敦城里，科学变得更加时髦起来。皇家学院成了英国科学研究的中心和讲演科学的重要场所。

听众的热情，给了戴维极大的鼓舞，他每天很早起床，早饭前2小时从事阅读和写作，上午10时进入实验室工作到下午4时，晚上还要作讲座或进行各种社交活动。他简直就像一台高速运转的机器，始终日复一日地坚持着，奋斗着。

炼金术的分析手段，拉瓦锡的天平，道尔顿的原子论，使化学成为科学，并由此取得了飞跃的发展。而戴维给化学引入了电的崭新手段，将电和化学有机结合起来，就更是给化学插上了腾飞的翅膀，使化学跃上了一个新的高度。当时的著名化学家柏采留斯、卡文迪许、盖·吕萨克和维勒等，也都跟着研究起化学跟电的结合来。戴维在与这些化学大师的赛跑中，继续以他力争上游的精神保持着领先的地位，成为19世纪初英国最引人注目的科学家。

除了上述在电化学方面取得的非凡成就外，他还在发明矿用安全灯、创制电弧灯等方面做出了巨大贡献。制作矿用安全灯时，他多次亲自深入最危险的矿区调查、示范。有人劝戴维保留这一发明的专利，但是他拒绝了，他郑重申明：“我相信我这样做是符合人道主义的。”由此可见他从事科研的目的。当然，戴维最大的贡献还在于他挖掘并培养了法拉第。

当人们惊叹于戴维敢于突破权威、尊重事实、富于创新的精神时，当科学讲座的听众们为戴维不断的发现所折服、嘘叹不已时，戴维的健康却在透支。疯狂地工作使他十分衰弱。一次他应邀到监狱考察流行的伤寒病，自己却受到了感染，在医院里几经抢救才渐渐恢复。这期间来探望的人络绎不绝，院方只好在大门口挂一个告示牌，每天公布戴维当天的病情。出院后戴维在家疗养。这一天他收到一封信和一本368页装帧精细的书，书的封面写着：戴维演讲录。书中却是手写体，还有许多精美的插图。信中写道：“我是印刷厂装订书的学徒，热爱科学，听过您的四次演讲。现将笔记整理呈上，作为圣诞节的礼物。如能蒙您提携，改变我目前的处境，将不胜感激。——法拉第”。

原来出身贫寒的法拉第，除了阅读、写作和算术等课程外，没有受到正规的教育。13岁开始，他在一个装订商门下当学徒。法拉第几乎阅读了送到这家店铺装订的所有科学书籍，其中包括《大英百科全书》的电学部分。他还用节省下来的零用钱买了一些便宜的仪器和药品，做起化学实验来。在他一位并不富裕的哥哥的资助下，法拉第听了戴维的讲座，他感到很受激励，便精心整理了听课笔记，拿出他装订书的绝活，于是有了呈现在戴维眼前的这本装帧精细的《戴维演讲录》。

戴维看了感慨万端，联想到自己的身世，他马上给法拉第写信，约他一个月后会面。

由于戴维的帮助，法拉第来到了皇家科普协会实验室，由一个贫穷的订书工变成戴维的助手。虽然有很多清理和洗刷仪器等勤杂工作，法拉第却能耳濡目染戴维和他的助手们有关科学的谈论以及他们的实验过程，他感到很高兴。戴维很快就看出了法拉第的才能，逐渐放手让他多参与实验甚至独立工作。

1813年秋天，戴维带着法拉第到欧洲去旅行兼学术访问，历时一年半。法拉第作为助手和侍从要为戴维夫妇做很多服务，但他却有机会结识了许多著名的科学家，如安培、切夫路尔、盖·吕萨克和伏特，聆听他们的演讲和谈话，了解他们的科学研究活动，开阔了科学视野。正如熟悉法拉第的英国化学家武拉斯顿所说：“法拉第的大学是欧洲，他的老师乃是他所服侍的主人——戴维，以及由于戴维的名气而使法拉第得以结识的那些杰出的科学家。”

在同戴维一起工作的几年中，法拉第发表的论文几乎涉及化学的各个领域。他成功地获得了液态氯；较早地冶炼出不锈钢；研究了银化合物与氨的反应；分离出多种有机物，其中最重要的是苯；发现了电解当量定律。当然法拉第最伟大的贡献是在物理学的电磁学方面，他通过实验发现了发电机和电动机的全部原理，极大地推动了社会的进步。他因此可以与伽利略、牛顿、麦克斯韦和爱因斯坦齐名。

1816年法拉第开始在英国皇家学院举办了一系列的讲演，取得了辉煌的成功。1825年他接替戴维当了实验室主任。随着法拉第的声誉日高，人们常说：“戴维最伟大的发现是发现了法拉第。”尽管这样的戏言使戴维对法拉第产生了嫉妒，曾反对法拉第当选为英国皇家学会的会员，但法拉第一生中还是一直对自己的恩师怀着敬重和感激之情。直到晚年，他还经常指着墙上戴维的画像颤抖地说：“这是一位伟大的人物哟！”

（摘自《科学24小时》2012年第11期）

责编：徐艳兰