被冷落的假说

李冬子

“在同温同压下，相同体积的任何气体含有相同的分子数。”

这是高一化学的第一课，也就是著名的阿伏伽德罗定律（Avogadro's Hypothesis），这一定律基于的理论基础，便是同样由阿伏伽德罗所提出的分子假说。然而，正像大多数真理被发现时都会经历一番艰难险阻那样，阿伏伽德罗的分子假说在刚提出之时，并未获得科学界的认可。

半路出家

1776年8月9日，阿莫迪欧·阿伏伽德罗（Amedeo Avogadro）出生于意大利西北部皮埃蒙特大区的首府都灵当地一个望族家中。他的父亲名叫菲立波，曾担任过萨福伊王国的最高法院法官。

伴随这样的家庭背景下成长的阿伏伽德罗，无疑被家里抱有很高的期望。读法律系，成为一名法官，再像父亲那样步入最高法院，这条路对阿伏伽德罗来说似乎天经地义。

1792年，菲立波心中的大石终于落地。年仅16岁的阿伏伽德罗正如他的愿望那样，考入了都灵大学，修读法学，并且成绩优异。又过了几年，阿伏伽德罗取得了法学博士学位，开始从事律师工作，一切都顺理成章。

令人意想不到的是，就在阿伏伽德罗的人生看似已尘埃落定之时，长期以来隐藏于他心中的对物理的浓厚兴趣却开始蠢蠢欲动，他开始学习数学和物理学。

阿伏伽德罗的科研生涯就此开始。

学术争论

每一个学过化学的人都不会不知道阿伏伽德罗常量。因此根本无需论证，半路出家的阿伏伽德罗在科学史中占据着重要的地位。

然而，他那著名的分子假说和与之一起被提出的定律却曾遭遇长久的冷落。

这个假说是根据约瑟夫·路易·盖-吕萨克（Joseph Louis Gay-Lussac）在1 809年发表的气体化合体积定律加以发展而形成的。

就在1808年，也就是英国化学家约翰·道尔顿（John Dalton）正式发表科学原子论的第二年，法国化学家盖一吕萨克在研究各种气体在化学反应中体积变化的关系时发现，参加同一反应的各种气体，在同温同压下，其体积成简单的整数比——这就是著名的气体化合体积实验定律。盖一吕萨克将自己的化学实验结果与原子论相对照，结果发现原子论中，化学反应中各种原子以简单数目相结合的这一观点可由自己的实验而得到支持，于是便提出了一个新的假说：在同温同压下，相同体积的不同气体含有相同数目的原子。

盖-吕萨克认为这一假说是对道尔顿原子论的支持和发展，并为此而高兴。然而道尔顿并不这么想。

他认为不同元素的原子大小不会一样，其质量也不一样，因而相同体积的不同气体不可能含有相同数目的原子。

盖-吕萨克坚持自己的实验是精确的，不接受道尔顿的指责，于是双方展开了一场激烈的学术争论。作为欧洲两名同时颇有名气的化学家，他们之间的争论，没有哪名化学家胆敢轻易表态。

甚至在化学界很有威望的瑞典化学家贝采里乌斯（Jons Jakob Berzelius）也在私下表示，看不出他们各自理论的孰是孰非。

就在这时，转机出现了。作为物理学教授的阿伏伽德罗对这场不相上下的学术争论产生了兴趣。他开始仔细考察盖一吕萨克和道尔顿的气体实验，并关注他们的争论进展。然后，阿伏伽德罗发现了矛盾的焦点。

1811年，一篇名为《原子相对质量的测定方法及原子进入化合物的数目比例的确定》的论文被写就。

这篇论文直接表明，其观点来源于盖-吕萨克的气体实验，接着明确提出了分子的概念，认为，单质或化合物在游离状态下能够独立存在的最小质点称作分子，单质分子由多个原子组成。

他还在论文中修正了盖一吕萨克的假说，提出：“在同温同压下，相同体积的不同气体具有相同数目的分子。”

正是这“原子”到“分子”的一词之改，成就了阿伏伽德罗假说。

50年的冷遇

之所以引进分子的概念，是因为道尔顿的原子概念与实验事实发生了矛盾，必须用新的假说来解决这一矛盾，阿伏伽德罗这样解释。

“总之，读完这篇文章，我们就会注意到，我们的结果和道尔顿的结果之间有很多相同之点，道尔顿仅仅被一些不全面的看法所束缚。这样一致性证明我们的假说就是道尔顿体系，只不过我们所做的，是从它与盖-吕萨克所确定的一般事实之间的联系出发，补充了一些精确的方法而已。”

然而，在阿伏伽德罗提出分子论后，这一理论却遭到了冷遇，论文没有引起任何反响。3年后的1814年，他又发表了第二篇论文，继续阐述他的分子假说，却再次石沉大海。1821年，阿伏伽德罗关于分子假说的第三篇论文发表，依然未被学界认可。

“我是第一个注意到盖一吕萨克气体实验定律可以用来测定分子量的人，而且也是第一个注意到它对道尔顿的原子论具有意义的人。沿着这种途径，我得出了气体结构的假说，它在相当大程度上简化了盖一吕萨克定律的应用，”在第三篇论文中，阿伏伽德罗在讲述分子假说外，还如此感慨，“在物理学家和化学家深入地研究原子论和分子假说之后，正如我所预言，它将要成为整个化学的基础和使化学这门科学日益完善的源泉。”

再三的努力未能让阿伏伽德罗如愿，直到他1856年逝世，分子假说仍然未被大多数化学家所承认。

由于分子的存在不被承认，化合物的原子组成难以确定，原子量的测定和数据呈现一片混乱，难以统一。化学家们自行其是，有人将碳的原子量定为6，有人定其为12，有人将水的化学式写成HO，也有人将其写成H₂O……

1860年，是阿伏伽德罗去世的第4个年头。也就是在这一年里，意大利化学家坎尼扎罗（Cannizzaro）在一次国际化学会议上慷慨陈词，声言他的意大利同胞阿佛加德罗在半个世纪以前已经解决了原子量的确定问题。坎尼扎罗以充分的论据、清晰的条理，很快使大多数化学家知晓了阿伏伽德罗假说的正确性。

阿伏伽德罗的分子假说提出将近50年后，终于得到认可，化学式、化学分析方面的混乱局面由此得以平息。