從小搗蛋到化學天才

丁品森

漢佛萊·戴維的大名，在科學領域無人不知。無論是醫學使用的麻醉劑“笑氣”——一氧化二氮，還是化學元素鈉、鎂、鈣、鍶、鋇、硼的發現和提煉，抑或世界上第一盞礦工燈的發明，無不是他的功績。而他對科學的最偉大貢獻，還在于發現、培養了一代科學巨星——把電磁帶給世界的法拉第。

然而出身寒微的戴維卻是個輟學生。他幼年的調皮搗蛋曾讓他的老師灰心喪氣，但一次偶然的實驗，卻激發了他強烈的興趣。從此發憤自學，敢為人先，成為了19世紀初英國最引人矚目的科學家！

招老師厭棄的搗蛋鬼

19世紀初，英國倫敦的男女老少，都在熱烈地談論一顆冉冉升起的“新星”。街頭廣場，到處都張貼著關于他的海報。他，既不是芭蕾舞的名演員，也不是古典歌劇的獨唱家，更不是文豪名流、王公貴族，而是出身貧寒、年僅24歲的青年教授漢佛萊·戴維。他在皇家學院所作的科學講座，吸引了所有在場的聽眾，轟動了整個倫敦城。

1778年，戴維出生在康沃爾郡彭桑斯鎮的一個木刻匠家里。彭桑斯鎮傍靠邁克爾山，面臨康沃爾海，是個風景十分迷人的好地方。小時候的戴維，跟他的伙伴們一樣頑皮、散漫，成天在家鄉的山水之間嬉戲玩耍，可以說是個不折不扣的淘氣鬼。他5歲入學，是個讓老師頭疼不已的小搗蛋。他對學校里的功課絲毫不感興趣，非常討厭背誦古羅馬詩人的作品，寧愿拿根釣魚竿坐在河邊釣魚，或是背支獵槍到森林里去打鳥。他衣服的兩個口袋，常常是一個裝著釣魚的器械，另一個裝滿了各種礦石，這是在離家不遠的礦區揀的。有時玩兒得高興，竟忘記了上課。在所有老師的眼里，他幾乎沒有任何可以稱道的地方。

戴維的老師柯里頓更是一個脾氣古怪、行為怪異的人，他特別嗜好揪孩子們的耳朵，戴維的耳朵就常常被他揪得火辣辣的，鉆心的疼。有一次，柯里頓看見戴維的小耳朵上粘了一大塊膠泥，就當眾斥問他是怎么回事。不料戴維竟毫不畏懼地大聲回答道：“報告老師，這是為了怕我的耳朵被你揪爛。”結果引得哄堂大笑，柯里頓也只能無奈地搖頭嘆氣：“唉，這個小家伙將來不會有出息！”遭到這樣的羞辱，戴維便干脆不去上學了，整天在康沃爾海邊釣魚，去邁克爾山上逮鳥，荒廢了許多寶貴的時光。

但戴維有驚人的記憶力，別人講過的故事或自己看過的書，他不但記得故事情節，還能生動地講敘出來。每逢過節聚會，大人們都喜歡讓他背誦詩歌，小伙伴們則求他講故事，這無形中培養了他的口才，也培養了他熱情、積極、獨立、不盲從的個性。

后來，他勉強讀完了小學，父親就送他到彭贊斯城去讀書，寄養在外祖父家。在城里有一件新鮮事吸引了他，那就是醫師配制藥物時物質所產生的各種奇異變化，這激起了他濃厚的興趣。在強烈好奇心的驅使下，他時常偷偷地躲入頂樓，用碗、杯、碟作器具，學著做起實驗來。盡管有時候在實驗中惹了一些麻煩，遭到外祖父的嚴厲斥責，可他熱衷于化學實驗的愛好卻絲毫沒有減弱。

從玩實驗開始的自學之路

1794年，戴維的父親去世了，家境愈發陷入了困頓之中。為了謀生糊口，作為長子的戴維被送到當地一位名叫柏拉茲的醫生那里當學徒。

這項工作雖說非常辛苦，但卻很合戴維的志趣。他一方面充當醫生的助手護理病人，學習行醫的本領，另一方面則用溶解、蒸餾的方法配制藥丸和藥水，真正地開始了對化學實驗儀器的操作。可在操作過程中他卻屢屢出錯，麻煩多多，到了這個時候，他才真正明白了自己知識的淺薄，于是便開始勤奮地學習，抓緊一切間隙認真閱讀拉瓦錫的《化學概論》等著作。通過學習，他做實驗的內容和目的都更加明確，只要是著作中講過的實驗，他都盡可能一一試著去做。凡是有關化學方面的書，他也都努力設法借來，如饑似渴地閱讀。遇到學識淵博的人，他更是主動前去求教。

此時恰好有個叫格勒哥里·瓦特（蒸汽機發明者詹姆斯·瓦特的次子）的人來到彭贊斯考察，戴維聞訊后，立即登門拜訪。瓦特很喜歡這個聰明好學的年輕人，總是熱情地幫助他答疑釋惑，因此戴維很快就與他交上了朋友。戴維在外科醫生那兒遇到的各種難題，一到瓦特的手中，就都不費吹灰之力輕易解決了。見小瓦特的知識如此淵博，戴維不由暗自思忖：瓦特比自己大不了幾歲，可他的知識視野卻是那么開闊，自己與他相比，真可以說是天差地別，今后可再也不能像先前那樣放任自流了！從此，戴維就好像變了一個人似的，邁克爾山上再也難覓他的足跡，淘氣包俱樂部里再也難覓他的蹤影。

他制訂了一個周密的自學計劃，把時間安排得滿滿當當。他給自己開列了這樣一些自學的課目：神學；地理學；我的職業必讀──植物學、藥學、病理學、解剖學、外科學和化學；邏輯學；語言──英語、法語、拉丁語、希臘文、意大利文、西班牙文和希伯來文；物理學；力學；修辭和講演術；歷史和數學。這個計劃似乎太龐大了，但是不必擔心，因為戴維不僅天資聰穎，而且已經變得異常勤奮了。

他花了整整一年的時間，從算術的四則運算開始，把初等數學補習完畢。接著，他又鉆研物理和化學。他早期的化學讀物，是拉瓦錫的《化學原理》和尼可爾遜的《化學辭典》。前一本書以事實的充分和論證的精確著稱，后一本書則匯集了許多化學方面的知識和觀點。這些書為他引路，可他的頭腦卻并不受書本的束縛，他善于通過實驗來判斷和檢驗書本上的知識，來核對究竟是拉瓦錫的理論正確，還是尼可爾遜的看法有道理。因為沒有人具體指導，他的化學實驗常常引起爆炸，盡管柏拉茲醫生老是為他的學徒捏著把汗，但是戴維始終沒有因此而停止他邊實驗邊讀書的自學生涯。這樣的學習方法，極大地提高了戴維的自學能力，不管是讀什么書，也不管是多厚的書，他都能像讀小說一樣很快把它讀完，而且大多能作出非常精準到位的理解。

讀書和實驗給戴維帶來了無限的樂趣，他將此與在邁克爾山上的躑躅和在康沃爾海濱的漫游進行對比，從心底里感到知識山峰的奇幻奧秘和科學海洋的瑰麗魅力。于是他更下定了決心，一定要繼續加快前進的步伐。正是因為有了這樣的覺悟和決心，戴維不僅奪回了年幼時荒廢了的時光，還從根本上改變了人們對他的看法。即便是他從前的那位柯里頓老師，也不得不承認自己過去對這個頑皮學生的預言是多么的主觀臆斷。

倫敦最受歡迎的科學明星

1798年，經瓦特介紹，戴維來到布里斯托爾，在貝多斯醫生開設的氣體療病研究所實驗室當管理員。這里的工作條件比柏拉茲診所可好多了，戴維如魚得水，開始了更大膽的實驗。凡教科書上記載的化學物質的顏色、氣味和味道，他都要復驗一遍，對新發現的化學物品，他更是要聞一聞、嘗一嘗，以獲取過硬的第一手資料。

在調制一氧化二氮時，他就一邊做一邊吸，好像廚師品嘗所炒的菜那樣，仔細體會切身的感受。結果他發現身體不僅未受到什么毒害，反而興奮得禁不住手舞足蹈、哈哈大笑，而且連原來的牙痛病也根治了。就這樣，他用他的實踐推倒了前人強加給一氧化二氮的不實之詞，并推薦給外科醫生做麻醉藥使用。從此，牙科和外科醫生開始利用一氧化二氮做麻醉劑；馬戲團的小丑也要在上場之前吸一點一氧化二氮，因為它對人的面部神經有奇異的作用，能使人產生意味不同的狂笑。一氧化二氮被人稱為“笑氣”而傳播開來。除此之外，戴維還研究包括二氧化氮和一氧化碳在內的各種氣體對人體所產生的生理作用。顯然，研究這兩種氣體是十分危險的，但是戴維還是堅持做下去，并且鼓勵他的弟弟約翰·戴維也來做這種冒險的實驗。

戴維英勇無畏、大膽探索的事跡，隨著他有趣而又著名的“笑氣試驗”，在英國乃至整個歐洲迅速傳播開來。

不久，英國皇家學院院長郎福德伯爵將戴維請到倫敦。郎福德伯爵早聞戴維才干，但是他們第一次見面時，戴維穿得很破舊，神態也很拘謹，倫福德很失望。考慮到他很年輕，就委任他為化學助教，兼管實驗室。不久戴維豐富的知識和高超的實驗技術使倫福德意識到他最初的印象是個錯覺，所以戴維到職后第6個星期就升任副教授，第二年又提為教授，成為第二任化學教授。

戴維一邊在新設立的高級實驗室里擔任教授，一邊在皇家科普協會主持科學演講。在戴維生活的那個時代，化學家們都熱衷于尋找這樣一個問題的答案：我們這個千變萬化的物質世界，究竟由多少種最簡單的物質構成？對新鮮事物特別敏感的戴維自然也加入到了這樣的行列之中。他嘗試著用伏打電池來分解物質，可在電解苛性鉀的水溶液時卻屢遭失敗，后來他改造電解熔融的苛性鉀，也同樣沒有成功。于是他又改造伏打電池，制成了一個特大電池以得到強大的電流，實驗終于獲得成功：在陰極周圍冒出水銀般的小亮珠，有的立即燃燒，發出淡紫色的火焰，有的還因劇烈燃燒而爆炸，發出噼啪的聲響。戴維得到了一種前所未有的白亮的東西，它可以用小刀輕易切開，投進一盆水里后，它會貼著水面冒出許多細小的氣泡，吱吱作響，竄來竄去，化為一團銀色的珠子，像是露珠在荷葉上來回滾動。戴維將電解池中的電流倒轉了過來，仍然在陰極上發現銀白色的顆粒，也能燃燒和爆炸。戴維看到了這一驚人的發現，欣喜若狂，竟然在屋子里跳了起來，把實驗臺上的玻璃器皿都震倒掉地，他還用力地捶了自己一拳，喊道：“戴維，你真棒！”他在自己的實驗記錄本上寫下：“重要的實驗，證明鉀堿分解了。”他把筆一甩，本上流下了一大團墨跡。

就這樣，新元素“鉀”誕生了，緊接著他又馬不停蹄地從土堿里電解出又一種白亮如銀、柔軟如蠟的新金屬，戴維給它取名為“鈉”。

由于戴維曾嘗到過虛度光陰的苦惱，所以他工作起來總是爭分奪秒，像一團烈火一般在燃燒。在實驗室里，他常常一會兒安裝儀器，一會兒又穿插著加熱化學藥品，往往在一天里同時進行數項試驗。藥品弄臟了他的衣服，他都忙得顧不上換洗。如有報告會等著他去參加，他便急急忙忙套上一件干凈衣服去做演講。回到實驗室，他又接著工作。衣服套上一層又一層，戴維顯得“胖”了起來。忽然有一天，他又變“瘦”了，那是他終于有時間徹底換洗一層又一層的衣服了。同事們因此打趣地說：“戴維在‘發胖，說明實驗正在緊張地進行；他‘瘦了，就是說實驗有了結果，告一段落啦！”

正因為戴維總是這樣爭分奪秒地不斷求索，在實驗過程中，還曾發生過意外爆炸，他的臉被炸傷，左眼也失明了，但他依然頑強地堅持著，直至最后的成功。在不到兩年的時間里，他就連續向全世界宣告發現了7種新的化學元素，創造了發現化學元素的世界紀錄。他說：“感謝上帝沒有把我造就成一個靈巧的工匠。我的那些最重要的發現是受到失敗的啟發而獲得的。”

惺惺相惜培養了法拉第

他的實驗成果，也時常在科學講座上宣講，他從神秘的煉金家的哲人石，談到拉瓦錫的天平，再談到道爾頓的元素符號，其間還穿插著石蕊液由紅變藍、又由藍變紅的試驗，同時更添加了鉀和鈉新奇特性的當場表演，像磁石吸引鐵屑那樣，將全場聽眾都牢牢地吸引住了。不管是教授學者還是華貴婦人、少爺小姐，他們全聽得津津有味，如癡如醉。或時而驚訝，時而歡笑；或時而墮入疑問的云霧，時而又云開霧散，豁然開朗。演講結束時，所有的人都會向他表示熱烈的祝賀，請柬、名片、鮮花一齊涌向戴維。于是，在很短的時間內戴維就成了倫敦的名人，而且在倫敦城里，科學變得更加時髦起來。皇家學院成了英國科學研究的中心和講演科學的重要場所。

聽眾的熱情，給了戴維極大的鼓舞，他每天很早起床，早飯前2小時從事閱讀和寫作，上午10時進入實驗室工作到下午4時，晚上還要作講座或進行各種社交活動。他簡直就像一臺高速運轉的機器，始終日復一日地堅持著，奮斗著。

煉金術的分析手段，拉瓦錫的天平，道爾頓的原子論，使化學成為科學，并由此取得了飛躍的發展。而戴維給化學引入了電的嶄新手段，將電和化學有機結合起來，就更是給化學插上了騰飛的翅膀，使化學躍上了一個新的高度。當時的著名化學家柏采留斯、卡文迪許、蓋·呂薩克和維勒等，也都跟著研究起化學跟電的結合來。戴維在與這些化學大師的賽跑中，繼續以他力爭上游的精神保持著領先的地位，成為19世紀初英國最引人注目的科學家。

除了上述在電化學方面取得的非凡成就外，他還在發明礦用安全燈、創制電弧燈等方面做出了巨大貢獻。制作礦用安全燈時，他多次親自深入最危險的礦區調查、示范。有人勸戴維保留這一發明的專利，但是他拒絕了，他鄭重申明：“我相信我這樣做是符合人道主義的。”由此可見他從事科研的目的。當然，戴維最大的貢獻還在于他挖掘并培養了法拉第。

當人們驚嘆于戴維敢于突破權威、尊重事實、富于創新的精神時，當科學講座的聽眾們為戴維不斷的發現所折服、噓嘆不已時，戴維的健康卻在透支。瘋狂地工作使他十分衰弱。一次他應邀到監獄考察流行的傷寒病，自己卻受到了感染，在醫院里幾經搶救才漸漸恢復。這期間來探望的人絡繹不絕，院方只好在大門口掛一個告示牌，每天公布戴維當天的病情。出院后戴維在家療養。這一天他收到一封信和一本368頁裝幀精細的書，書的封面寫著：戴維演講錄。書中卻是手寫體，還有許多精美的插圖。信中寫道：“我是印刷廠裝訂書的學徒，熱愛科學，聽過您的四次演講。現將筆記整理呈上，作為圣誕節的禮物。如能蒙您提攜，改變我目前的處境，將不勝感激。——法拉第”。

原來出身貧寒的法拉第，除了閱讀、寫作和算術等課程外，沒有受到正規的教育。13歲開始，他在一個裝訂商門下當學徒。法拉第幾乎閱讀了送到這家店鋪裝訂的所有科學書籍，其中包括《大英百科全書》的電學部分。他還用節省下來的零用錢買了一些便宜的儀器和藥品，做起化學實驗來。在他一位并不富裕的哥哥的資助下，法拉第聽了戴維的講座，他感到很受激勵，便精心整理了聽課筆記，拿出他裝訂書的絕活，于是有了呈現在戴維眼前的這本裝幀精細的《戴維演講錄》。

戴維看了感慨萬端，聯想到自己的身世，他馬上給法拉第寫信，約他一個月后會面。

由于戴維的幫助，法拉第來到了皇家科普協會實驗室，由一個貧窮的訂書工變成戴維的助手。雖然有很多清理和洗刷儀器等勤雜工作，法拉第卻能耳濡目染戴維和他的助手們有關科學的談論以及他們的實驗過程，他感到很高興。戴維很快就看出了法拉第的才能，逐漸放手讓他多參與實驗甚至獨立工作。

1813年秋天，戴維帶著法拉第到歐洲去旅行兼學術訪問，歷時一年半。法拉第作為助手和侍從要為戴維夫婦做很多服務，但他卻有機會結識了許多著名的科學家，如安培、切夫路爾、蓋·呂薩克和伏特，聆聽他們的演講和談話，了解他們的科學研究活動，開闊了科學視野。正如熟悉法拉第的英國化學家武拉斯頓所說：“法拉第的大學是歐洲，他的老師乃是他所服侍的主人——戴維，以及由于戴維的名氣而使法拉第得以結識的那些杰出的科學家。”

在同戴維一起工作的幾年中，法拉第發表的論文幾乎涉及化學的各個領域。他成功地獲得了液態氯；較早地冶煉出不銹鋼；研究了銀化合物與氨的反應；分離出多種有機物，其中最重要的是苯；發現了電解當量定律。當然法拉第最偉大的貢獻是在物理學的電磁學方面，他通過實驗發現了發電機和電動機的全部原理，極大地推動了社會的進步。他因此可以與伽利略、牛頓、麥克斯韋和愛因斯坦齊名。

1816年法拉第開始在英國皇家學院舉辦了一系列的講演，取得了輝煌的成功。1825年他接替戴維當了實驗室主任。隨著法拉第的聲譽日高，人們常說：“戴維最偉大的發現是發現了法拉第。”盡管這樣的戲言使戴維對法拉第產生了嫉妒，曾反對法拉第當選為英國皇家學會的會員，但法拉第一生中還是一直對自己的恩師懷著敬重和感激之情。直到晚年，他還經常指著墻上戴維的畫像顫抖地說：“這是一位偉大的人物喲！”

（摘自《科學24小時》2012年第11期）

責編：徐艷蘭