中外科学家发明家丛书:阿伦尼乌斯 (二)
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中外科学家发明家丛书:阿伦尼乌斯 (二) 发布于:2012/05/03
    二、大学时代
      一年级大学生在课余时间都是无忧无虑地从事各种文娱活动。乌普萨拉 大学中有好几个学生同乡会,每个同乡会都属于一定地区,会员都是来自该 地区的。斯万特是乌普兰人,所以乌普兰同乡会便接纳他为会员。由于斯万 特性格活泼,头脑机敏,很快就得到同乡们的爱戴,并被选入同乡联合会的 理事会。次年,他就成为乌普兰同乡会的领导人了。斯万特在各方面的表现 都是出色的;同时,他也懂得大学的各种娱乐活动。第三学期之后,他就顺 利地通过了规定在第四学期之后才进行的一切考试。现在,他需要等到下一 年才能选择专业和着手研究他所爱好的科学。       “我知道,即使在这里你也不会浪费时间,不过,最好你还是到巴黎去。” 父亲说道,“这是我对于你的学习成绩的奖励”。       “是的,我通过了一切考试,并且已经选定自己将来的专业,那就是物 理,我马上准备入学考试。”斯万特说道。       “很好,但是,你要先去巴黎。你要学会用法语,一个有学问的人至少 应该掌握法语、英语和德语。”      在这之前,斯万特已经能够熟练地使用四种语言,即瑞典语、法语、德 语和英语交谈和书写了。在法语课上,他了解到法国的许多情况,所以渴望 能看到巴黎。现在,他的这个希望就要实现了!      但是,这种令人神往的旅行并没有持续多久,斯万特又回到乌普萨拉来 了。他顺利地通过了入学考试,此刻,他该着手钻研物理学了。斯万特非常 清楚地懂得,物理学家也应该具备与本门学科有关的各种学科的知识,所以 他经常去听达乌格教授的数学课和克莱夫教授 (瑞典化学家,乌普萨拉大学 教授,在化学方面最初是研究铂和氯,他用光谱分析方法研究稀土元素,发 现了钬、铥、饵,研究过钪的性质和许多萘化合物)。克莱夫的教学水平没 有使阿伦尼乌斯满足,后来阿伦尼乌斯写道,从他那里“从来也没有听到关 于门捷列夫周期律的支言片语,而周期律却已存在十年有余了”。      1881年,他出色地通过了考试,随即着手准备学位论文。天文学、气象 学都提出了有趣而引人入胜的课题,但是,他最感兴趣的还是与电学有关的 问题。       “电的能量是无穷无尽的,所以我请求您允许我选这方面的题目,例如 电流的现象和导电性”。斯万特向塔伦教授提出请求。       “阿伦尼乌斯先生,您知道,在我的实验室中仅仅研究光谱分析问题”, 教授冷淡地打断了他的话。“我想您也清楚,迄今为止,这一领域里除我之 外任何人也没有研究过,这里还有很多工作需要去做,请选一个与光谱分析 课题有关的题目吧,那时,您就会得到进行研究工作的一切条件了。”      但是,阿伦尼乌斯的兴趣远不在光谱分析方面,所以他没有别的出路, 只好和同行们告别,前往斯德哥尔摩,到在电学领域进行研究工作的艾伦德 教授那里去。      艾伦德教授很快就肯定了这位新的见习生的知识和特殊才能,派他充当 自己的第一助手。斯万特在教授讲课时协助他进行复杂的实验。此外,斯万 特还进行了与艾伦德的科学研究有关的某些测量工作。余下的时间,他可以 从事独立的研究。      物理实验室不大,由于仪器多,显得地方很狭窄。在这里工作的,除了 阿伦尼乌斯外,还有两个年轻的物理学家:苗比乌斯和霍勉。斯万特的快活 幽默、平易近人和热爱生活,很投他们的心意。不久,这三个人便成为好朋 友。苗比乌斯住在斯德哥尔摩已经好几年了。他经常参加各种学术团体的集 会,并参加科学家和文艺界人士的集会。他们做报告,举行讨论会。阿伦尼 乌斯对这些集会发生了兴趣。一天,他和苗比乌斯一同去参加一次集会。阿 伦尼乌斯的热情谈吐引起了人们的注意,大家建议他就某个通俗题目做一次 报告。      阿伦尼乌斯准备的报告内容是太阳黑子对地球大气层状态的影响。他的 想象是那样大胆,这位年轻的物理学家所讲的现象是那么奇妙,以致所有的 听众都感到极大的兴趣。       “你非常了解天文学!为什么要研究电学呢?”在回家的路上苗比乌斯 问道。       “天文学是饶有兴趣的科学,但是研究的只是星球,我觉得太少了。我 愿意更接近生活,接近人类……苗比乌斯,你什么时候看见过球状闪电吗?” 斯万特突然问道。

      “见过又怎么样呢?”       “是这样,对于它的形成我有自己的看法,这可不仅是一种假说!”阿 伦尼乌斯兴奋地说起来。“我做过复杂的演算,可以有根据地证明这种色彩 美丽、威力惊人的自然现象的真正来源。”      阿伦尼乌斯具有罕见的钻研能力,对于任何领域,他都能说出最有意思 的假说,创立新奇的理论。比如现在吧,他就突然谈起球状闪电来,而在一 小时之前,他却还在阐述太阳黑子的理论,也许正由于这些,才把拘谨的苗 比乌斯吸引到这个热情洋溢、极具才华的人的身边。      研究球状闪电的想法并不是阿伦尼乌斯一时的想入非非。这种想法得到 了艾伦德教授的赞同。不久,这位科学家就发表了第一篇论文。      但是,阿伦尼乌斯对科学兴趣的中心仍然是把化学能变为电能的电池。 但是在电池中,也还发生一些引起电极极化的过程,而这就会降低电流回路 的电压。阿伦尼乌斯着手研究能够减少或甚至完全防止发生极化作用的添加 物的影响问题。经过多次实验之后,他才搞清楚,极化效应取决于添加物— —去极剂的数量。       “如果用极稀溶液实验,大概可以计算出添加的去极剂的分子量”。他 把自己的想法告诉给苗比乌斯和霍勉。       “你是想弄清楚它们之间有什么样的依赖关系吗?”霍勉问道。       “关系很简单。”阿伦尼乌斯答道。      接着,他写下了原有的依赖关系和推导公式,纸上很快就列满了公式。       “这就是最后的结果。”阿伦尼乌斯在他推算出的式子下面划了一道杠。       “这是多么巧妙而又简单的方法呀!”苗比乌斯欢叫起来,“你给教授 看过没有?”       “我想再做几次测算,然后再向教授汇报。”      遗憾的是,阿伦尼乌斯不知道他推算的结果并不是一项独创,类似的方 法已经有了。不过,他的工作仍然不是毫无益处的。在进行初期实验时,他 就发现浓度影响着许多稀释溶液的导电性。这个乍看起来令人不解的事实使 斯万特特别感兴趣。于是,他和艾伦德教授详细地讨论了这个问题。      教授说道:“您的观察很有意义。这样的实验迄今为止还没有人进行过。 在楞次和科尔劳什的论文中引用的结果都是关于浓溶液的。”       “我想从酸入手”。      艾伦德提示道:“这类实验的主要困难在于消除电极的极化。当电流通 过溶液时,电解就开始了,在电极上析出的物质使电极极化。同时,溶液的 浓度也发生变化。我介绍你使用我设计的变流器。它的开关是用手柄操纵的。 转动开关,你就可以改变电流方向,而且电极也就去极化了”。      但是,这个线路图很不完善。测量的结果并不怎么好。无论斯万特怎样 迅速地转动开关,电极极化也不能完全消失。于是,阿伦尼乌斯便设计制造 了一台更为适用的仪器。这使工作得以减轻,但试验仍继续了很长时间。斯 万特从1882年秋开始的一系列测量,直到次年才结束。      实验的结果需要加以整理和概括。计算又花去了几个月的时间。同时, 阿伦尼乌斯还查阅了学术刊物中与这一问题有关的论文。      整理实验结果并不仅限于机械地计算,阿伦尼乌斯还经常把已经取得的 数字加以比较,努力探索各种物质意想不到的性状的解释。      最令人惊异的是氨的性质,这种物质在气体状态时是不导电的,而氨的水溶液却是导体,溶液越稀,导电性越好。阿伦尼乌斯查明,氢卤酸也有类 似情况。      直到1883年5月,经过长时间的实验检验,阿伦尼乌斯才做出结论:溶 液稀释时导电性增加的原因是水。阿伦尼乌斯动身到乌普萨拉,打算去会见 克莱夫教授,向他介绍自己的新理论。      克莱夫是一位知识渊博的学者,能够给他以有益的建议,并能冷静地评 价他的假说。      阿伦尼乌斯喜欢乌普萨拉,并不仅仅因为在这里居住着他的亲人和在此 度过了他的学生时代,这个城市还有着使他感到特别亲切和难以取代的东 西。现在,他深信,在乌普萨拉人们最了解他。学期早已结束,开始放暑假 了。     春末夏初,乌普萨拉的夜晚像白天那样明亮。克莱夫教授亲切会见了斯 万特。      斯万特说道:“我想向您介绍一下我的实验结果,它们与化学有直接关 系,所以,我是专门来和您谈谈我的想法的”。     教授合上了正在阅读的杂志,推到一边,听他讲话。      “要解释电解质水溶液在稀释时导电性的增加,必须假定电解质在溶液 中具有两种不同的形态:非活性的——分子形态和活性的——离子形态。实 际上,稀释时电解质的部分分子就分解为离子,这是活性的形态,而另一部 分则不变,这是非活性的形态。”      克莱夫听着阿伦尼乌斯的解释,毫不掩饰他的不满:这个自认是首先发 现者并自视甚高的人所说的一切,教授断定纯粹是胡说八道。这个物理学家 竟把他的鼻子伸进他不该去的地方,伸进他所不懂的学科!      “溶液稀释时,活性形态数量增加。”斯万特继续说道,可是克莱夫却 觉得听够了。      “蛮好的理论嘛!”他尖刻地冷笑着冒出了这句话,明显地挖苦阿伦尼 乌斯。斯万特明白,继续谈话已毫无意义,就匆匆地告别了。      “难道克莱夫教授没有理解我的推论的合理性吗?而且,问题也不仅仅 在于合理性呀!我的理论是在实践中检验过,千百次测量结果所证实的。因 此,克莱夫教授一定会有什么偏见!”阿伦尼乌斯深信自己的想法是正确的。 因此,克莱夫教授的挖苦话丝毫也没有使他丧失信心。他在走廊中缓慢地踱 着,思考着下一个步骤。      后来,他迅速地走下楼梯,到医学院去找那位也在研究化学的生理学教 授汉马尔斯腾去了。      汉马尔斯腾怀着极大的兴趣听了阿伦尼乌斯的介绍。他发现,这种想法 非常独特,而且是对现象的合理解释,建议他继续研究。      阿伦尼乌斯决定对他的想法进行理论上的概括并准备发表。      关于实验和计算的叙述以及成果的总结都已经写好了。余下的仅是思考 并写出第二部分——最重要的部分:关于水溶液中物质形态的理论上的总 结。手稿的篇幅相当长,因此只好把它分为两篇论文。第一篇题名为《电解 质的电导率研究》,第二篇题名为《电解质的化学理论》。这两篇论文于1883 年6月6日经斯德哥尔摩科学院讨论后推荐发表。它们发表于1884年初出版 的第11期《皇家科学院论著》杂志。

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