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他,作为天才,从理性的高度大胆挑战权威;成为权威,却从感性的角度为难别人

2017-02-19 化学加


他出生在瑞典

祖父是一个农民

父亲是乌普萨拉大学的总务主任

他无师自通

3岁就开始识字,并学会了算术

6岁时就能够帮助父亲进行复杂的计算

17岁时考取了乌普萨拉大学

19岁取得了学士学位

24岁时提出电离理论

30岁时升教授

44岁时获得诺贝尔化学奖

他就是斯万特·奥古斯特·阿伦尼乌斯 

 斯万特·奥古斯特·阿伦尼乌斯(Svante August Arrhenius)

…… 

1859年2月19日

阿伦尼乌斯生于瑞乌普萨拉附近的维克城堡

祖父是一个农民

父亲是乌普萨拉大学的总务主任

阿伦尼乌斯3岁就开始识字,并学会了算术

父母并没有专门教他学什么

他是看哥哥写作业时逐渐学会了识字和计算

他的启蒙教育可以算得上“无师自通”了

6岁时就能够帮助父亲进行复杂的计算

阿伦尼乌斯聪明,好学,精力旺盛

有时候也惹事生非

在教会学校上小学时,就常惹老师生气

有一次他给同学们讲故事,竟过了上课时间

老师想要处罚他,又被他逃了过去。

进入中学后,阿累尼乌斯各门功课都名列前茅

特别喜欢物理和化学

聪明的人总喜欢多想一些为什么

遇到疑难的问题他从不放过

经常与同学们争论一番

有时候也和老师辩个高低。

 

1876年,17岁的阿伦尼乌斯中学毕业

考取了乌普萨拉大学

他最喜欢选读数学、物理、化学等理科课程

只用两年他就通过了学士学位的考试

1878年开始专门攻读物理学的博士学位

他的导师塔伦教授(T.R.Thalen)是一位光谱分析专家

在导师的指导下,阿伦尼乌斯学习了光谱分析

但他认为,作为一个物理学家还应该掌握与物理有关的其它各科知识

因此,他常常去听一些教授们讲授的数学与化学课程

渐渐地,他对电学产生的浓厚兴趣

远远超过了对光谱分析的研究

他确信“电的能量是无穷无尽的”

他热衷于研究电流现象和导电性

这引起了导师塔伦教授的不满

他要求阿累尼乌斯要务正业

多研究一些与光谱分析有关的课题

俗话说,“人各有志,不可强留”

目标不同,使阿伦尼乌斯只好告别这位导师

 

1881年,他来到了首都斯德哥尔摩以求深造

当时埃德隆教授正在研究和测量溶液的电导

埃德隆教授非常欢迎阿累尼乌斯的到来

在教授的指导下,阿伦尼乌斯研究浓度很稀的电解质溶液的电导

这个选题非常重要,如果没有这个选题

阿累尼乌斯就不可能创立电离学说了


在19世纪上半叶,已经有人提出了电解质在溶液中产生离子的观点,但在较长时期内,科学界普遍赞同法拉第的观点,认为溶液中“离子是在电流的作用下产生的”。

 

阿伦尼乌斯在研究电解质溶液的导电性时发现

浓度影响着许多稀溶液的导电性

阿伦尼乌斯对这一发现非常感兴趣

特地向导师请教,埃德伦德教授很欣赏他的敏锐的观察能力

为他指出了进一步做好实验、深入探索是关键所在

阿累尼乌斯在实验中对教授设计的仪器做了大胆的改进

几个月的时间过去了,他得到了一大堆实验测量的结果

处理、计算这些结果又用去了好长时间

此间他又发现了一些更有趣的事实

例如,气态的氨是根本不导电的

但氨的水溶液却能导电,而且溶液越稀导电性越好

大量的实验事实表明,氢卤酸溶液也有类似的情况

多少个不眠之夜过去了

阿伦尼乌斯紧紧地抓住稀溶液的导电问题不放

他的独到之处就是,把电导率这一电学属性

始终同溶液的化学性质联系起来

力图以化学观点来说明溶液的电学性质

以前的化学家也发现了在浓溶液中加入水之后

电流就比较容易通过

甚至已经发现加水的多少与电流的增加有一定的关系

然而他们却很少去想一想,电流和溶液浓度之间的关系

迈克尔·法拉第(Michael Faraday)

通过实验和计算

阿伦尼乌斯发现

电解质溶液的浓度对导电性有明显的影响

“浓溶液和稀溶液之间的差别是什么?”

阿伦尼乌斯反复思考着这个很简单的问题

“浓溶液加了水就变成稀溶液了,可水在这里起了很大的作用。”

阿伦尼乌斯静静地躺在床上

顺着这个思路住下想:“纯净的水不导电,纯净的固体食盐也不导电,把食盐溶解到水里,盐水就导电了。水在这里起了什么作用?”

阿伦尼乌斯坐起来,决定把这个问题搞清楚

他想起英国科学家法拉第1834年提出的一个观点:“只有在通电的条件下,电解质才会分解为带电的离子。”

“是不是食盐(氯化钠)溶解在水里就电离成为氯离子和钠离子了呢?”

这是一个非常大胆的设想。

因为法拉弟认为:“只有电流才能产生离子。”

可是现在食盐溶解在水里就能产生离子

与法拉第的观点不一样

不要小看法拉第这个人,虽然1867年他已经去世了

但是他对物理上的一些观点在当时还是金科玉律

另外,还有一个问题要想清楚

氯是一种有毒的黄绿色气体,盐水里有氯

并没有哪个人因为喝了盐水而中毒

看来氯离子和氯原子在性质上是有区别的

因为离子带电,原子不带电

那时候,人们还不清楚原子的构造

也不清楚分子的结构

阿伦尼乌斯能有这样的想象能力已经是很不简单的了

 

1883年5月

阿伦尼乌斯带着论文回到乌普萨拉大学

向化学教授克莱夫请教

阿伦尼乌斯向他详细地解释了电离理论

但是克莱夫对于理论不感兴趣

只说了一句:“这个理论纯粹是空想,我无法相信。”

克莱夫是一位很有名望的实验化学家

他已经发现了两种化学元素:钬和铥

他的这种态度给满怀信心的阿伦尼乌斯当头一棒

他知道要通过博士论文并非易事

虽然他认为自己的观点和实验数据并没有错

但是要说服乌普萨拉大学那一帮既保守又挑剔的教授们谈何容易

阿伦尼乌斯小心翼翼地准备着他的论文

既要坚持自己的观点,又不能过分与传统的理论对抗

4小时的答辩终于过去了,阿伦尼乌斯如坐针毡

因为阿伦尼乌斯的材料和数据都很充分

教授们又查看了他大学读书时所有的成绩

他的生物学、物理学和数学的考试成绩都非常好

答辩委员会认为虽然论文不是很好

但仍然可以以“及格”的三等成绩“勉强获得博士学位”

 

博士学位得到了

但是电离学说却不被人理解

特别在瑞典国内几乎没有人支持

他决定向国外寻找有力的支持者

当然是要找一些有创新能力、有新观点的人

他想到了德国物理学家克劳修斯

克劳修斯对热力学第二定律作出很大贡献

又被认为是电化学的预言者

但是克劳修斯年老体弱,对新鲜事物缺乏敏感

阿伦尼乌斯也想得到德国化学家耶尔的支持

迈耶尔曾经独立地提出过元素周期律

也是一位很有威望的化学家

但是迈耶尔对此没有任何表示


幸运的是并不是所有的科学家都麻木不仁

在里加工学院任教的奥斯特瓦尔德教授对阿伦尼乌斯的态度却是另一番景象

威廉·奥斯特瓦尔德


1884年6月的某一天

发生了三件使奥斯特瓦尔德难忘的事情:

他牙疼得厉害

妻子生了一个女儿

他读到了阿伦尼乌斯寄来的论文

奥斯特瓦尔德忍着牙痛,反复看了好几遍

他觉得这个年轻人的观点是可取的

并且立刻意识到,阿伦尼乌斯正在开创一个新的领域——离子化学

喜欢动手做实验的奥斯特瓦尔德立刻着手通过实验来证实阿伦尼乌斯电离理论的正确性

随后,奥斯特瓦尔德决定去瑞典会见阿伦尼乌斯

探讨一些共同感兴趣的问题

这一年暑假,两位学者在乌普萨拉会面了

这是他们毕生友谊和合作的开端。

由于奥斯特瓦尔德的影响

阿伦尼乌斯获得了出国做五年访问学者的资格

阿伦尼乌斯先后在里加和莱比锡的奥斯特瓦尔德的实验室里工作

又与当时著名的科学家柯名单劳希、玻耳兹曼、范特霍夫等人进行了工作接触

特别是范特霍夫,他的研究工作中经常需要用电离学说来解释一些发生的现象

当他们相见的时候,非常亲热

有很多问题需要探讨

阿伦尼乌斯在困难的时候找到了知音

范特霍夫


著名学者奥斯特瓦尔德和范特霍夫的支持

使他的电离学说开始逐步被世人所承认

随着他们三个人的共同努力和科学技术的发展

特别是原子内部结构的逐步探明

电离学说最终被人们所接受了

原来反对电离学说的克莱夫教授还提议选举阿伦尼乌斯为瑞典科学院院士。

 

1901年,开始首届评选诺贝尔奖的时候

阿伦尼乌斯是物理奖的11个候选人之一

可惜落选了

1902年他又被提名诺贝尔化学奖,他也没有被选上

1903年,评奖委员会很多人都推举阿伦尼乌斯

但是,对于他应获得物理奖还是化学奖发生分歧

诺贝尔化学奖委员会提出给他一半物理奖,一半化学奖

这一方案过于奇特,被否定了

又提出他获奖问题延期至第二年,也被否决

电离学说在物理学和化学两个学科都具有很重要的作用

人们一时很难确定他应该获得哪一个奖项

最后,阿伦尼乌斯获得了1903年诺贝尔化学奖

阿伦尼乌斯在物理化学方面造诣很深

他所创立的电离理论留芳于世

直到今天仍常青不衰

同时提出了酸、碱的定义

解释了反应速率与温度的关系

提出活化分子和活化能的概念,导出著名的反应速率公式

即阿伦尼乌斯方程

1906年,诺贝尔奖化学委员会通过对门捷列夫的提名

但身为物理委员会委员的阿伦尼乌斯

却在皇家科学院带头批评门捷列夫的工作

结果,发现了元素周期律的门捷列夫

最终没能获得诺贝尔奖

另外,同是物理化学的奠基人

德国物理学家能斯特从1901年起就连续被诺贝尔奖评委会提名

直到1921年才获奖

据说因他的一个学生曾对阿伦尼乌斯提出挑战

阿伦尼乌斯便在评选过程中进行刁难

能斯特获得当年55个提名中的22个

委员会才同意将1920年没有授出的化学奖授予他

而物理化学的创始人之一奥斯特瓦尔德

则在阿伦尼乌斯的大力支持下

于1909年已获得诺贝尔化学奖

……

当初作为科学天才

从理性的高度大胆挑战权威被人发难

后来成为权威

却从感性的角度为难别人

这构成了阿伦尼乌斯饶有意味的一生

而每年的诺贝尔奖名单出炉之时

阿伦尼乌斯总会被人以各种各样的心态或多或少地提及

但在2007年,他被提到的次数更多

这一年,诺贝尔和平奖被授予美国前副总统戈尔与联合国政府间气候变化专家小组(IPCC)

而正是在101年前

阿伦尼乌斯首次提出“人为温室效应的可能性”

认为矿物燃料燃烧过程中排放的二氧化碳

使大气中的二氧化碳浓度提高

会导致气候变暖


就像他当初因为对经济的贡献被瑞典人民认可一样

这个曾在诺贝尔奖历史留下烙印的人

如今却以另一种更为公众熟知的方式,被人惦念


参考资料:

1.郭豫斌.诺贝尔化学奖明星故事:陕西人民出版社,2008

2.百度百科:斯万特·奥古斯特·阿累尼乌斯

3.360百科:阿伦尼乌斯



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