哥白尼"假如真有一种科学,能以使人类灵魂高贵,脱离世间的污秽..."丨伟大科学家的信仰第十二集:海尔蒙特,波尔和安培
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扬·巴普蒂斯塔·范·海尔蒙特(Jan Baptista van Helmont,1577年1月12日-1644年12月30日),比利时化学家、生物学家、医生。
他在化学理论和实践上都有卓越贡献,从而成为炼金术向近代化学转变时期的代表人物。他所做的柳树实验也是生物研究上划时代的工作。
海尔蒙特的信仰生活
海尔蒙特研究柳树实验的动机是为了印证圣经创世记第一章,这个柳树实验是他对信仰的求证与表白。
海尔蒙特--布鲁塞尔一奇才
奇才海尔蒙特1580年1月12日生于比利时的布鲁塞尔(Brussels)。由于海尔蒙特出生于显赫家祖, 从小就集许多关注、期待于一身,结果这孩子的表现真令人失望:他拒绝一切别人为他安排好的东西,像个天生的纵火狂似地,从小到处烧东西,不仅烧掉教科书,连父亲给他的图书馆也给烧掉。他痛恨书、痛恨课本,认为那不过是把人比来比去的东西。
但是家境太富有了,书烧了有人再为他买来,图书馆烧了,有人再为他建起来。也许太早享受到特权的孩子,最容易对特权带来的一切享受感到虚空。海尔蒙特在年轻时就写道:『每个人都认为到学校受教育是一条理所当然的路,但是受教育后所要追求的东西,我不用念书就已经有了。我不知道我到底要什么,我不知道读书的意义在哪里?没有人知道我心中长期的不安与痛苦。如果我不知道念书的真正意义,我相信我所花的时间与努力终将付诸东流,转眼成空。』
他拒绝念书,家人强迫他念,甚至安排他进入当时的教育重镇罗凡(Louvain),接受一堆名师多方教导。他到十九岁时,已经念过多所学校,可惜从来没有毕业过;人家在背后笑他:『海尔蒙特家的墙壁很大,却挂不上一张毕业证书。』其他什么书卷奖、优等生奖更没份,他是奖状的绝缘体。
四下无人时,海尔蒙特常独自走到森林里去哭泣,他哭自己是『木炭』,没有一点用处。
在众人看不到他的角落里,上帝看到他,上帝听到一块小木炭的哭泣,于是为他开了一条路。
1599年海尔蒙特在外闲逛,偶然看到一本课外书,是托马斯.厄.肯培所着的《效法基督》,这本书改变了海尔蒙特的一生。
肯培是位德国兄弟会的修士,他用浅显的文字,使信仰能为一般人所明白。他指出一个人思想与生活失去重心是因为失去以耶稣基督为中心;当一个人愿意谦卑下来,信靠耶稣,圣灵会住在他的心中,使人认识耶稣是救主。他在《效法基督》中写道:『最高深和最有益的学问,就是对自己具有正确的认识和评价。』
这句话吸引了海尔蒙特: 原来解决问题的关键不在自己的挣扎,而在求主赦免他的罪。
以后的12年,海尔蒙特的心就能够安静下来,他博览群籍,一心补回青少年时期的荒废,渐渐发现适合自己的读书方式,是在没有时间压力的情况下,慢慢仔细地看书。
他阅读古希腊希波克拉底(Hippocrates)的医学文集,而慢慢地转向医学。1609年,他在31岁时终于拿到第一张毕业证书,具备医师资格。
毕业后的海尔蒙特已经有一个重大的发现,他知道『化学是开启医学的一道门,经过化学的定量分析能够使医学更为精确』。为这个看见,他到维伏迪(Vilvorde)小城,放弃名利、隐姓埋名,做个终身都不开业的医生,全力研究化学。
海尔蒙特的实验室
他日以继夜地做实验,连邻居都不知道这个人在干什么。他的实验非常精确仔细,日后留下来的记录显示,光是测定汞的重量,他就重复了两千次。在精细的测量中,他发现无论是溶解或是沉淀反应,重量在反应前后其实没有改变,改变的只是物质的型态而已,这是非常有名的『质量不灭定律』。
当时的汞被认为是仙丹,是长生不老药。古今中外都认为吃一点汞可以使血气活络、脸色红润,所以很多人买来食用。但是海尔蒙特经过仔细的定量实验,提出过量的汞是剧毒,可致人于死。
当时又流行一种万能溶剂,能将植物油溶解成水,他仔细研究,发现那是硝酸,遇到碱中和成水,他首先提出『酸碱中和生成水』。他小时候喜欢烧东西,现在变得很有用。他燃烧62磅重的木炭,只剩下1磅的灰,有61磅都不见了,他称这看不见的为『气体』(gas),gas这个字是他首创的。
他也研究人的体内结石现象,用尿酸与钙作用产生白色结晶,模拟人体内肾结石、胆结石的形成原因。他试着把许多人体内的生理现象,用人体外的化学实验去研究,其中最着名的试验是他用管子伸入胃中抽取胃液,研究胃液对食物分解的功能。他发现胃液过多会造成身体不适,可以用碱性物质去中和,治疗胃酸过多的现象。
在人类历史上,他是第一个用化学去了解人类与生物的生理构造,进而提出医治方法的人。他终身未曾亲手医治一个病人,却为未来的医学发展指出正确的方向。
海尔蒙特的研究没有带给他任何掌声,只有排山倒海而来的反对。当时的医学界还没有进步到足以接受他的看法,以化学来解释生物生理反应,被斥为无稽之谈。政治界也反对他:一个前途似锦的贵族青年,躲在贫民区内研究如何抽胃酸,太离谱了。所有贵族都联合起来斥责他,给他压力,要他回到布鲁塞尔。
在这一片反对声中有一个赞成他的,就是兰丝特(Margaret van Ranst),她是当时比利时最有权势的公爵家的女儿。兰丝特慧眼识英雄,后来到贫民区内嫁给海尔蒙特。
海尔蒙特写下:『我一生都要感谢上帝,因为祂赐给我一位敬虔又高贵的女孩为妻子。』
这对夫妇经常在黑夜,骑马把自家的钱袋送给穷人。他们为善不欲人知,只在放钱袋的地方画上一个十字架,等人家出来时,他们早就已经上马远扬。
海尔蒙特还有一个着名的实验,就是把两百磅的土壤烘干称重,然后在土里种下5磅重的柳树种子,收集雨水灌溉;五年后柳树长成169磅3盎司重,土壤再烘干称重,只少了2盎司。这证明树木的重量增加来自雨水而非土壤。世界各地生物课本都会提到这一段记载。接着他继续写道:『根据圣经创世记第一章,上帝创造世界的第一天,就创造了天,创造了地,也创造了水,水一定是非常重要的。我的柳树实验,是要证明上帝创造世界的第三天,上帝说:『天下的水要聚在一处,使旱地露出来。』事就这样成了。上帝说:『地要发生青草和结种子的菜蔬,并结果子的树木,各从其类,果子都包着核。』事就这样成了。这件事就是:树木只要有种子,只要有水,就能供给植物生长所需。』
这段记载说明了,海尔蒙特研究柳树实验的动机是为了印证圣经创世记第一章。这段记载却没被收录在我国的任何一本生物课本里,以致学生看海尔蒙特种了五年的柳树,辛苦地把一堆土弄来弄去,以为他只是单纯地为了科学,而不知这个柳树实验是他对信仰的求证与表白。
当然我们现今知道他的实验实在很精确,但是结论有点偏差(因为土壤损失的2盎司,不是他称重的误差,而是土壤提供植物成长所需养分的消耗),不过在四百年前能够有这样的发现,实在是不简单。
海尔蒙特从柳树的实验,已经想出空气中的二氧化碳是供给植物生长的另一个物质。他继续以燃烧木头研究二氧化碳。1644年12月30日,在位于贫民区的实验室内,他中毒身亡:不是死于二氧化碳,而是死于他所不了解的另一种足以致命的有毒气体--一氧化碳。
他为未来的人类指出正确的方向,以致今天所有有志于医学院、农学院、理学院的学生,为了日后能精确地了解生物,必须在高中打下化学的底子。
海尔蒙特一度自认不过是块无用的木炭,但是因着相信上帝,肯燃烧生命,成为照亮未来的炭火。
尼尔斯·亨利克·戴维·玻尔(丹麦文:Niels Henrik David Bohr,1885年10月7日—1962年11月18日),丹麦物理学家,哥本哈根大学博士,丹麦皇家科学院院士,曾获丹麦皇家科学文学院金质奖章,英国曼彻斯特大学和剑桥大学名誉博士学位,1922年获得诺贝尔物理学奖。
玻尔通过引入量子化条件,提出了玻尔模型来解释氢原子光谱;提出互补原理和哥本哈根诠释来解释量子力学,他还是哥本哈根学派的创始人,对二十世纪物理学的发展有深远的影响。
玻尔的信仰生活
玻尔的活动、信仰、言论和文章,全部提供着关于他的人生观,他对宗教的笃信和哲学的看法,以及他对死亡的看法等,都充分体现了他的信仰生活。
玻尔是丹麦物理学家,1885年10月7日生于哥本哈根,他父亲是一位杰出的生理学家,一直从生物学和哲学方面探索生命的问题。母亲出身于一个富有的犹太人家庭,从小受到良好的家庭教育。玻尔爱好足球,曾经和弟弟哈那德·玻尔共同参加职业足球比赛。
1916年任哥本哈根大学物理学教授。
1917年当选为丹麦皇家科学院院士。
1920年创建哥本哈根理论物理研究所并任所长,在此后的四十年他一直担任这一职务。
1921年,玻尔发表了《各元素的原子结构及其物理性质和化学性
质》的长篇演讲,阐述了光谱和原子结构理论的新发展,诠释了元素周期表的形成,对周期表中从氢开始的各种元素的原子结构作了说明,同时对周期表上的第72号元素的性质作了预言;
1922年,第72号元素铪的发现证明了玻尔的理论,玻尔由于对于原子结构理论的贡献获得诺贝尔物理学奖。他所在的理论物理研究所也在二三十年代成为物理学研究的中心。
1923年,玻尔接受英国曼彻斯特大学和剑桥大学名誉博士学位。
1930年代中期,研究发现了许多中子诱发的核反应。玻尔提出了原子核的液滴模型,很好地解释了重核的裂变。
玻尔认识到他的理论并不是一个完整的理论体系,还只是经典理论和量子理论的混合。他的目标是建立一个能够描述微观尺度的量子过程的基本力学。为此,玻尔提出了著名的“互补原理”,即宏观与微观理论,以及不同领域相似问题之间的对应关系。互补原理指出经典理论是量子理论的极限近似,而且按照互补原理指出的方向,可以由旧理论推导出新理论。这在后来量子力学的建立发展过程中得到了充分的验证。玻尔的学生海森堡在互补原理的指导下,寻求与经典力学相对应的量子力学的各种具体对应关系和对应量,由此建立了矩阵力学。互补理论在狄拉克、薛定谔发展波动力学和量子力学的过程中起到了指导作用。
在对于量子力学的解释上,玻尔等人提出了哥本哈根诠释,但遭到了坚持决定论的爱因斯坦及薛定谔等人的反对。从此玻尔与爱因斯坦开始了玻尔-爱因斯坦论战,最有名的一次争论发生在第六次索尔维会议上,爱因斯坦提出了后来知名为爱因斯坦盒子的问题,以求驳倒不确定性原理。玻尔当时无言以对,但冥思一晚之后发现巧妙的进行了反驳,使得爱因斯坦只得承认不确定性原理是自洽的。这一争论一直持续至爱因斯坦去世。
爱因斯坦这样评论他:"作为一位科学思想家,玻尔所以有这么惊人的吸引力,在于他具有大胆和谨慎这两种品质的难得融合;很少有谁对隐秘的事物具有这一种直觉的理解力,同时又兼有这样强有力的批判能力。他不但具有关于细节的全部知识,而且还始终坚定地注视着基本原理。他无疑是我们时代科学领域中最伟大的发现者之一。"
玻尔在清华合影留念
1937年5、6月间,玻尔曾经到过中国访问和讲学。期间,玻尔和束星北等中国学者有过深度学术交流,玻尔称束星北是爱因斯坦一样的大师。束星北的文章《引力与电磁合论》《爱因斯坦引力理论的非静力场解》是相对论早期的重要论述。
1939年,玻尔任丹麦皇家科学院院长。
1944年,玻尔在美国参加了和原子弹有关的理论研究。
1945年,玻尔回到丹麦,此后致力于推动原子能的和平利用。
1947年,丹麦政府为了表彰玻尔的功绩,封他为“骑象勋爵”。
1952年,玻尔倡议建立欧洲原子核研究中心(CERN),并且自任主席。
1955年,玻尔参加创建北欧理论原子物理学研究所,担任管委会主任。同年丹麦成立原子能委员会,玻尔被任命为主席。
1962年11月18日,玻尔因心脏病突发在丹麦的卡尔斯堡寓所逝世,享年77岁。去世前一天,他还在工作室的黑板上画了当年爱因斯坦那个光子盒的草图。
1965年玻尔去世三周年时,哥本哈根大学物理研究所被命名为尼尔斯·玻尔研究所。
1997年IUPAC正式通过将第107号元素命名为Bohrium,以纪念玻尔。
他的儿子奥格·尼尔斯·玻尔也是物理学家,于1975年获得诺贝尔物理学奖。
500丹麦克朗正面印有玻尔的头像
以他为首的“哥本哈根”派建立并完善了量子力学理论。20世纪的科学因而飞跃地发展了无数分支学科,“哥本哈根精神”代表的团结协作的科研风格至今仍为世界科学界所推崇。(《和谐与统一》首页)
玻尔的活动、信仰、言论和文章,全部提供着关于他的人生观,他对宗教的笃信和哲学的看法,以及他对死亡的想法证据。
他爸爸从小带他上教堂。玻尔写到:“……看到我的灵魂深处:看吧。请看一个小家伙跟着爸爸,穿过下满雪的街道去教堂。” “……坐着度过圣诞夜……”(同上P33———35)
他写家信要与妻子一起高高地飞向北方,飞向“圣诞之家”,飞向“世界上最可爱的仙境”……(同上)36)
工作无论多忙玻尔都要回家过圣诞节,细心照料灵魂的事,形成一种传统庆祝每年的圣诞节。(同上P98)
他否认死亡在本质上是悲剧性的想法。(P202)
他同意,在赋予上帝以从日常语言中搬用来的属性时必须谨慎从事。他曾对爱因斯坦说:“指示上帝如何管理世界那可不是我们的任务。”(P225)
如果爱因斯坦对“世界富于秩序与和谐性”(《上帝与新物理学》P241)有一种不可动摇的信念,那么老实说秩序与和谐性也同样是玻尔的指路明星。玻耳说:“和谐性只能感受,不能把握,如果我们试图把握它,它就会按照自己的本性而从我们的手指缝里溜走。”(《和谐与统一》P238—239)(和谐性是上帝至高智慧的精细设计)
在玻尔的荷兰之行的家信中写道:“多么盼望回家见到你,我也非常盼望见到孩子们……我十分愿意和你共享一切东西,共享我的灵魂的最后一根纤维……”(同上P381)
科学大师们的信仰说明:现代科学为什么出现在带有根深蒂固的基督宗教传统观念的西欧。 “科学起源于神学,所有科学家,不论他是无神论者或有神论者……本质上接受的是神学世界观。”(《宇宙与造物主》P124)
安德烈•马里•安培(André Marie Ampère,1775-1836),
法国物理学家、化学家,在电磁作用方面的研究成就卓著,
对数学也有重要贡献。
安培发现了安培定则;发现电流的相
互作用规律;提出分子电流假说;总结了电流元之间的作用
规律——安培定律。
安培的信仰格言
"一个人如何去面对人生的苦难?
如果上帝在掌管,为什么这个世界有这么多不合理的事?
人所遭遇过的苦难与对上帝的期盼,为什么老是对不起来呢?
上帝的应许是黑夜有苦难,但是黑夜一定会过去,早上的欢呼喜悦必定来临,因此我看苦难的角度改变了,人生所遭遇的每一件事,都有演变渐进的程序,要有耐心去看演变的结果。这是我对上帝的信心,早晨终必来临。"
电磁学大师安培
1775年1月20日,安培生于法国的里昂。安培后来以电磁研究闻名,但是他的史学、哲学、植物学都有很高的造诣。他19岁时,发表多次回归方程式的数学解,并且是以诗的方式来表达,这不得不归功于父亲给他的教育。
安培在11岁时,就被人称为数学天才。12岁进入里昂大学就读,大数学家欧拉与伯努利的原着是他的最爱。
1793年法国大革命,安培的父亲被革命者砍了脑袋。安培记得父亲去世前仍有仰不愧于天、俯不怍于人的雄纠纠气概。父亲面对死亡的坦然,是给所爱的儿子上最后一课。
安培握着母亲的手,看着一生最要好的老师及朋友他的父亲。当刀斧落下的那一刻,安培也晕倒了。等他醒来时,他不断喃喃自语:『生命有什么意义呢?』而后整整一年,他没有再讲过一句话,他只是吃沙、望天,变成了一个精神病患。
首先改善安培『失神』状况的是一本关于植物的书。安培翻翻书,恢复了一些记忆,空白的脑袋抓住了几个熟悉的图像,几句短语……他走出户外,闻到花香,看到浮云,在熟悉的马路和森林中,他开始有方向感了。
有一天安培写道:『夜里我走到森林里,坐在小河边。不知道坐了多久,黑夜渐渐过去,早晨的曙光照上树悄,我忽然想到「有晚上、有清晨,这是头一日」,这是创世记第一章第五节,啊! 黑夜之后,必有早晨。』
不久,安培又继续写道:『一个人如何去面对人生的苦难?如果上帝在掌管,为什么这个世界有这么多不合理的事?人所遭遇过的苦难与对上帝的期盼,为什么老是对不起来呢?上帝的应许是黑夜有苦难,但是黑夜一定会过去,早上的欢呼喜悦必定来临,因此我看苦难的角度改变了,人生所遭遇的每一件事,都有演变渐进的程序,要有耐心去看演变的结果。这是我对上帝的信心,早晨终必来临。』
安培的疾病逐渐好转。1799年8月16日,安培与心爱的姑娘茱丽在村里的小教堂结婚。法国当时已渐恢复秩序,残暴的人民议会已经被推翻。安培找到一份教书的工作。他住在学校,周末再回家看茱丽,只是为了省下车马费。他不断地写信回家,表达他对妻子的爱、思念与感恩。
至今法国博物馆还珍藏许多安培婚后给妻子的信,安培在一封家书上写道:
"谢谢你为我在车上预备的便当,里面摆着一块小小的肉丁。我像是上帝的子民,在逾越节里吃着羊羔肉,洋溢着感谢。有时我笑自己,可怜的安培啊!你的薪水怎么这么少?怎么只能吃这一点点肉?但是,亲爱的茱丽,你的爱使我的享受丰富。"
1803年7月13日,一场可怕的瘟疫夺了茱丽的生命,安培这一次没有发疯,为了他三岁的孩子与才刚出生的女婴,他必须勇敢地活下去,安培写道:『我不能失去信心,否则怀疑将是我的心无法承受的酷刑。』
为了小孩需要照顾,他又再结婚。没想到一天回家,家里完全被搬空,他的房子也被典当了他被骗婚了。安培一手抱着婴孩,一手牵着孩子,背着仅剩的几本书,回到学校宿舍里。他写道:『生命对我而言,是一场与残酷的角力,经历死亡、欺骗的剥夺,我对未来几乎不再存着任何的幻想……但是我体会到一个人真正的有福,不是从快乐的角度去衡量,而是回到真实。』
『回到真实』不仅是安培信仰的起点,也是科学的起点。
1805年,安培到巴黎综合技术学院(EcolePolytechnique)任教。
1807年,他成了巴黎大学的教授,他的学术成就逐渐被肯定。数学是安培的另一种语言,他可以自由地用来描述所从事的机械理论、电磁现象、运动速度,与地球核心结构等探讨。
1820年,他开始研究电流,根据电流测定的结果,1827年提出『磁场是电子运动所产生的』,在当时这是惊天动地的一个宣告。人类知道用磁场来做指南针、定航道,但是一直搞不清楚什么是『磁』?
安培用实验与数学推导出『磁是电流运动产生的现象』,成就了极着名的『安培定律』。他解开了千年的谜团,被称为电动力学之父,他的姓『安培』更成了电流的单位。
安培的女儿长大了,爱上一个爱喝酒的人。安培坚决反对女儿与那人交往。女儿抗议道:『我会改变他的!就像妈妈当年嫁给你时,你还不是个精神病患?』
这句话深深触痛安培的回忆,他回答道:『结婚不能改变一个人,能够改变人的,只有上帝。妈妈会作这种决定,是因为她知道爸爸心底深处,与她有个相同的实质,这才是婚姻的核心!』
女儿没有听父亲的话,仍执意嫁给那个男人,从此迈入不幸。
安培在1827年发表的电流理论之后,再也没有着作的原因。他到处兼课赚钱,为要帮助女儿筹钱,给不断争吵的女婿买酒喝。父亲对女儿的爱就是这样,明知她做了错误的决定,还是陪她走下去。
1836年6月9日,安培夜里带着钱,为了省车资,走了很远的路,去给女儿送钱,累得倒在路上。隔天早上,有一个清道夫发现他,把他扶到路边的椅子上躺着。等到警察来盘问时,椅子上躺着的是一个面带微笑的死者,这是安培给女儿留下最后的礼物。
1869年法国皇家科学家与大学的师生一起列安培的墓前默哀,世界这时才知道他的伟大。科学院院士们朗声道:『法国的社会主义学家,历史将忘记他们。拿破仑的伟大帝国,没有人知道在哪里?但是你工作的劳苦将永远随着你,并使人类文明变得更灿烂……』。
在下期的介绍中 , 将有几乎人人皆知的伟大科学家。希望到时再见!
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