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沒有加倍的勤奮,就既沒有才能,也沒有天才。

——門捷列夫

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1907年2月,沙俄首都聖彼得堡的氣溫比往常更低了一些。

幾萬人的送葬隊伍在零下20多度的寒風裡緩緩移動,莊嚴肅穆。隊伍的最前方,既不是遺像,也不是花圈,而是一塊由十幾個青年學生舉著的一塊木牌。

木牌上畫著許多方格,格子裡工工整整地寫著“C”、“Fe”、“O”、“He”等各種化學元素符號。

48年後,一群科學家在加速器中用氦核轟擊鑀核,獲得了一個新的元素。科學家們將這個新元素命名為鍆(Mendelevium),以紀念那位偉大的科學家——門捷列夫(Mendeleev)。

而那塊木牌,便是門捷列夫一生中最偉大的成就——元素週期表。

2

1834年2月7日,門捷列夫出生於西伯利亞託博爾斯克市。

新生命的降生並沒有帶來無盡的喜悅,因為門捷列夫已經是這個家庭的第14個孩子了。

雖然兒女滿堂,但這個家庭的經濟壓力可能並不算大——父親是一所中學校長,以能夠生養十多個孩子的實力來看,收入應是不菲。

但這一切,在門捷列夫出生不久後就產生了翻天覆地的變化。

父親因眼疾而突然雙目失明,校長的職位自然不保,被立即辭退。迫於生計,門捷列夫全家搬進了一個附近的小村,因為門捷列夫的舅舅在那裡經營著一家玻璃廠。

門捷列夫在玻璃廠度過了自己的童年。想來,工人們熔鍊和加工玻璃的場景,讓他歷歷在目。而玻璃廠隨處可見的燒杯、燒瓶,也許就是他與化學結下不解之緣的“媒婆”。

3

門捷列夫自幼聰明,7歲時便和十幾歲的哥哥們一起考進了中學,在當地引起了不小的轟動。但他的天才之路沒走多久,就跑偏了。

門捷列夫喜歡自然科學,討厭拉丁語,偏科嚴重。

偏科的後果就是總成績不好,總成績不好的後果很嚴重,嚴重到他中學畢業後,幾乎沒有大學可上。

沒關係,門捷列夫,你還有一個堅強而又偉大的母親。

門捷列夫中學畢業後,母親做了一個艱難而又果斷的決定:變賣家產,帶著門捷列夫求學。

他們先坐了2000多公里馬車來到莫斯科,碰了一鼻子灰,因為門捷列夫的中學成績實在拿不出手;

又坐了600多公里馬車來到聖彼得堡,還是不順利,因為門捷列夫的中學成績實在拿不出手。

沒辦法,門捷列夫只好在聖彼得堡國立交通大學讀了兩年專科。

兩年後,門捷列夫以官費生的待遇進入聖彼得堡大學附屬師範學院學習化學。當然,這並不是因為他名列前茅,而是因為他的父親。

這所師範學院是他父親的母校,而此時的學院校長,正好是他父親當年的同學。

入學後不久,母親安息於聖彼得堡,16歲的門捷列夫立刻成了孤兒。

想來,彼時的門捷列夫興許在母親墳前立下了誓願,決心發憤圖強,用自己的聰明才智,報答母親。

從那以後,門捷列夫就真的變了一個人。

4

雖然天才之路跑了個偏,但回過神來的門捷列夫,立即用實際行動證明,即便跑偏,他也能立即拉回來,然後繼續在天才之路上狂奔。

僅僅1年後,他就成了師範學院化學系的優等生。

1854年,門捷列夫大學畢業,次年獲得教師資格,並榮獲金質獎章。

1856年,門捷列夫獲得化學碩士學位,次年被聘為聖彼得堡大學副教授。這一年,他才23歲。

1859年,門捷列夫被選拔前往德國海德堡大學深造,獲得了羅伯特·威廉·本生(海德堡大學教授,化學家,法國科學院院士)的親自指導。

羅伯特·威廉·本生

1860年,作為沙俄最優秀的科學家之一,門捷列夫受俄國委派參加了在卡爾斯魯厄(德國西南部城市)召開的第一次國際化學家代表大會。

1861年,門捷列夫回到彼得堡從事科學著述工作。

1863年,任聖彼得堡大學工藝學院教授。

1865年,獲得化學博士學位。

1867年,任聖彼得堡大學化學教授。

1869年,發表元素週期表,名揚世界。

若其母泉下有知,有子如此,亦當含笑九泉。

5

1857年上任聖彼得堡大學化學副教授後,門捷列夫的任務是講授《化學基礎》課。

編寫教案時,擺在門捷列夫面前的,幾乎是一堆世界性難題:自然界一共有多少種元素?各元素之間有什麼異同?如何為元素之間建立聯絡,以建立系統性的理論框架?

這些問題並不是憑空產生,事實上,科學家們早就為這些問題做出過嘗試。

1829年,德國化學家德貝萊納把當時已知的44種元素中的15種,按照“三元素”組的觀點分成5組,每組3種元素。德貝萊納稱,每組元素的性質類似,且質量居中的元素的原子量(相對原子質量)約等於其餘兩種元素的原子量之和的一半。

門捷列夫

看似十分有道理,細想之下,卻又有許多不足。

1862年,法國科學家尚古多提出了表述元素性質的“螺旋圖”;

1864年,德國科學家邁耶發表了“六元素表”;

1865年,英國科學家紐蘭茲發現了關於元素性質的“八音律”。

雖然他們從某種意義上表述了不同元素之間的聯絡,但仍然沒有找到正確的為元素分類的原則,建立理論框架也就無從談起。

為了解決這個問題,門捷列夫決定走出實驗室,外出考察,收集資料。

6

門捷列夫花了整整8年時間,實地考察了德國、法國、比利時等許多國家的化工廠、實驗室,收穫頗豐,也為他發現元素週期律奠定了基礎。

考察完畢後,門捷列夫回到實驗室,繼續他的研究。他把所有測定過原子量的元素都寫在紙卡上,按照原子量的大小依次排列。

他發現,有些性質相似的元素,它們的原子量並不十分接近,甚至相去甚遠;有些性質不同的元素,他們的原子量卻十分接近,這與當時人們腦子裡的觀念可謂大相徑庭。

門捷列夫緊緊抓住原子量與性質之間的相互關係,他的努力沒有白費,1869年2月19日,他終於發現了元素的週期律:元素以及元素化合物的形式和性質,與元素原子量的大小有周期性的依賴關係。

憑藉這一發現,門捷列夫順利編排出了元素週期表,同時根據這一發現大膽指出了當時一些公認的元素原子量資料不準確。

門捷列夫的元素週期表手稿

實踐證明門捷列夫對了(例如金,當時公認是196.2,重測後則是197.2),同時也證明他的元素週期律是對的。

門捷列夫還在元素週期表裡留了許多空白,用於填充理論上存在但還未實際發現的元素。

例如1871年,門捷列夫在鋅和砷之間留了兩個空位,並預言說:這兩個位置應有兩個元素,分別類似鋁和矽。

1875年,法國科學家布阿勃朗在閃鋅礦石上發現了鎵,實驗證明,鎵的性質確實十分像鋁,門捷列夫對了。

1886年,德國科學家文克勒在輝銀鍺礦石上發現了鍺,實驗證明,鍺的性質確實十分像矽,門捷列夫又對了。

鎵和鍺的發現,充分說明元素週期律是一條客觀存在的規律。它將為研究元素和探索新元素提供正確的理論指導。

毫無意外,元素週期律像重炮一樣,在世界上空轟響了!

7

出乎所有人的意料,如此之成就,堪稱現代化學奠基者之人,會與諾貝爾獎失之交臂。

1904年,門捷列夫迎來了自己的70歲生日,同時也是他從事學術活動50週年,不少科學家同僚和朋友都來到門捷列夫家中表達祝賀。

也是這一年,沙俄與日本爆發戰爭,並在數次戰役中遭遇失敗。生日會上,門捷列夫閉口不談自己,只談戰爭,邊講邊哭,並表達了希望“親自上前線戰鬥”的願望。他知道自己不可能上得了前線,因為自己年事已高,時日無多。

日俄戰爭,俄國慘敗

1905年和1906年兩次諾貝爾化學獎評選(諾貝爾獎於1901年開始正式頒發),委員會決定的人選都是門捷列夫。

然而,由於門捷列夫曾經批評過瑞典皇家科學院化學家阿倫尼烏斯的論文,導致阿倫尼烏斯在委員會上帶頭批評和貶低門捷列夫,使得門捷列夫連續兩次與諾貝爾獎失之交臂。

只是,此時的門捷列夫大概早已淡泊明志了。科學、國恥和病痛,才是縈繞在他心頭的問題。

8

1907年2月2日,飽受病痛折磨的門捷列夫走到了生命的盡頭。那一天,距離他的73歲生日只有6天。

據說,他是在書桌前去世的,而當時,他還緊緊地握著手中的筆。

第二次落選諾貝爾獎,除了有阿倫尼烏斯帶頭反對的原因,還有一個原因,是那一年的門捷列夫遇到了一個強有力的對手——莫瓦桑。

19世紀末,科學家們認識到所謂的鑽石,其實就是碳。

結合在隕石中發現的微量鑽石,科學家們相信,高壓下,石墨可以變成鑽石。

但是對於“高壓”是多高,科學家們心裡卻沒底。

這時,莫瓦桑提出了一個看似可行的方案:將石墨放進融化的鐵水裡,待鐵水冷卻凝固後,即可對石墨產生巨大的壓力。

1903年,莫瓦桑終於按照此種方法得到了一小塊鑽石,他欣喜若狂,立即上報科學院,科學院也欣喜若狂,立即通報給了全世界。

“點石成金”成為現實,莫瓦桑立即成為科學界萬眾矚目的巨星。

1906年的諾貝爾化學獎評選上,委員會以莫瓦桑製取單質氟(也是一項了不起的成就)方面的貢獻為由頒發獎勵,門捷列夫失敗。

不難想象,“點石成金”在其中起到了多重要的作用。因為單論製取單質氟,很難想象能勝過元素週期表。

1907年,莫瓦桑在榮光和鮮花中離世,門捷列夫也在病痛中離世。

後來,科學家逐漸認識到,鐵水凝固產生的壓力,遠遠不夠把石墨結晶成鑽石,那麼莫瓦桑的鑽石是哪來的?

莫瓦桑的遺孀給了我們答案:當年燒鐵水時,莫瓦桑的助手燒了一鍋又一鍋,卻只能得到一灘灘淤泥狀的石墨,時間一長就煩了,但又不能改變莫瓦桑的決心,只好偷偷扔了一塊鑽石進去,假裝是石墨結晶出來的。

雖然真相大白,但莫瓦桑和門捷列夫已然離世,後悔無極。

門捷列夫沒有獲得諾貝爾獎是他的遺憾(也許他本人並不這麼覺得),而沒有把諾貝爾獎頒發給門捷列夫,是諾貝爾獎的遺憾。

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