科学家跨界都这么猛吗?横跨文理科,还“混艺术圈”

原点阅读 2022/11/26 20:18:06 责编:远生

在科学史上,罗蒙诺索夫是一位罕见的学识渊博的全才,他既是机械专家、化学家、矿物学家,又是历史学家、修辞学家、艺术家和诗人。俄罗斯著名诗人普希金把他比作“俄罗斯的第一所大学”,称他“所有这一切(领域)都曾亲历过,并深入研究过。”

1711 年 11 月 19 日,米哈伊尔・罗蒙诺索夫出生于俄国的海港城市阿尔汉格尔斯克附近的一个小村庄里。这个渔民之家并不富裕,父亲是个文盲,继母对他苛刻。在随父亲出海打鱼之余,罗蒙诺索夫学会了从读书中寻找乐趣。强烈的求知欲使他学会了抓住一切可以学习的机会,14 岁时,他自学完《斯拉夫语法》和《算术》两本书。

米哈伊尔・罗蒙诺索夫

因为不堪继母的虐待,19 岁时,他怀揣着这两本心爱的启蒙读物,毅然离开了家。他步行来到莫斯科,谎称自己是一个牧师的儿子混进了一所语言学校,从此辗转各地求学。他先后去往德国和彼得堡,修读了文学、语言学、冶金学、矿物学、数学、物理学、化学和水利工程学,他不仅接触了各门科学,还精通了德语、法语、斯拉夫语、拉丁语、希腊语。在学习期间,这位渔民的孩子曾想尽一切可能求学的办法,也遭受过贵族子弟的百般嘲弄,更忍受过饥饿和寒冷的煎熬,但他终于脱茧而出,成为一位永垂青史的大学问家。

罗蒙诺索夫的研究成果极为广泛,包括化学、天文学、物理学、地质学、冶金学、矿物学和水力学;在历史学、语言学和哲学方面的研究也颇有造诣;他创作过多篇著名的诗选,研究过俄国文学与斯拉夫语言修辞;研究过诗歌创作的格律与韵律;发表过“论俄文诗律”;著有《修辞学》《俄语语法》等著作,这些成果为弘扬具有悠久传统的俄语、统一规范俄语语言打下了基础。1740 年,他被推选为俄国科学院院士后,开始了卓有成效的科研活动。

罗蒙诺索夫最重要的贡献是在化学方面。现在人们普遍知道“燃烧”或“铁生锈”是一种极为普通的氧化现象,但在三百年前的罗蒙诺索夫时代,“燃素说”大行其道,认为“火”是由无数细小微粒组成的物质,它们可以游离存在,也可以与其他物质组成化合物,还可以聚集起来形成火焰。当这些小微粒弥散在空中时,就给人以热的感觉,由这种微粒组成的元素就是“燃素”。在当时,一些著名的化学家也对“燃素说”深信不疑。

罗蒙诺索夫曾做了一个著名的实验用以驳斥当时的“燃素说”。他准备了三个专用的玻璃容器,分别放入铅屑、铜屑和铁屑,将容器口封死后加热。结果铅融化了,表面上浮现出一层灰黄色的膜,铜屑变成了暗褐色的粉末,而铁屑变黑了。依照燃素说,在加热或燃烧后,是燃素使它们发生变化。现在罗蒙诺索夫提问,难道“燃素”进到容器里去了吗?它们是否与金属化合了?如果进入了容器,容器的质量应该增加,但称重的结果表明,这些容器的质量并没有发生变化,而金属灰却比以前重了。

于是罗蒙诺索夫得出结论:“金属没有与‘燃素’化合,因为所有容器的质量都没有变化,这是无可辩驳的事实。然而容器内部有一定量的空气,肯定是金属与空气的微粒化合,才使金属的质量增加了,有多少空气与金属化合,金属就应该增加多少!”他的这个实验对拉瓦锡推翻燃素说,建立氧化说打下了良好的基础,而这一实验的成功要比拉瓦锡的实验早 18 年左右。

罗蒙诺索夫是最早用天平测量化学质量关系的化学家,他最早利用化学实验发现并证明了质量守恒。经过大量的实验之后,罗蒙诺索夫得出这样的结论,“参加反应的全部物质的质量之和,等于全部反应产物的质量总和。”

1748 年 2 月 16 日,罗蒙诺索夫在写给彼得堡科学院院士列昂纳德・欧拉的信中,首次披露了他的实验结果,并阐述了他对质量守恒的看法,他说:“自然界所发生的一切变化,都是这样的:一种东西失去多少,另一种东西就获得多少。因此,如果某个物体增加了若干物质,另一物体必然损失若干物质。…… 因为这是一条普遍意义的规律,所以它也应该适用于运动的诸法则:一个物体如果靠本身的动力引起另一物体产生运动,那么前者用于推动而失去的动量,必然等于后者受推动时获得的动量。”这是何等精辟的论述,又是何等超前的思想!后来,罗蒙诺索夫把这封信综合整理在他的一篇题为“论固体与液体的反射性”的论文里,这篇论文于 1760 年 7 月 5 日发表。论文中的精辟见解极富开创性,应该说,这就是质量守恒定律与能量守恒定律的雏形,它是近代化学研究的基石。很可惜,由于过于超前,该思想没有引起人们的注意。

在物理学和天文学方面,罗蒙诺索夫的贡献也很大。1761 年 5 月 26 日,在观测金星凌日现象时,他第一个发现了金星上存在着大气。他是研究并记录水银凝结现象的第一人。他还极富先见地提出了气体分子运动论,他认为,空气内部充满微小的微粒,这些微粒对器壁的撞击产生了空气的压力。1741 年,他的这一思想进一步扩大到一切物质。在一篇题为“化学的元素理论”论文中,他说:“组成物质的最小微粒是不能再分的最小粒子”,他认为“所有物质都是由最小的微粒组成的,如果物质是由同一种粒子所组成,这就是单质;如果物质由几种不同的粒子组成,它们就是化合物。物质的性质不是偶然形成的,它取决于组成物体微粒的性质。”到了 1748 年,他把 “最小微粒”更明确地替换成了“原子”“粒子”“分子”。对于热现象,他也有精辟的见解,认为“热”就是物质的一种运动形式,它表现为物质内部微粒的自身运动,这一想法从本质上给出了热现象的最为精辟的解释,为热力学动力理论的发展建立了基础。

罗蒙诺索夫还是一位教育家,在叶卡捷琳娜二世的支持下,他创建了莫斯科大学,后来莫大以他的名字命名。他亲自草拟教学大纲,史无前例地废除了神学课程,引进了国外科学教学的先进经验,大力倡导以实验为基础的化学教学,并首创了俄国第一个化学实验室。天才的罗蒙诺索夫还是一位出色的艺术家,下图是他设计的彩绘马赛克大型壁画“珀尔塔瓦之战”。

1760 年 4 月 30 日,瑞典科学院选举罗蒙诺索夫为名誉院士,称赞他为“学识宏大博深,功绩卓著,学术久负盛名…… 当前致力于各门科学,尤其是物理学之改进与阐述,治学勤奋,成绩斐然。瑞典皇家学院能与此稀世奇才亲密无间地合作共事,受益匪浅,深感荣幸之至。” 俄国著名哲学家和文学家别林斯基对罗蒙诺索夫的评价更为形象:“ 罗蒙诺索夫像发自北冰洋的北极光,它光芒耀眼、炫彩夺目、壮丽异常。他向人们证明,一个人可以适应任何环境和任何情况,证明了天才能战胜厄运所设下的一切屏障,最终更向人们证明,俄罗斯人能胜任一切壮丽而宏伟的事业。”

罗蒙诺索夫的思想远远走在时代的前面,他的科学发现和著述不仅在俄国,就是在世界的科学文化史上,也具有划时代的意义。有人做出很恰当的比喻,认为他在俄国的地位,犹如伽利略在意大利、牛顿在英国、笛卡尔在法国、莱布尼茨在德国、富兰克林在美国的地位。为此,人们尊称他为俄国“科学史上的彼得大帝”。彼得大帝是罗蒙诺索夫最尊敬的人物,1760 年,罗蒙诺索夫开始着手写一部关于彼得大帝的俄罗斯历史书籍,但因 1765 年的去世,最终没能完成。

修建在彼得堡亚历山大・涅夫斯基修道院的罗蒙诺索夫墓
来源:《科学史上的 365 天》,略有删改
作者:魏凤文 武轶
编辑:张润昕

本文来自微信公众号:原点阅读 (ID:tupydread),作者:魏凤文、武轶,编辑:张润昕

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关键词:罗蒙诺索夫化学

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