天才少年
阿倫尼烏斯生於瑞典,祖父是一個農民,父親是烏普薩拉大學的總務主任。阿倫尼烏斯3歲就開始識字,並學會了算術。父母並沒有專門教他學什麼,他是看哥哥寫作業時逐漸學會了識字和計算。他的啟蒙教育可以算得上“無師自通”了。6歲時就能夠幫助父親進行複雜的計算。
阿倫尼烏斯聰明,好學,精力旺盛,有時候也惹事生非。在教會學校上國小時,就常惹老師生氣。有一次課間休息時,同學們又纏著要他講故事,他耐不過他們的軟磨硬泡,就答應了。“從前,有一個聰明的孩子……”他講的故事都特別有趣,還加上特定的動作,比如講到要和壞人搏鬥時,他也要站起身來比畫幾下,動作很誇張,逗得大家哈哈大笑。老師走進教室里發現少了好幾個學生,就派人去找。一群人一起回到教室後,老師責備了他們,並讓阿倫尼烏斯下課後到辦公室。第二天一大早,他拿著作業去找老師,見到老師就說:“昨天我錯了,這是我的作業,請您看看!”老師看完後,腦子裡早就忘了昨天說要懲罰小阿倫尼烏斯的事。
進入中學後,阿倫尼烏斯各門功課都名列前茅,特別喜歡物理和化學。聰明的人總喜歡多想一些為什麼,遇到疑難的問題他從不放過,經常與同學們爭論一番,有時候也和老師辯個高低。1876年,他以優異的成績考入烏普薩拉大學。他選擇了物理專業但仍然保持了對化學的興趣。1878年他比通常期限提前斗年通過了候補博士學位的考試,被校方認為是奇才。
博士學位
實驗僅僅是研究工作的開始,更重要的是對實驗結果的思考。1883年春天,阿累尼烏斯已經完成了足夠的實驗,他離開了斯德哥爾摩大學的實驗室,回到鄉下的老家。離開了那些電極、燒杯等設備,開始探索實驗數據背後的規律。 在實驗中,阿倫尼烏斯發現,很稀的溶液通電後的反應與濃溶液相比,規律要簡單得多。以前的化學家也發現了在濃溶液中加入水之後,電流就比較容易通過,甚至已經發現加水的多少與電流的增加有一定的關係。然而他們卻很少去想一想,電流和溶液濃度之間的關係。
通過實驗和計算,阿倫尼烏斯發現,電解質溶液的濃度對導電性有明顯的影響。“濃溶液和稀溶液之間的差別是什麼?”阿倫尼烏斯反覆思考著這個很簡單的問題。“濃溶液加了水就變成稀溶液了,可水在這裡起了很大的作用。”阿倫尼烏斯靜靜地躺在床上,順著這個思路住下想:“純淨的水不導電,純淨的固體食鹽也不導電,把食鹽溶解到水裡,鹽水就導電了。水在這裡起了什麼作用?”阿倫尼烏斯坐起來,決定把這個問題搞清楚。他想起英國科學家法拉第1834年提出的一個觀點:“只有在通電的條件下,電解質才會分解為帶電的離子。”“是不是食鹽(化學名稱是氯化鈉)溶解在水裡就電離成為氯離子和鈉離子了呢?”這是一個非常大膽的構想。因為法拉弟認為:“只有電流才能產生離子。”可是現在食鹽溶解在水裡就能產生離子,與法拉第的觀點不一樣。不要小看法拉第這個人,雖然1867年他已經去世了,但是他對物理上的一些觀點在當時還是金科玉律。
另外,還有一個問題要想清楚,氯是一種有毒的黃綠色氣體,鹽水裡有氯,並沒有哪個人因為喝了鹽水而中毒,看來氯離子和氯原子在性質上是有區別的。因為離子帶電,原子不帶電。那時候,人們還不清楚原子的構造,也不清楚分子的結構。阿累尼烏斯能有這樣的想像能力已經是很不簡單的了。
1883年5月,阿倫尼烏斯帶著論文回到烏普薩拉大學,向化學教授克萊夫請教。阿倫尼烏斯向他詳細地解釋了電離理論,但是克萊夫對於理論不感興趣,只說了一句:“這個理論純粹是空想,我無法相信。”
克萊夫是一位很有名望的實驗化學家,他已經發現了兩種化學元素:鈥和銩。他的這種態度給滿懷信心的阿倫尼烏斯當頭一棒,他知道要通過博士論文並非易事,雖然他認為自己的觀點和實驗數據並沒有錯,但是要說服烏普薩拉大學那一幫既保守又挑剔的教授們談何容易。阿倫尼烏斯小心翼翼地準備著他的論文,既要堅持自己的觀點,又不能過分與傳統的理論對抗。
4小時的答辯終於過去了,阿倫尼烏斯如坐針氈,因為阿倫尼烏斯的材料和數據都很充分,教授們又查看了他大學讀書時所有的成績,他的生物學、物理學和數學的考試成績都非常好,答辯委員會認為雖然論文不是很好,但仍然可以以“及格”的三等成績“勉強獲得博士學位”。艱難的被承認之路
電離學說
博士學位得到了,但是電離學說卻不被人理解,特別在瑞典國內幾乎沒有人支持,阿倫尼烏斯決定向國外尋找有力的支持者。當然是要找一些有創新能力、有新觀點的人。 阿倫尼烏斯想到了德國物理學家克勞修斯。克勞修斯對熱力學第二定律作出很大貢獻,又被認為是電化學的預言者,但是克勞修斯年老體弱,對新鮮事物缺乏敏感。阿倫尼烏斯也想得到德國化學家耶爾的支持。邁耶爾曾經獨立地提出過元素周期律,也是一位很有威望的化學家,但是邁耶爾對此沒有任何表示。
幸運的是並不是所有的科學家都麻木不仁。在里加工學院任教的奧斯特瓦爾德教授對阿倫尼烏斯的態度卻是另一番景象。1884年6月的某一天,發生了三件使奧斯特瓦爾德難忘的事情:他牙疼得厲害;妻子生了一個女兒;他讀到了阿累尼烏斯寄來的論文。奧斯特瓦爾德忍著牙痛,反覆看了好幾遍,他覺得這個年輕人的觀點是可取的。並且立刻意識到,阿累尼烏斯正在開創一個新的領域——離子化學。喜歡動手做實驗的奧斯特瓦爾德立刻著手通過實驗來證實阿累尼烏斯電離理論的正確性。
隨後,奧斯特瓦爾德決定去瑞典會見阿倫尼烏斯,探討一些共同感興趣的問題。這一年暑假,兩位學者在烏普薩拉會面了,這是他們畢生友誼和合作的開端。
由於奧斯特瓦爾德的影響,阿倫尼烏斯獲得了出國做五年訪問學者的資格。阿倫尼烏斯先後在里加和萊比錫的奧斯特瓦爾德的實驗室里工作,又與當時著名的科學家柯名單勞希、玻耳茲曼、范特霍夫等人進行了工作接觸。特別是范特霍夫,他的研究工作中經常需要用電離學說來解釋一些發生的現象。當他們相見的時候,非常親熱,有很多問題需要探討。
阿倫尼烏斯在困難的時候找到了知音。著名學者奧斯特瓦爾德和范特霍夫的支持,使他的電離學說開始逐步被世人所承認。
隨著他們三個人的共同努力和科學技術的發展,特別是原子內部結構的逐步探明,電離學說最終被人們所接受了。原來反對電離學說的克萊夫教授還提議選舉阿累尼烏斯為瑞典科學院院士。
諾貝爾獎
1901年,開始首屆評選諾貝爾獎的時候,阿倫尼烏斯是物理獎的11個候選人之一,可惜落選了。1902年他又被提名諾貝爾化學獎,他也滑有被選上。1903年,評獎委員會很多人都推舉阿累尼烏斯,但是,對於他應獲得物理獎還是化學獎發生分歧。諾貝爾化學獎委員會提出給他一半物理獎,一半化學獎,這一方案過於奇特,被否定了。又提出他獲獎問題延期至第二年,也被否決。電離學說在物理學和化學兩個學科都具有很重要的作用,人們一時很難確定他應該獲得哪一個獎項。最後,阿累尼烏斯獲得了1903年諾貝爾化學獎。他是第一個獲得這種崇高榮譽的諾貝爾的同胞。
科研貢獻
阿倫尼烏斯的最大貢獻是1887年提出電離學說:電解質是溶於水中能形成導電溶液的物質;這些物質在水溶液中時,一部分分子離解成離子;溶液越稀,離解度就越大。這一學說是物理化學發展初期的重大發現,對溶液性質的解釋起過重要的作用。它是物理和化學之間的一座橋樑(見阿倫尼烏斯電離理論)。
阿倫尼烏斯的研究領域廣泛。1889年提出活化分子和活化熱概念,導出化學反應速率公式(阿倫尼烏斯方程)。他還研究過太陽系的成因、彗星的本性、北極光、天體的溫度、冰川的成因等,並最先對血清療法的機理作出化學上的解釋。
阿倫尼烏斯因創立電離學說而獲1903年諾貝爾化學獎。1902年還曾獲英國皇家學會戴維獎章。著有《宇宙物理學教程》(1903)、《免疫化學》(1907)、《溶液理論》(1912)和《生物化學中的定量定律》(1915)等。
阿倫尼烏斯在物理化學方面造詣很深,他所創立的電離理論留芳於世,直到今天仍常青不衰。他是一位多才多藝的學者,除了化學外,在物理學方面他致力於電學研究,在天文學方面,他從事天體物理學和氣象學研究。他在1896年發表了“大氣中的二氧化碳對地球溫度的影響”的論文,還著有《天體物理學教科書》在生物學研究中他寫作出版了《兔疫化學》及《生物化學中的定量定律》等書。作為物理學家,他對祖國的經濟發展也做出了重要貢獻。他親自參與了對國內水利資源和瀑布水能的研究與開發,使水力發電網遍布於瑞典。他的智慧和豐碩成果,得到了國內廣泛的認可與讚揚,就連一貫反對他的克萊夫教授,自1898年以後也轉變成為電離理論的支持者和阿倫尼烏斯的擁護者。那年,在紀念瑞典著名化學家貝采里烏斯逝世50周年集會上,克萊夫教授在其長篇演說中提到:“貝采里烏斯逝世後,從他手中落下的旗幟,今天又被另一位卓越的科學家阿倫尼烏斯舉起。”他還提議選舉阿倫尼烏斯為瑞典科學院院士。由於阿倫尼烏斯在化學領域的卓越成就,1903年他榮獲了諾貝爾化學獎,戌為瑞典第一位獲此科學大獎的科學家。1905年以後,他一直擔任瑞典諾貝爾研究所所長,直到生命的最後一刻。他還多次榮獲國外的其它科學獎章和榮譽稱號。
晚年的阿倫尼烏斯,體弱多病,但他仍不肯放下自己的研究。他抱病堅持修改完成了《世界起源》一書的第二卷。1927年10月2日,這位68歲的科學巨匠與世長辭。阿倫尼烏斯科學的一生,給後人以很大的思想啟迪。首先,在哲學上他是一位堅定的自然科學唯物主義者。他終生不信宗教,堅信科學。當19世紀的自然科學家們還在深受形上學束縛的時候,他卻能打破學科的局限,從物理與化學的聯繫上去研究電解質溶液的導電性,因而能沖潰傳統觀念,獨創電離學說。其次,他知識淵博,對自然科學的各個領域都學有所長,早在學生時代就已精通英、德、法和瑞典語等四五種語言,這對他週遊各國,廣泛求師進行學術交流起了重大作用。另外,他對祖國的熱愛,為報效祖國而放棄國外的榮譽和優越條件,在當今仍不失為科學工作者的楷模。
文獻著作
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