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《科学大众》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

创办于1937年,是我国创刊最早、影响最大的科普刊物之一。现由江苏省科技厅主管、江苏省科协主办。70多年来,杂志秉承“科学大众化、大众科学化”的宗旨,矢志不渝地为提高中华民族特别是青少年科学素质服务,影响了一代又一代中国人,得到了毛泽东、周恩来等党和国家领导人的肯定。

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科学家的故事 革新化学教育

2008-09-30 22:24:50

  23岁的大学教授

  1803年5月12日,米斯特斯•冯•李比希在德国达姆斯塔德出生。父亲是一个经营无机盐和颜料的商人,闲暇时就用这些物品做化学实验,所以李比希从小就被领进了化学领域。

  李比希最喜欢呆的地方是被称为“厨房”的一间小房子,房子中摆满了奇形怪状的瓶瓶罐罐。在这里,他初次体验到化学所包藏的种种“神秘”,正是这些“神秘”的东西,激发了他丰富的想象力。随着年龄的增长,李比希不仅掌握了化学中许多非常有趣的知识,而且还喜欢做实验来验证这些知识。通过在父亲药房中的实践操作,他慢慢掌握了一些简单的化学实验方法。

  有一次,父亲急需一个化学配方,便派李比希到宫廷图书馆去查找。此后,李比希就成了这家图书馆的常客,并依次把图书馆里有关化学方面的书籍差不多读完了。

  回到家中,李比希常常重复书中的实验,他想通过实验来检验书本中所读到的一切知识。由于李比希对知识的渴求有一种强烈的愿望,所以他对每一次实验都非常认真,非常注意观察实验过程中的各种现象,不忽视任何细节。这种自我训练,使他具备了日后成为一名杰出科学家所必须拥有的观察力和实验操作技巧。

  李比希喜欢做各种化学实验,他还特别喜欢研究炸药,并渐渐学会了制作爆炸雷管,甚至学会了设计制造一种压雷管的专业仪器。很快,同学们都知道李比希会制造“小炸弹”,常常要他演示小炸弹的威力。有一次,老师正在讲台上授课,忽然教室里发出了可怕的爆炸声,原来一颗小炸弹被李比希不小心引爆了。结果,李比希被学校开除了。

  为了李比希的前途,1820年,父亲将他送进波恩大学学习,师从化学教授卡斯特纳。第二学期又随教授转迁至艾尔兰根大学。在这里,李比希感到前所未有的自由,能力也获得了极大的释放。1822年,李比希获哲学博士学位。同年,李比希来到巴黎留学,在著名化学家盖•吕萨克的指导下学习。盖•吕萨克是一位优秀的化学教授。在老师的指导下,李比希逐渐把自己过去简单堆积的知识发展成一套严密的知识体系。

  当时,虽然法国、英国、瑞典等国家的科学家在化学方面已经有了不少科学的发现,可是化学仍然被看作是“魔术”,李比希对这些偏见很不以为然。这位年轻人懂得,化学并不是“魔术”,并且正是由于化学,人们才能创造出许多有用的东西。

  因此,李比希充分肯定化学知识的科学性及其价值,在日常的学习以外,李比希还继续做一些实践性的科研工作,如对雷酸性质的分析。在精确测定雷酸盐组成方面,他做了许多工作,并得到盖•吕萨克教授的支持和赞赏。李比希成了盖•吕萨克教授的得力助手。在1822-1824两年的研究中,在探索各种有机化合物的同时,他系统地研究了雷酸盐,找到了防止雷酸盐爆炸的填充剂。

  李比希1824年回到德国,担任吉森大学编外教授,两年以后升为正式教授,年仅23岁。

  有机化学建树颇多

  李比希在化学上建树极多。在研究氯与乙醇的作用时,李比希发现存在两种完全不同的液体,其中之一是乙醇与干燥的氯相互作用时生成的,并有特别难闻的气味,这种液体就是氯乙醛。另一种液体是通过氯酸钾与乙醇相互作用时获取的,它具有微甜和好闻的气味,但连续吸入这种蒸汽会引起头晕,这个新化合物叫氯仿。几年以后,李比希在进一步研究氯化乙醇时,得到了另一种液体——乙醛,它挥发快,带有难闻的窒息气味。

  1832年,李比希和韦勒发表了论文《关于安息香酸的研究》,在文中,他们提出了基团理论。所谓基团理论,是李比希研究苦杏仁油安息香酸、安息香酰氯、安息酰氨等一系列化合物时,发现这些化合物中存在一个共同的基——安息香基。他由此得出结论:有机化合物是由基组成的,这种基是稳定的基,它构成有机化学物的基础。李比希关于有机基的科学定义是对有机化学理论基础的卓越贡献。这是有机化学研究系统分类的重要尝试,它和人工合成尿素一起成为有机化学大发展的先导,为有机化学的发展铺平了道路。

  1837年,李比希和法国著名化学家杜马联名向法国科学院提交一份研究纲领论文,断言无论在无机化学还是有机化学中,“化合的规律和反应的规律在两个化学分支中都是一样的。”这个宣言为人工合成有机物扫清了思想上的障碍,李比希和杜马因此在有机化学界被奉为新科学思想的领袖。

  李比希于有机化学贡献殊多,他对许多有机化合物做过精确分析,确定了它们的化学式,还发现了同分异构现象。这一切都使李比希成为19世纪最杰出的化学家之一。

  专注农业化学

  作为一名科学家,李比希不仅关注理论研究,还一直怀有为人类谋福利的信念。当时德国农业遭受自然灾害,人们连吃饭都成问题。在这种情况下,李比希决心要用化学知识去帮助农民提高农业生产,于是开始了对土壤的肥力及其物质构成的研究。

  李比希自1840年始,直至去世前,他的研究重点转到了农业化学和生物化学上。他用化学方法,创造出人造化学肥料——钾盐和磷酸盐,并证明植物生长需要碳酸、氨等无机物;动物的排泄物只有转化为碳酸、氨等才能为植物所吸收。这些观点构成了近代农业化学的基础。后来,李比希把他的实验成果写在《有机化学在农业和生理学中的应用》一书中。在这本书中,他科学地论证了土壤的肥力问题,强调无机质肥料——人造化肥对农业发展的重要性,这在科学史上还是第一次。由此,开拓了农业化学这一新领域。

  同时,李比希的著作《农业化学》也在科学界引起了空前的兴趣。这本书在几天之内就被抢购一空。这部书被九次重印,译成34种语言。书中提出的许多问题,引起了极其热烈的讨论,参加讨论的有农学家、化学家、自然科学家、医生,甚至还有哲学家。有的人赞成李比希的思想,有的人全然反对。但一些思想开放而富于进取心的农民开始渐渐地使用各种无机肥料,极大地提高了农作物的收获量。于是,磷肥逐渐受到科学家和农民的关注与认可,一种新兴的工业部门应运而生,人们从骨头以及各种天然的磷酸盐里,开始进行磷肥的提取生产。

  李比希从德国化学界开始推动的社会变革,是十分明显的。18世纪末世界的化学研究中心还在法国,19世纪以后,化学研究的领导地位已被德国取而代之了。在理论化学与工业化学方面,德国都执世界的牛耳;同时,德国的酸、碱化学工业产品的产量也占世界首位。此外,德国在科学界后来居上,跃入世界先进行列,正是以化学为突破口的。而所有这一切都离不开李比希作出的杰出贡献。

  在对农业化学方面,李比希也有失败之处,他错误的认为植物所必需的氮是从大气中直接吸收的,所以在他的化肥配料表中没有加入氮化物。这一点后来被纠正了,从而使农业生产发生了巨大的飞跃。

  革新化学教育

  自1824年回国后,李比希发现德国的化学教育只注重课堂知识的灌输,教材也较为陈旧,许多德国大学没有化学教授,化学课由医学博士讲授。化学实验教学的条件就更差了,全国只有汤姆逊设立的一处实验室,一些著名化学家的实验室,都是私人性质的。只能接受一两名学生做专题研究。为了改变这种情况,李比希加强了对实验室建设和化学教学法的研究,使化学教学真正具备了实验科学的特色。他的努力得到了校方和国家的支持,经过两年努力,他在吉森大学建立了一个完善的实验教学系统,他的实验室可以同时容纳22名学生做实验,教室可以供120人听讲,讲台的两侧有各种实验设备和仪器,可以方便地为听讲人做各种演示实验。这是世界上第一个真正用于教学与科研的实验室,使传统理论知识与实践操作相分离的弊病得到全然改观。同时,李比希还制定出一套新的教学大纲,这为近代化学教育新体制的建立奠定了基础。

  为了实践这套新体制,李比希说服当地政府和学校,办了一个化学实验室。经过辛勤耕耘,这个实验室很快就成为世界上最好的化学实验室。在李比希的指导下,这个实验室先后走出一大批世界著名的化学专家,如卡尔•弗德泽纽斯、查里•日拉尔、奥古斯特•霍尔曼、奥古斯特•凯库勒及阿道夫•武慈等。在最早的60名诺贝尔化学奖获得者中有42人是他的学生的学生。

  在李比希的大力鼓励和宣传下,人们渐渐认识到新教学体制的优越性。德国各大学校纷纷建立起自己的化学实验室。经过几年的努力,德国的化学教育和科学研究得到了显著提高。李比希在化学教育上所做的工作意义十分深远,为德国19世纪末20世纪初在化学与化工方面领先世界各国奠定了坚实的基础。

  李比希在有机化学、农业化学、生理化学以及农业宏观经济学等新兴学科里,都是伟大的拓荒者,他提出的许多新的假说,往往都非常具有启发性。李比希一生获得过许多荣誉,1860年被选为巴伐利亚科学院院长,还被选为德国、法国、英国、俄国、瑞典等国家科学院的院士或名誉院士。1873年4月18日,李比希因感冒逝于德国慕尼黑。

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