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點石成金的秘密(五)

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點石成金的秘密(五)

【在說門捷列夫之前,或許我們還需要來了解一下原子這個概念。】

【在今天一開始,我們就提到了原子。】

【元素就是原子的集合體。每一種元素中的原子都是相同的,所以他們也有著獨有的原子質量。】

幾個原子集合在一起組成元素。

然後,所有的元素放在天平上稱它們的質量。

可以發現每一種元素都有著相同的原子質量。

元素的這一點特性,和生物是完全不一樣的。

【化學家們就用了不同的方法和手段測定了不同元素的原子質量。】

【於是,有一段時間,原子質量、性能、狀態呈現這些就成為了分類元素的幾項指標。】

【然後,當化學家們把這些元素全都擺在一起的時候,他們就會發現一些很奇妙的事情。】

在一次化學家們的學術聚會上。

德國的化學家德貝萊納正在講述自己這段時間的發現:

“我發現,鈣、鍶、鋇這三個元素,不僅化學性質相似,而且他們的原子量正好可以形成一個等差數列。”

鈣的原子量是40.078,鍶的原子量是87.62,鋇的原子量是137.327.

“還有,鋰、鈉、鉀這三種元素,它們的質地都很柔軟,而且還都能和水發生反應。最重要的是,它們的原子量之差都是8的倍數。”

德貝萊納斬釘截鐵的道:“這些元素之間,肯定存在著某種規律。”

旁邊聽著的化學家們竊竊私語,眼睛也越來越亮:

“如果可以發現並且掌握這些元素之間的規律,是不是就可以掌握萬物變化的規律?”

“我們研究上遇到的一些問題似乎也就能迎刃而解。”

但研究來,研究去,這個課題的進展依然很慢。

百姓中一片沈默。

“你聽懂了嗎?”

“沒有,你呢?”

“慚愧,在下從剛剛講各種實驗的時候就聽不懂了。”

各種府學和國子監、太學等高等學府裏的學子們忽然就很懷疑自己的智商,唯有少數幾個可能平時對算術、機械等更在行的學子,一下子就迎來了自己的春天。

“我覺得我應該去學這個。”有十三四歲的少年興高采烈的對家長說道,“我覺得這個更適合我。”

而那些什麽之乎者也,實在是看了頭暈。

家長面無表情的問他:“那你看懂了?”

少年噎了一下,還是選擇如實的小聲回答:“這個什麽原子質量聽懂了表面,但是不懂其中的原理。不過之前那些實驗我看懂了也聽懂了。”

他覺得做實驗挺好玩的。

家長的面色緩了緩,沈吟一下後道:“你若真喜歡,也不是不行,先觀察一段時間再說。”

每次仙畫結束後,都會有一些相應的變化。

如今朝廷已經開了好幾個專業的學院,醫學、農學、生物、天文等等,甚至後面可能都還會綜合到大學裏面去。

而且,科舉取士和人才提拔也都在隨之發生變化。

那誰知道,以後會不會有這什麽化學呢?

不過......家長頭疼的揉了揉太陽穴,這化學真的是聽不懂啊......

以後可沒辦法輔導課業!

【也是在這個時期,門捷列夫終於要出場了。】

【門捷列夫是俄國人,名字賊長。】

【他出生在寒冷的西伯利亞地區,從小就是個天才。所以雖然家裏很窮,但是他的媽媽還是特意花錢將他送到了有著良好教育的大城市,聖彼得堡。】

【在那裏,門捷列夫14歲就進入了聖彼得堡國立交通大學,過了兩年,又去了聖彼得堡師範大學學習化學。】

【在他二十三歲的時候,就在聖彼得堡國立大學擔任了副教授一職,教授化學。而且人氣很高。】

門捷列夫走入課堂。

課堂裏已經擠滿了學生,還包括了一些旁聽生。

在他講完課後,學生們爆發了熱情的掌聲,送給這位年輕的化學教授。

這也讓門捷列夫感到很高興,對自己的本職工作更熱心了。

【當時化學界最火熱的事情莫過於各種新元素的被發現,門捷列夫想要給自己的學生們講授這些這些新元素,但苦於沒有合適的教材。】

【他想,要不自己編一本吧。】

【大概就是從那個時候開始,門捷列夫對元素之間的規律發生了興趣。】

【後來,他又出去進修,和歐洲的化學家們溝通交流,參觀了很多的化學實驗室,獲得了化學博士學位。】

【1860年的時候,世界上舉辦了首次國際化學家代表大會,門捷列夫也旁觀了。】

來自於德國、法國、英國等十多個國家的約140多名化學家們齊聚一堂。

他們在這裏商議一些化學界中有爭議的問題,並爭取在這段時間裏能夠達成一些共識。

有一天爭論的問題是原子量的測定以哪一種方法為標準。

“我提議,就以阿伏伽德羅的測定方法為標準,這樣有助於解決我們一直以來的分歧。”意大利的一位化學家闡述了自己的理由。

“附議。”

“我也附議。”

門捷列夫那時候還只是一個進修的學生,只有旁觀的資格。

他將會議上達成的結果發回給《俄羅斯日報》,並寫道——“一個新的化學時代即將來臨。”

......

天幕下。

孫思邈的徒弟有些不滿的道:“也沒有說出來到底怎麽測定原子的那個什麽質量啊!”

質量他可以從那個天平的畫面推測出來,大概和重量是類似的,也是一種量。

但問題是,原子這東西連顯微鏡都看不到,怎麽測啊!

孫思邈瞟他一眼:“就算是顯微鏡能看到,你能測出那些微生物的重量嗎?”

他的徒弟略一思索:“可以先提純,或者是先分離......”他卡了一下殼,“只要能被看到,總有辦法可以想。”

但沒看到的東西,難道全憑想象?

孫思邈輕咳一聲,他也沒有想出辦法,最後只能勉勵道:“這些東西,為師有生之年是看不到了,就只能指望你們了。”

他徒弟默默的把視線轉移到自己的小徒弟身上。

小徒弟眨了眨眼睛,打了個寒噤:......師父的眼神讓他好有壓力啊啊啊!!

......

【進修回來後,門捷列夫又回到了聖彼得堡,換了所大學繼續擔任他的化學教授。】

【在這個過程中,門捷列夫對於元素規律一直都沒有放下。他又重新測定了很多元素的原子量,】

【並且,他想到了一個絕妙的辦法。】

門捷列夫愛好打牌,有一天他靈機一動,將現有的63種元素繪制成為了一張張卡牌。

每一張牌上面都寫了元素名稱、主要性質和原子量。

他日常攜帶著這套牌,空閑的時候就拿出來玩一玩,將它們各種排列組合。

同事看了有趣:“你這是在玩一種新的元素牌?”

門捷列夫道:“這有助於我找到它們之間的規律。”

同事不置可否的笑了笑,沒有再說話。

門捷列夫玩這套牌玩了幾年,但似乎也沒什麽進展。

有一次,在連續工作幾天之後,門捷列夫趴在桌子上睡著了。

在他的夢裏面,這些紙牌似乎都活了過來,開始一張一張的飄在空中,並且有次序的排列成為了表格。

等到門捷列夫醒過來之後,他將夢中見到的表格記了下來。

於是,元素周期表誕生了!

【當然了,做夢之說只是道聽途說,為這個故事添上一些神秘色彩。歸根究底是他自己的努力獲得了成果,畢竟,作為一個天才,門捷列夫可是說過“終生奮鬥,必成天才”的人。】

【但是,用紙牌排列的方法看上去未免有點離經叛道,所以在剛提出來的時候,整個化學界對此是很不以為然的。】

俄羅斯化學協會的一次學術討論上,門捷列夫帶著他的紙牌參加了。

大家或拿出了自己的論文,或拿出了自己在實驗室中獲得的最新樣品,依次闡述這段時間的成果。

輪到門捷列夫的時候。他拿出了一套紙牌。

他把這些紙牌放在桌子上,然後就像是玩魔術一樣將紙牌排列成為了自己計算出的元素周期表。

紙牌上被標了不同的顏色,當它們擺在一起的時候,看上去就像是光譜圖表一樣。

“這些紙牌的排位就代表著元素之間的規律。”

門捷列夫向大家介紹道:“這些元素按照原子量的大小進行分布排列。同一周期裏,從左到右,原子的半徑遞減,從上到下,半徑遞增。”①

路小柒用了圓球代替元素的平面圖,可以更清楚的看到這一點。

門捷列夫繼續道:

“而且,同一周期,從左到右,金屬性遞減,非金屬性遞增。從上到下,金屬性遞增,而非金屬性遞減......”

等到門捷列夫講完,周圍的化學家們都緊緊的鎖起了眉頭。

他們覺得門捷列夫說得好像有那麽一點道理,但卻又覺得這些撲克牌簡直匪夷所思。

“我發現您上面標註的原子量似乎和現在的有些不同。”有化學家提出疑點。

門捷列夫很自信的回答:“因為現在的是錯的,我重新計算過了。”

大家:“......”

有一位化學家忽然問道:“門捷列夫先生,我發現這個表格中有四個空白格,這代表了什麽?”

門捷列夫讚賞的看了他一眼,道;“這四個空白格是我根據它們排列出來的規律推導出來的,代表著存在但是還未被我們發現的新的四種元素。我將它們稱為‘類鋁’‘類矽’‘類硼’。”

“比如這個‘類鋁’,我判定它的性質與鋁相近,原子量大概是68,密度為5.9 g/cm。”

如果之前大家都覺得還有些道理,那現在門捷列夫的這個說法就讓他們完全無法接受了。

“簡直是荒謬!新的元素怎麽可能就這樣輕松被你從紙牌中發現?!”

“不錯,毫無事實依據!”

門捷列夫冷靜的道:“從積累的事實得出結論就是理論;而理論使我們能夠預見事實。”②

但大家還是覺得他很荒唐。

他曾經的老師甚至憤而起身,離席而去:“身為化學家,你不老老實實的待在實驗室裏做實驗,卻玩起了紙牌,異想天開,你以為這些元素會這樣被你擺布嗎?”

漢武帝劉徹忽然輕笑了一聲,甚至還拍了兩下手。

“的確是自信到張狂啊!”

雖然他對這什麽周期律的原理並不太懂,但對門捷列夫的行事作風卻是有那麽一些讚賞的。

劉徹就喜歡這種自信的天才!

“大漢,就需要這樣的天才。”他環視一下四周,“自己做的事情,自己得出來的結論,連自己都不相信,那就不必呈到朕面前來了。”

“武將也是,出征之前如果連自信都沒有,趁早就給朕滾回家去。”

同一時間,董仲舒正在太學中教導學子。

“連這位門捷列夫這樣天才的人,都說終身奮鬥,才成天才。你們,就更應該付出更多的努力。”

帝王和大儒們正在借題發揮,古代的化學家們和方士們卻在如癡如醉的看著他的這張元素周期表,體會著裏面的規律。

之前完全不懂,但是在仙畫的解說下,竟也看出了幾分意思。

這張表格,嚴絲合縫。

雖然用紙牌的方式來揭曉,顯得有些兒戲,但細看裏面的各個維度,卻似乎真的找不到漏洞。

“原來是這樣!”

“好像有些道理。”

“如果說世間所有萬物都是由這裏面的元素構成,而這些元素又有著這樣的規律,那......”沈括倒吸了口涼氣。

他身邊的助手好奇的問:“很厲害?”

沈括頓了一下:“就好像老子說出,一生二,二生三,三生萬物一樣厲害。”

這是世間的規律。

而老子還只是意象,是玄妙,門捷列夫的這個規律,卻落到了實處,可以用那些神奇的實驗來證明。

這簡直就是神的領域。

沈括腦海中無限翻騰,他的視線穿越天幕,似乎想要看到更高。

仙畫說這世界上沒有神,但是世間萬物的誕生,元素的排列,卻為何又如此神妙的遵循著某種規律?

這些規律是誰的手筆?

神?天道?

元素周期律之精妙,讓不同的人看到了不同的東西。

像祖沖之這樣的數學家從中看到了數學的規律:“等差數列......數學竟然也在化學中有所體現,真是奧妙無窮。”

而文學家們似乎也有自己的見解:“有一排,鋰鈹硼碳氮氧氟氖,從金屬逐漸過渡到石字,再逐漸過渡到氣字。完全可以看出華夏預言的精巧。”

即使只是看字,都能知道它們的特性。

“就是這些字也不知道是專門為了這個周期表而造還是因為其他?”

......

【門捷列夫是個極其自信的人。這一點從他在表格裏留下的幾個空白格就能看出來了——連沒被發現的新元素都能寫上了,沒點自信幹不出來這事兒。】

【所以,即使被所有人說不行,他也對自己得到的結果很堅持。】

【其實當時有個叫邁耶的科學家也做了一個類似的表格,並且同樣是按照原子量來排列,只是只涵蓋了28種元素,而且沒有去預告新元素的存在。】

【後來,門捷列夫憑借元素周期表享譽世界,邁耶也是很服氣的。】

邁耶的友人後來對他遺憾的說:“可惜了,其實你的周期表和門捷列夫的相比,除了元素少一些之外,區別並不大。”

邁耶搖搖頭:“我並沒有他的自信與堅定,不是誰都敢把對新元素的預言放在自己的論文裏的。”

【扯遠了。】

【門捷列夫的元素周期表是如何被承認的呢?關鍵點還真就在於那幾個新元素的空白格上。】

【幾年後,法國化學家布瓦博德朗發現了一個新元素,他給它命名為“鎵”,並把論文發表了出去。之後,他收到了門捷列夫的一封信。】

布瓦博德朗正在看一封從俄國聖彼得堡寄過來的信。

信中,門捷列夫坦率的道:“您所發現的鎵應該就是我前幾年在元素周期律上所預言的那種新元素‘類鋁’。根據我的推測,它的原子量接近68,密度應該是5.9上下而不該是4.7。”

“我猜,這是您所獲得的這一塊物質樣品還不夠純所造成的。懇請您繼續測定一遍。”

布瓦博德朗的助手不可思議的道:“他甚至都沒有接觸過鎵,他以為他是誰?”

但布瓦博德朗是個很謹慎的人,他想了一下後,道:“我們再提純一遍,萬一呢?”

結果,再又提純了幾遍之後,布瓦博德朗和他的助手發現,鎵的密度真的是5.96而不是他們之前所得出來的4.7!

整個化學界都震動了。

【感謝布瓦博德朗對科學的嚴謹。】

【門捷列夫和他的元素周期律從此被世人皆知!】

【接下來,1879年瑞典化學教授尼爾森發現了鈧,1886年,德國化學教授文克萊爾發現了新元素鍺。這兩個元素就是門捷列夫所預言的類硼、類矽。】

文克萊爾給門捷列夫寫信:

“您天才的研究又獲得了新的勝利,我向您致以崇高的敬意。”

【門捷列夫在化學界的地位變得無比崇高。】

看到新元素真的被發現,大家都嘖嘖稱嘆。

“沒想到還真被發現了。”

“不過,這門捷列夫可也真是夠自信,居然還主動寫信過去告訴人家你錯了。”

“也虧得這什麽瓦德朗人還挺好,居然真的測了一遍。嗐,我說這些歐洲人,能不能不要起那麽長的名字,都不好記!”

“人家自信是因為有本事,”酒樓中的一個說書人笑道,“若是換成一愚人,得出來的結果是錯的,那或許換來的評價就是又蠢又犟。”

大家都笑起來:“你說得也對!”

但同一時間,卻有很多人在默念著門捷列夫之前駁斥那些反對者們的那句話:

“從積累的事實得出結論就是理論;而理論使我們能夠預見事實。”

越念就越覺得這話雖然白,但是卻很有道理。

嬴政籲道:“或許,不單單是在化學上,在很多事情上,都是如此。”

理論,萬物之理。

如果在做一件事情之前,就能夠懂得它運行的道理,那是不是就可以推斷出它的未來走向?

他看向眼前的大殿,在大殿中站著的臣子,甚至越過宮墻,看向了廣袤的天下。

這天下運行的理論又是什麽?

那些自己曾經經歷過的大事件,宮變、陰謀與戰爭出現在眼前,那些自己曾經學過的書籍和策論紛紛浮現在腦海。

是禮?是尊卑?是軍事力量?是人心?

不,或許更覆雜。

但,也或許更簡單。

【當時俄羅斯的科學還是相對比較落後的,科學聖地在巴黎、在倫敦。因此,門捷列夫也一躍成為了俄羅斯的民族英雄。】

【他還是個全才,72年裏寫了五百多篇著作,涵蓋了從化學到物理再到地球物理等等多個領域。】

【他忙得很,副業繁多,並且對這些副業都傾註了許多熱情,還做出了不少成果。】

門捷列夫去考察巴庫的煉油廠,看到人們正在點燃石油。

他心痛極了:“石油不是燃料。直接燒石油,就像在廚房爐竈裏燒支票一樣!”

煉油廠的廠長眼巴巴的看著他。

門捷列夫憤而提出了利用重油的新方法,幫助俄國建立了第一座從重質油大規模煉制潤滑油的工廠。

他對稅務也大有研究。

俄土戰爭後,俄國經濟瀕臨破產,門捷列夫開始活躍在商界,甚至成為了俄國貿易與制造業委員會的委員。

再次期間,他寫出了厚達七百頁的《用關稅解釋俄國工業的發展》,直接建立了俄國的關稅體系。

他研究化肥、自建實驗室和試驗田。

他改革教育制度,提倡女生入學,並且親自授課。

他喜歡探險,在北冰洋發現了海溝。

甚至,他還自己親自做箱包!

他經常會自己去市場上購買做箱包的材料。

有一次,一位顧客詢問店長:“這位先生是誰?”

店長回答說:“你不知道嗎?這可是我們這兒著名的箱包制造師傅!門捷列夫先生!”

門捷列夫就像一只忙碌的小蜜蜂,精力旺盛,在各個領域飛來飛去。

【門捷列夫,高低可以和達芬奇打成平手。】

【妥妥的“斜杠青年”之神!】

①我不確定門捷列夫版本的元素周期律裏是不是點出了這個特性,因為改過幾個版本。不過,這裏為了方便理解,還是寫了,而且簡化了。

②他的原話。

ps

原子和原子質量什麽的,沒法延伸來寫,不然要解釋的概念太多了,而且還牽扯到一些物理學上面的東西,很覆雜,所以就提一下就好。太深了我也不懂,望天......

pps

本章參考:

《門捷列夫很忙》紀錄片

《科學的預言,門捷列夫與元素周期表》

《元素之旅的超級向導--門捷列夫》

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