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兒時(shí)瘋狂“拆家”的熊孩子,長大成為了“有機(jī)化學(xué)之父”

原點(diǎn)閱讀 2022/11/23 23:39:08 責(zé)編:遠(yuǎn)生

李比希是一位德國藥物、燃料和化學(xué)試劑營銷商的兒子,自小他就把家當(dāng)作自己的“化學(xué)樂園”,這里有不少化學(xué)材料、藥品和試劑供他“玩?!?。他喜歡動手做小實(shí)驗(yàn),甚至偷偷地跑到閣樓上做硫酸汞的實(shí)驗(yàn)。不想那次闖了禍,強(qiáng)烈的爆炸震動了整棟樓,還炸壞了屋頂?shù)囊唤恰?/p>

他不但沒有受到責(zé)備,父母反倒表揚(yáng)他 “有勇氣”“有追求”,這個(gè)表揚(yáng)把他敢于創(chuàng)造的潛質(zhì)挖掘了出來。為了鼓勵他的愛好,父親索性把店鋪的后廚房改造成實(shí)驗(yàn)室,供他做實(shí)驗(yàn)。在耳濡目染與動手活動中,李比希對化學(xué)有了深度的熱愛,從此走入化學(xué)人生。

1822 年,從德國埃爾蘭根大學(xué)獲得化學(xué)博士學(xué)位后,李比希來到巴黎,成為著名化學(xué)家蓋?呂薩克的研究助手。蓋?呂薩克的實(shí)驗(yàn)方法和技能、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神對李比希產(chǎn)生了重要的影響。早在少年時(shí)代,他就對德國學(xué)校教育正規(guī)化與公式化的陳舊乏味深有感觸,決心身體力行,改革德國的化學(xué)教育,然而事情并不像想象的那樣一帆風(fēng)順。

1824 年 4 月,李比希離開巴黎回到達(dá)姆斯塔德,時(shí)年 21 歲。他懷揣著一封哈姆博爾德的推薦信,來到了吉森大學(xué)。這是一所設(shè)備陳舊、資金匱乏的學(xué)校,由于無力提供充足的獎學(xué)金,來學(xué)化學(xué)的學(xué)生寥寥無幾。雖然號稱是大學(xué),不僅沒有專門講授化學(xué)的教室,就連專門的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室也沒有。更令人困擾的是,人際關(guān)系復(fù)雜,教學(xué)秩序也很混亂,講授普通化學(xué)的威廉?吉莫曼教授同時(shí)兼教哲學(xué),而另外一位化學(xué)老師又同時(shí)兼任醫(yī)學(xué)和藥學(xué)課。吉莫曼對李比希卻加以排斥,唯恐他來爭奪自己的講課費(fèi)(根據(jù)那時(shí)德國的教育體制,教師的薪酬從聽課學(xué)生的付費(fèi)中提取),他甚至不允許李比希使用實(shí)驗(yàn)桌和實(shí)驗(yàn)器材。

李比希原想借鑒法國的經(jīng)驗(yàn),繼承導(dǎo)師蓋?呂薩克的治學(xué)精神在吉森大干一番,眼前的景象讓他感到情況的復(fù)雜。人的行為動機(jī)是非常重要的,良好的動機(jī)就是高尚目的所在,它會穩(wěn)定地潛藏在人的努力、耐力、堅(jiān)持之中。李比希不想輕易改變他的初衷,他認(rèn)為,雖然化學(xué)并不像哲學(xué)那樣是思辨的科學(xué),但是真正的化學(xué)家首先應(yīng)該會思考,還必須具備實(shí)驗(yàn)操作的技能,化學(xué)知識要通過實(shí)驗(yàn)中的思考來獲取,并從對經(jīng)驗(yàn)的思考上升為理論,因此思考和實(shí)驗(yàn)對化學(xué)是至關(guān)重要的。

面對吉森的現(xiàn)狀,李比希決心改革傳統(tǒng)的化學(xué)教育體制和教學(xué)方式,提出一項(xiàng)大膽的計(jì)劃,其目標(biāo)是創(chuàng)立一間現(xiàn)代化的化學(xué)研究所,當(dāng)前起碼也要有一間現(xiàn)代化的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室,它向全體學(xué)生開放,規(guī)定化學(xué)課全程在實(shí)驗(yàn)室里講授。這個(gè)建議在當(dāng)時(shí)的德國過于超前,因而極具挑戰(zhàn)性,最后遭到了校董會的否決,認(rèn)為這是“離經(jīng)叛道”,背離德國教育的大方向。

在諸多不順的情況下,李比希決定身體力行,一點(diǎn)點(diǎn)地改進(jìn)現(xiàn)有的化學(xué)教學(xué)。他吃住在學(xué)校,依靠著簡單的儀器設(shè)備,開出了一堂堂生動的化學(xué)課,贏得了學(xué)生的歡迎,也獲得了校董會對他的一致認(rèn)可。

1825 年 12 月 7 日,他被正式聘任為化學(xué)教授職位,薪酬和實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)也有了改善。就在這一年,李比希在吉森小城的邊緣找到了一座廢棄的軍營,經(jīng)過一番斡旋,他成功地借用了其中的一角,在那里建成了一間化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。主實(shí)驗(yàn)室不到 40 平方米,帶有一個(gè)儲藏間、一個(gè)烤箱、一張實(shí)驗(yàn)桌,旁邊還附帶一間小教室。雖然規(guī)模不大,設(shè)備簡陋,但終歸邁出了改革的第一步。李比希在這里上化學(xué)課,還帶領(lǐng)八九個(gè)學(xué)生進(jìn)行化學(xué)研究,而他和妻子及孩子全家就住在樓上一間狹小的房間里。在這所校外實(shí)驗(yàn)室,李比希授課兼研究,一干就是 10 年,很多成果是在這里完成的。

李比希是德國首位把傳統(tǒng)的化學(xué)教育與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,同時(shí)又把化學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)相結(jié)合的人,這在德國是一項(xiàng)聞所未聞的計(jì)劃。

從 1825 年開始,他堅(jiān)持實(shí)行了近 30 年。為推動化學(xué)教學(xué)體系的改革,李比希編寫了一份全新的教學(xué)大綱,規(guī)定學(xué)生必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練,從實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)化合物的定性和定量分析。李比希的教學(xué)大綱規(guī)定,必須學(xué)會如下技能,如天然物質(zhì)的提純法、新化合物的成分鑒定法、無機(jī)合成與有機(jī)合成法等,他認(rèn)為只有在實(shí)驗(yàn)中掌握這一系列知識和技能,才談得上獨(dú)立研究專題論文、獲取學(xué)位。這種經(jīng)過實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)訓(xùn)練后,再逐步提升到獨(dú)立研究的教學(xué)體制,不僅培養(yǎng)出了一批真正的化學(xué)家,也為近代化學(xué)教育奠定了基礎(chǔ)。

在他的大力推動下,吉森的化學(xué)課及化學(xué)研究獲得了大批的成果,他的學(xué)生不僅在德國、歐洲,包括在美國,都成為了新一代化學(xué)技術(shù)發(fā)展的中堅(jiān)力量。

此時(shí),李比希創(chuàng)建化學(xué)研究所的計(jì)劃也水到渠成,終于在 1833 年被正式通過,1839 年獲得了政府的第一筆資助,吉森大學(xué)李比?;瘜W(xué)研究所正式建成。這里不僅是李比希授課的專門教室,是學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的場所,它同時(shí)也是化學(xué)研究的基地和化學(xué)產(chǎn)品的制造車間,同時(shí)還是化學(xué)、醫(yī)藥雜志的編輯部所在。

李比?;瘜W(xué)研究所建成后,它的優(yōu)越性立刻顯現(xiàn)了出來,不僅化學(xué)系列課程和系列實(shí)驗(yàn)得到了正規(guī)化,化學(xué)教學(xué)與理論研究、藥理、農(nóng)業(yè)等實(shí)踐活動得到了有機(jī)的結(jié)合,實(shí)踐又促進(jìn)了化學(xué)教學(xué),拓寬了理論研究的課題。李比希對化學(xué)教育制度和方式的改革,帶來了一系列領(lǐng)先的化學(xué)研究和優(yōu)異的化學(xué)教育成果,這令人耳目一新,吉森立刻成為全德乃至全歐洲的化學(xué)教學(xué)與研究的中心。它的崛起引起了轟動,全德、歐洲乃至全世界的化學(xué)家們紛至沓來,一時(shí)間,世界四面八方的學(xué)生涌向了吉森大學(xué)。

在新型教育研究制度下,由他的親自指導(dǎo),涌現(xiàn)出一批化學(xué)家,其中名列前茅的有世界著名燃料化學(xué)和燃料工業(yè)奠基人霍夫曼,發(fā)現(xiàn)鹵代烷和金屬鈉制備烴的伍慈,提出苯環(huán)狀結(jié)構(gòu)學(xué)說、為有機(jī)結(jié)構(gòu)理論奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)并被譽(yù)為化學(xué)“建筑師”的凱庫勒,以及被門捷列夫譽(yù)為俄國化學(xué)之父的沃斯克列先斯基等。

這些學(xué)生回到自己祖國,效仿吉森做法,建立面對學(xué)生的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室,使吉森化學(xué)的教學(xué)模式在全世界得到積極的推廣。極具新鮮活力的吉森-李比希學(xué)派由此誕生,他們成為一代世界化學(xué)研究的有生力量。

當(dāng)年吉森李比希化學(xué)研究所的興旺景象

1852 年李比希離開吉森去往慕尼黑的前夕,這里已經(jīng)有 700 個(gè)來自全德的化學(xué)專業(yè)學(xué)生,化學(xué)教育與研究展現(xiàn)出一派生機(jī)。經(jīng)過 28 年的努力,李比希不僅改變了這里的化學(xué)教育面貌,甚至使吉森成為世界化學(xué)教育中心,他被世人公認(rèn)為最偉大的化學(xué)教師與化學(xué)教育改革的領(lǐng)軍者,他也是成果豐碩的化學(xué)家。

在從事高?;瘜W(xué)教學(xué)的同時(shí),李比希與韋勒合作,首次發(fā)現(xiàn)了不同元素具有相同分子式的同素異構(gòu)體。李比希在制備氯仿和氯醛時(shí),發(fā)現(xiàn)了馬尿酸,從植物化學(xué)開始,聯(lián)系農(nóng)作物的生長開創(chuàng)了農(nóng)業(yè)化學(xué)。

馬尿酸

他認(rèn)為綠色植物支撐著所有的生命,它們從土壤和空氣中吸收養(yǎng)分,從空氣中的二氧化碳中吸收了碳,從氨中吸收了氮。他還認(rèn)為氨是因?yàn)槿苡谟晁?,從而被植物把其中的氮吸收,所以植物有著豐富而穩(wěn)定的養(yǎng)料來源。

他先后分析了幾百種植物灰燼的樣本,發(fā)現(xiàn)其中含有鈉、鉀、鈣和磷,它們都是植物體內(nèi)的礦物質(zhì)成分,他認(rèn)為這些成分一定來自于土壤,經(jīng)過耕種的土地必然有大量的消耗,這就需要休耕以使它們自我復(fù)蘇。李比希還建議在復(fù)耕以前,要施以礦物肥加以補(bǔ)充。李比希把一些研究成果做了整理收集,1840 年 9 月 1 日,在《自然科學(xué)進(jìn)展》雜志上,以“有機(jī)化學(xué)在農(nóng)業(yè)與生理學(xué)中應(yīng)用”為題發(fā)表,這一成果成為指導(dǎo)有機(jī)化學(xué)生命研究的名篇。

1840 年以后,李比希對“生命的活力”產(chǎn)生了興趣,想從化學(xué)的角度研究是什么因素支撐著生命,食物又是如何轉(zhuǎn)化為能量的。他的研究方向轉(zhuǎn)到對有機(jī)生命組織的化學(xué)研究。從對血液、尿液和膽汁進(jìn)行化學(xué)分析,擴(kuò)展到研究動物的機(jī)體代謝、機(jī)體的熱能、肌肉運(yùn)動機(jī)能的能量來源及補(bǔ)充,氧氣、食物和碳水化合物的作用,脂肪的消耗等。1842 年 4 月,他又發(fā)表了“動物化學(xué)”的論文,更深入研究了有機(jī)化學(xué)在生理學(xué)和病理學(xué)上的應(yīng)用。盡管受到當(dāng)時(shí)的條件所限,一些認(rèn)識有些失誤,如對發(fā)酵過程的認(rèn)識上,在很長時(shí)間內(nèi)李比希與巴斯德發(fā)生爭端,但在這些研究中,李比希改進(jìn)了若干有機(jī)化學(xué)的方法,確定出大量的化合物的化學(xué)式。他還與韋勒共同發(fā)現(xiàn)了安息香基,并提出了基團(tuán)理論和多元酸理論,這些成果為有機(jī)化學(xué)的結(jié)構(gòu)理論奠定了基礎(chǔ)。

李比希一生共發(fā)表論文 318 篇,1841 年 11 月 22 日完成的《有機(jī)化學(xué)分析》是世界化學(xué)的經(jīng)典名著。他的著作還有《生物化學(xué)》《化學(xué)通信》《化學(xué)研究》《農(nóng)業(yè)化學(xué)基礎(chǔ)》《關(guān)于近世農(nóng)業(yè)之科學(xué)信件》等,他與韋勒合編的《純粹與應(yīng)用化學(xué)詞典》,以及 1831 年創(chuàng)辦的《藥物雜志》(后改名為《化學(xué)和藥物雜志》)等對世界化學(xué)研究都有著重要的推動作用。由于這一系列成就,1840 年李比希當(dāng)選為英國皇家學(xué)會會員,1842 年當(dāng)選為法國科學(xué)院的榮譽(yù)院士。

在李比希所處的年代,世界有機(jī)化學(xué)作為一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科領(lǐng)域尚未建成,有機(jī)物分析技術(shù)相對落后,化學(xué)工業(yè)剛剛起步,李比希的一系列研究不僅為有機(jī)物分析建立了完整的體系,也推動了有機(jī)化學(xué)的實(shí)用性研究,為農(nóng)業(yè)化學(xué)、生物化學(xué)、生命化學(xué)、生理化學(xué)及病理化學(xué)等分支學(xué)科奠定了基礎(chǔ),也為有機(jī)化學(xué)作為一個(gè)獨(dú)立學(xué)科在世界范圍內(nèi)的崛起做出了開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)。在他的領(lǐng)銜之下,吉森小城一時(shí)成為世界的化學(xué)中心,而后,19 世紀(jì)的德國一躍成為化學(xué)強(qiáng)國。李比希被人們譽(yù)為有機(jī)化學(xué)之父。

1873 年 4 月 18 日,李比希在慕尼黑去世,他的一位學(xué)生在悼念他時(shí)寫道:“幾百年來,沒有人能像他這樣,為人類留下如此之豐厚的寶貴遺產(chǎn)?!?/p>

為紀(jì)念李比希,“二戰(zhàn)”之后,吉森大學(xué)被命名為加斯特?李比希大學(xué)。

設(shè)立在慕尼黑的李比希雕像
來源:《科學(xué)史上的 365 天》
部分圖源網(wǎng)絡(luò)版權(quán)歸原作者所有
作者:魏鳳文 武軼
編輯:張潤昕

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