李比希是一位德國藥物、燃料和化學試劑營銷商的兒子,自小他就把家當作自己的“化學樂園”,這里有不少化學材料、藥品和試劑供他“玩耍”。他喜歡動手做小實驗,甚至偷偷地跑到閣樓上做硫酸汞的實驗。不想那次闖了禍,強烈的爆炸震動了整棟樓,還炸壞了屋頂?shù)囊唤恰?/p>
他不但沒有受到責備,父母反倒表揚他 “有勇氣”“有追求”,這個表揚把他敢于創(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驗室,供他做實驗。在耳濡目染與動手活動中,李比希對化學有了深度的熱愛,從此走入化學人生。
1822 年,從德國埃爾蘭根大學獲得化學博士學位后,李比希來到巴黎,成為著名化學家蓋?呂薩克的研究助手。蓋?呂薩克的實驗方法和技能、嚴謹?shù)目茖W精神對李比希產(chǎn)生了重要的影響。
早在少年時代,他就對德國學校教育正規(guī)化與公式化的陳舊乏味深有感觸,決心身體力行,改革德國的化學教育,然而事情并不像想象的那樣一帆風順。
1824 年 4 月,李比希離開巴黎回到達姆斯塔德,時年 21 歲。他懷揣著一封哈姆博爾德的推薦信,來到了吉森大學。這是一所設(shè)備陳舊、資金匱乏的學校,由于無力提供充足的獎學金,來學化學的學生寥寥無幾。雖然號稱是大學,不僅沒有專門講授化學的教室,就連專門的化學實驗室也沒有。
更令人困擾的是,人際關(guān)系復雜,教學秩序也很混亂,講授普通化學的威廉?吉莫曼教授同時兼教哲學,而另外一位化學老師又同時兼任醫(yī)學和藥學課。吉莫曼對李比希卻加以排斥,唯恐他來爭奪自己的講課費(根據(jù)那時德國的教育體制,教師的薪酬從聽課學生的付費中提?。踔敛辉试S李比希使用實驗桌和實驗器材。
李比希原想借鑒法國的經(jīng)驗,繼承導師蓋?呂薩克的治學精神在吉森大干一番,眼前的景象讓他感到情況的復雜。人的行為動機是非常重要的,良好的動機就是高尚目的所在,它會穩(wěn)定地潛藏在人的努力、耐力、堅持之中。李比希不想輕易改變他的初衷,他認為,雖然化學并不像哲學那樣是思辨的科學,但是真正的化學家首先應該會思考,還必須具備實驗操作的技能,化學知識要通過實驗中的思考來獲取,并從對經(jīng)驗的思考上升為理論,因此思考和實驗對化學是至關(guān)重要的。
面對吉森的現(xiàn)狀,李比希決心改革傳統(tǒng)的化學教育體制和教學方式,提出一項大膽的計劃,其目標是創(chuàng)立一間現(xiàn)代化的化學研究所,當前起碼也要有一間現(xiàn)代化的化學實驗室,它向全體學生開放,規(guī)定化學課全程在實驗室里講授。這個建議在當時的德國過于超前,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,一點點地改進現(xiàn)有的化學教學。他吃住在學校,依靠著簡單的儀器設(shè)備,開出了一堂堂生動的化學課,贏得了學生的歡迎,也獲得了校董會對他的一致認可。
1825 年 12 月 7 日,他被正式聘任為化學教授職位,薪酬和實驗經(jīng)費也有了改善。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實驗室。主實驗室不到 40 平方米,帶有一個儲藏間、一個烤箱、一張實驗桌,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課,還帶領(lǐng)八九個學生進行化學研究,而他和妻子及孩子全家就住在樓上一間狹小的房間里。在這所校外實驗室,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)的化學教育與實驗相結(jié)合,同時又把化學研究與技術(shù)開發(fā)相結(jié)合的人,這在德國是一項聞所未聞的計劃。
從 1825 年開始,他堅持實行了近 30 年。為推動化學教學體系的改革,李比希編寫了一份全新的教學大綱,規(guī)定學生必須經(jīng)過實驗訓練,從實驗中學習化合物的定性和定量分析。
李比希的教學大綱規(guī)定,必須學會如下技能,如天然物質(zhì)的提純法、新化合物的成分鑒定法、無機合成與有機合成法等,他認為只有在實驗中掌握這一系列知識和技能,才談得上獨立研究專題論文、獲取學位。這種經(jīng)過實驗系統(tǒng)訓練后,再逐步提升到獨立研究的教學體制,不僅培養(yǎng)出了一批真正的化學家,也為近代化學教育奠定了基礎(chǔ)。
在他的大力推動下,吉森的化學課及化學研究獲得了大批的成果,他的學生不僅在德國、歐洲,包括在美國,都成為了新一代化學技術(shù)發(fā)展的中堅力量。
此時,李比希創(chuàng)建化學研究所的計劃也水到渠成,終于在 1833 年被正式通過,1839 年獲得了政府的第一筆資助,吉森大學李比?;瘜W研究所正式建成。這里不僅是李比希授課的專門教室,是學生做實驗的場所,它同時也是化學研究的基地和化學產(chǎn)品的制造車間,同時還是化學、醫(yī)藥雜志的編輯部所在。
李比?;瘜W研究所建成后,它的優(yōu)越性立刻顯現(xiàn)了出來,不僅化學系列課程和系列實驗得到了正規(guī)化,化學教學與理論研究、藥理、農(nóng)業(yè)等實踐活動得到了有機的結(jié)合,實踐又促進了化學教學,拓寬了理論研究的課題。
李比希對化學教育制度和方式的改革,帶來了一系列領(lǐng)先的化學研究和優(yōu)異的化學教育成果,這令人耳目一新,吉森立刻成為全德乃至全歐洲的化學教學與研究的中心。它的崛起引起了轟動,全德、歐洲乃至全世界的化學家們紛至沓來,一時間,世界四面八方的學生涌向了吉森大學。
在新型教育研究制度下,由他的親自指導,涌現(xiàn)出一批化學家,其中名列前茅的有世界著名燃料化學和燃料工業(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)學說、為有機結(jié)構(gòu)理論奠定堅實基礎(chǔ)并被譽為化學“建筑師”的凱庫勒,以及被門捷列夫譽為俄國化學之父的沃斯克列先斯基等。
這些學生回到自己祖國,效仿吉森做法,建立面對學生的教學實驗室,使吉森化學的教學模式在全世界得到積極的推廣。極具新鮮活力的吉森-李比希學派由此誕生,他們成為一代世界化學研究的有生力量。
1852 年李比希離開吉森去往慕尼黑的前夕,這里已經(jīng)有 700 個來自全德的化學專業(yè)學生,化學教育與研究展現(xiàn)出一派生機。
經(jīng)過 28 年的努力,李比希不僅改變了這里的化學教育面貌,甚至使吉森成為世界化學教育中心,他被世人公認為最偉大的化學教師與化學教育改革的領(lǐng)軍者,他也是成果豐碩的化學家。
在從事高?;瘜W教學的同時,李比希與韋勒合作,首次發(fā)現(xiàn)了不同分子具有相同分子式的同分異構(gòu)體。李比希在制備氯仿和氯醛時,發(fā)現(xiàn)了馬尿酸,從植物化學開始,聯(lián)系農(nóng)作物的生長開創(chuàng)了農(nóng)業(yè)化學。
他認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。他還認為氨是因為溶于雨水中,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蘇。李比希還建議在復耕以前,要施以礦物肥加以補充。李比希把一些研究成果做了整理收集,1840 年 9 月 1 日,在《自然科學進展》雜志上,以“有機化學在農(nóng)業(yè)與生理學中應用”為題發(fā)表,這一成果成為指導有機化學生命研究的名篇。
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)到對有機生命組織的化學研究。從對血液、尿液和膽汁進行化學分析,擴展到研究動物的機體代謝、機體的熱能、肌肉運動機能的能量來源及補充,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”的論文,更深入研究了有機化學在生理學和病理學上的應用。盡管受到當時的條件所限,一些認識有些失誤,如對發(fā)酵過程的認識上,在很長時間內(nèi)李比希與巴斯德發(fā)生爭端,但在這些研究中,李比希改進了若干有機化學的方法,確定出大量的化合物的化學式。他還與韋勒共同發(fā)現(xiàn)了安息香基,并提出了基團理論和多元酸理論,這些成果為有機化學的結(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《有機化學分析》是世界化學的經(jīng)典名著。他的著作還有《生物化學》《化學通信》《化學研究》《農(nóng)業(yè)化學基礎(chǔ)》《關(guān)于近世農(nóng)業(yè)之科學信件》等,他與韋勒合編的《純粹與應用化學詞典》,以及 1831 年創(chuàng)辦的《藥物雜志》(后改名為《化學和藥物雜志》)等對世界化學研究都有著重要的推動作用。由于這一系列成就,1840 年李比希當選為英國皇家學會會員,1842 年當選為法國科學院的榮譽院士。
在李比希所處的年代,世界有機化學作為一個獨立的學科領(lǐng)域尚未建成,有機物分析技術(shù)相對落后,化學工業(yè)剛剛起步,李比希的一系列研究不僅為有機物分析建立了完整的體系,也推動了有機化學的實用性研究,為農(nóng)業(yè)化學、生物化學、生命化學、生理化學及病理化學等分支學科奠定了基礎(chǔ),也為有機化學作為一個獨立學科在世界范圍內(nèi)的崛起做出了開創(chuàng)性的貢獻。在他的領(lǐng)銜之下,吉森小城一時成為世界的化學中心,而后,19 世紀的德國一躍成為化學強國。李比希被人們譽為有機化學之父。
1873 年 4 月 18 日,李比希在慕尼黑去世,他的一位學生在悼念他時寫道:“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>
為紀念李比希,“二戰(zhàn)”之后,吉森大學被命名為加斯特?李比希大學。
來源:《科學史上的 365 天》
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作者:魏鳳文 武軼
編輯:張潤昕
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