環球科學朝聖

第一節 門捷列夫迷上“紙牌”的化學教授

　　門捷列夫出生在俄羅斯西伯利亞地區的托博利斯克市，他父親是當地的中學校長，母親是西伯利亞最早從事造紙與玻璃工業的老資本家柯爾尼列夫家的女兒。當時門捷列夫的家是托博利斯克知識界的社交中心，出入他家的人大多很有學識，或者有一定的社會地位。

　　門捷列夫出生後不久，他父親因患白內障失明而退職，他家有十幾個孩子，靠父親微薄的退休金無法養活這一大家人。這個時候，他母親顯示出她能幹的一麵，把娘家即將倒閉的玻璃廠接收過來，經營得頗有起色，維持了一家人的生活還有餘。

　　門捷列夫自幼就表現有出眾的記憶力和數學才能，但他上學後學習成績卻不是很突出，因為他隻是數學、物理學得好，語文卻學得很差，尤其是拉丁語，成績總是排在全班的末等。幸虧教拉丁語的老師是他的表兄，門捷列夫這才勉強及格。據說門捷列夫拿到了畢業證書後，和一群同學登上俯瞰全市的山頂，一起燒毀了拉丁語課本。

　　門捷列夫中學畢業後，他母親經營的工廠陷入倒閉的危機，後來又被大火燒毀，全家唯一的經濟收入來源斷絕了，但母親一心想讓小兒子門捷列夫上大學，就帶著兒子千裏迢迢來到莫斯科。按照沙皇政府的規定，門捷列夫不在指定的學區內，所以不能報考莫斯科大學。於是，母子倆又來到聖彼得堡，門捷列夫考上了醫學外科學校。可是，門捷列夫第一次觀看屍體解剖，當場就暈倒過去。這一下不能念外科學校了，他隻得去報考聖彼得堡高等師範學校，還獲得了政府津貼住宿生的待遇。看到兒子有了著落，這位為兒子犧牲了自己一切的母親才放下心來，含笑離開了人世。

　　門捷列夫從師範學校畢業後，前往德國深造，集中精力研究物理化學。1861年他學成回國，進入聖彼得堡大學擔任教授。

　　門捷列夫個子長得很高，留著長發，平時穿著他自己設計的似乎有些古怪的衣服，上衣的口袋特別大，據說那裏邊放著一個厚厚的筆記本，他一想起什麽來，就立即掏出筆記本，把它隨手記下來。時間一長，人們又發現了身為化學教授的門捷列夫的一個古怪之處，他不肯呆在實驗室裏，而是常常將自己關在書房裏，手裏總捏著一副紙牌，顛來倒去地整理個沒完沒了。要說他喜歡玩牌，又從不見他上別人家的牌桌，也不邀請牌友到他家打牌。

　　其實，門捷列夫對打牌本身毫無興趣，他是在用這種方式研究化學元素的分類方法。他在編寫無機化學講義時，發現這門課程的俄語教材十分陳舊，而外文教科書已經無法適應新的教學要求，迫切需要有一本能夠反映當代化學發展水平的無機化學教科書。這個想法讓門捷列夫很激動，他便動手編寫起來。當他寫到有關化學元素及其化合物性質的章節時，遇到了難題。當時化學界已經發現了63種化學元素，按照什麽次序排列它們的位置呢？它們之間有沒有什麽內在聯係呢？為了理清化學元素的分類，他夜以繼日地分析思考，簡直著了迷。

　　這天夜深人靜的時候，聖彼得堡大學主樓左側的門捷列夫的居室裏仍然亮著燈光。門捷列夫突然喚來他的仆人，讓他到實驗室去找幾張厚紙來，然後把它剪成一個個卡片，上邊畫著格子。門捷列夫在每一張卡片上寫上一個元素的名稱、原於量、化合物的化學式和主要性質，把它們擺放在一個寬大的實驗台上。從此，一向珍惜時間的門捷列夫就迷上了“紙牌”，一玩起來就旁若無人，發生了天大的事情似乎都與他無關。

　　有一天，俄羅斯化學會邀請來一些專家開學術討論會。討論會開了三天，大家各抒己見，隻有門捷列夫一個人一直一言不發。眼看討論就要結束了，主持人躬身問道：“門捷列夫先生，不知您有什麽高見？”

　　門捷列夫也不說話，起身走到桌子的中央，從口袋裏掏出一副“紙牌”甩在桌子上。在場的人都大吃一驚，門捷列夫愛玩紙牌，化學界的朋友早有所聞，但總不至於玩到這麽嚴肅的場合來吧！

　　隻見門捷列夫將那把亂紛紛的牌捏在手裏，三下兩下便整理好了，然後他把“紙牌”在桌子上列成一個牌陣，按紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的顏色各列一排。他好像魔術師一樣，念到一個化學元素的名字，就從牌陣中抽出一張牌，上邊寫的與他說的絲毫不差。

　　眾人正看得入神，一位老教授一拍桌子站了起來，嚴厲地對門捷列夫說：“快收起你這套魔術吧！身為教授，不在實驗室裏老老實實地做實驗，卻在這裏擺弄紙牌，難道這些元素就由你這樣隨便擺布嗎？”老教授越說越激動，起身便走，其他人見狀也站起來離開了會場。

　　不管別人怎樣議論，門捷列夫堅信自己能擺弄出名堂來，不管冬去春來，仍然在雜亂無章的元素卡片中尋找著內在的規律。這一天，他又坐到桌前擺弄起“紙牌”來。

　　擺著擺著，門捷列夫好像觸電似的站了起來，他發現每一行元素的性質都是按照原子量的增大而從上到下逐漸變化的。這就意味著，元素的性質與它們的原子量呈周期性關係。他激動得雙手不斷地顫抖著，興奮地在室內踱著步子，忽然一把抓起記事簿，在上麵寫道：“根據元素原子量及其化學性質的近似性試排元素表。”

　　也有資料說，門捷列夫是在夢中夢見卡片的排列，這才發明了元素周期表。這也是很有可能的。那段日子裏，他已經癡迷到不分晝夜的程度，有時候連他自己也說不清是清醒的還是做夢。

　　1869年2月底，門捷列夫終於把已經發現的63種元素排列成一張表，豎行表示族，橫行表示周期。他根據元素具有周期性變化的規律，大膽地修正了一些元素的原子量，改排了一些元素的位置，還在表中留下了許多空位置，他指出這些空位上還有許多沒有被發現的元素，並預言了它們的性質。結果，有三個元素在門捷列夫還在世的時候就被發現了。

　　1875年，法國化學家布瓦博德蘭發現了第一個待填補的元素，命名為镓。門捷列夫得知這個消息後，立即給巴黎科學院寫了一封信，指出镓的比重應該是5.9左右，而不是4.7.當時镓還在布瓦博德蘭手裏，門捷列夫沒有見到過，他怎麽知道得這麽清楚呢？布瓦博德蘭設法進行提純，重新測量了镓的比重，結果證實了門捷列夫的預言。

　　門捷列夫當初通過元素周期表預言新元素時，有的科學家說他狂妄地臆造一些不存在的元素，而這件事情發生後，門捷列夫的理論受到了越來越普遍的重視。隨著門捷列夫預言的元素陸續被找到，他的名字和元素周期律名聲大振，傳遍了全世界。

　　後來，人們根據門捷列夫的理論，把已經發現的100多種元素排列、分類，列出了今天的化學元素周期表，張貼在實驗室牆壁上，編排於辭書後麵，成為每一位學生學化學時必須掌握的一門工具。

　　1907年1月20日早晨，門捷列夫突發心肌梗死而與世長辭，終年73歲。門捷列夫年過七旬之後，由於積勞成疾，雙目半盲，然而他仍每天從清晨開始工作，一幹就是一整天，“中飯”要到傍晚才吃。在他臨終的那天清晨，他依舊像平時那樣，很早就起床了。他姐姐勸他別再寫了，休息幾天再說，他卻不以為然地說道：“沒關係！”他姐姐出去了一會兒，當她回到門捷列夫的臥室時，看到他坐在椅子上，已經停止了呼吸，他的手裏還握著筆，他的麵前是一本還未寫完的關於科學和教育的著作。看到這情景，人們不禁想起他的一句名言：“什麽是天才？終身努力，便成天才！”

　　門捷列夫的死震動了整個俄羅斯，人們為他舉行了隆重的葬禮，很多人護送他的遺體前往伏爾科墓地。沿途，不少人自動加入送葬的隊伍，使這支隊伍變得越來越長，最後達幾萬人之多。隊伍的最前頭既不是花圈，也不是死者的遺像，而是由十幾位青年學生抬著的一塊巨大的木牌。木牌上畫著好多方格，方格裏寫著各種化學符號，在木牌的上方，用俄文寫著“化學元素周期表”。

　　門捷列夫生前擔任過俄羅斯度量衡總局局長。為了紀念他，人們在度量衡總局大樓的牆壁上，畫上許許多多方格，寫上各種元素符號。許多報紙在報道門捷列夫逝世的消息時，都把門捷列夫的遺像跟那張表格登在一起。這張普通的表格，就是門捷列夫畢生勞動的結晶，代表著他的最高功績。

　　科學小常識

　　化學元素

　　宇宙萬物是由什麽組成的呢？古希臘人認為宇宙萬物是由水、火、土、氣組成的，稱為“四元素說”。火元素、氣元素兩種輕元素會向上飄，土元素、水元素兩種重元素向下沉，四種元素按一定的比例組成各種物體。中國古人則認為宇宙萬物是由金、木、水、火、土組成的，稱為“五行說”。到了近代，人們才漸漸明白，元素是多種多樣的。

　　元素又稱化學元素，指的是自然界中100多種基本的金屬和非金屬物質，它們隻由幾種有共同特點的原子組成，其原子中的每一核子具有同樣數量的質子，用一般的化學方法不能使之變得更為簡單，並且單獨地或組合地構成一切物質。到2007年為止，總共有118種元素被發現，其中94種存在於地球上。擁有原子序數大於82（即鉍及之後的元素）都是不穩定的，會進行放射衰變。第43和第61種元素（即锝和鉕）沒有穩定的同位素，會進行衰變。可是，即使是原子序數高達94，沒有穩定原子核的元素都一樣能在自然中找到，這就是鈾和釷的自然衰變。所有化學物質都包含元素，即任何物質都包含元素，隨著人工核反應的進行，更多的新元素將會被發現出來。

　　科學家逸聞

　　棋迷

　　門捷列夫特別愛玩國際象棋，對每局棋的勝負都很認真，下完每一局棋都久久不能平靜下來。1906年，門捷列夫在出國前買到了一副袖珍國際象棋，他認為這適合旅行時用，從此每次旅行他都要興致勃勃地攜帶著這副棋。

　　門捷列夫在研究元素周期表期間，也沒有忘記研究棋局。在他的手稿最後一頁，人們看到背麵有他用鉛筆記下的一個國際象棋殘局。門捷列夫認為，緊張工作後，下棋是使頭腦得到積極調整並能啟迪靈感的方法。他在回憶錄中這樣寫道：“不專心致誌，我什麽也幹不成。”