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原子論大師約翰.道爾頓

(2015-12-08 10:25:01) 下一個
 約翰.道爾頓於1766年9月16日生於英格蘭西北部的小鄉村——鷹之荒野,這是英國最偏僻的角落。這裏的居民都是下層社會的紡織工人,道爾頓的父母親也不例外,他們需要辛勤工作才能勉強生活。但是他們堅信,隻要孩子們能夠念書,就盡量讓他們念。

在這個草原中有所小學,平常草原的孩子們都來這念書,道爾頓知道父母的辛勞與期待,就非常努力地讀書。在他小學畢業的時候,老師和校長因為草原生活的艱苦,學生缺乏經濟支援而全部離去了。道爾頓看著後麵即將失學的低年級學生,毅然決定留下來,才12歲就擔任老師、校長與工友,來支持小學能繼續教下去。每天一早,草原傳來鍾聲,紡織工人們知道,道爾頓已經開始上課了;他就這樣堅持了三年,直到他弟弟畢業接他的位置,他才到中學去念書。這三年的拖延沒有白費,道爾頓發現他最快樂的時光是與學生、課本在一起。

坎德爾中學距離草原有四十裏之遙,道爾頓的父母就把家中僅存的一點積蓄,送這個“小老師”來念這所最好的中學。坎德爾中學是幾個基督徒合辦的學校,這所學校著名有三個原因:

第一,它有豐富的圖書館藏書。當牛頓發表他的定律時,這個學校的書架上已經陳列著全套的牛頓著作。

第二,它是有彈性的教學課程。坎多爾中學經常邀請路過的教授、名師給予有趣的短講。道爾頓十六歲時有一份現仍保存的家書寫道:“約翰.班克實教授來學校開授‘日常生活中有趣的自然科學十二講’,真是擴張了高中學生的眼界。”

第三,有非常優秀的老師。其中一位叫約翰.果夫,影響了道爾頓的一生;學生們不稱呼果夫先生為“老師”,而是稱呼他“旅行家”,因為他很少在課堂上教物理與數學,而是帶著學生到戶外邊走邊教。

道爾頓在十七歲時幸運地遇到這位老師,他在家書裏不斷地提到這位旅行家又說了什麽。道爾頓寫到:“果夫先生沒有一定的課程,他走到哪裏就教到哪裏。在花瓣的旁邊他教幾何學;在落葉林中,他教我們聞零落的香味,在教物理的空氣運動學......果夫先生說:什麽是科學家呢?科學家是大自然的詩人。果夫先生又說:研究科學的動力從哪裏來呢?就是相信大自然是神的創造,對科學的愛好,好像人在自然裏與上帝同行......每當他出去,學生們都爭先恐後地圍著他,聽他講。他關心每個學生,成為學生的好朋友。”道爾頓與果夫相處,發現他隻要聞花的味道,摸樹幹的紋路或是草的葉脈,就能叫出它們的名字。他為什麽要用這種方法辨認呢?因為果夫先生是位天生的瞎子。一個瞎子竟能如此的精通科學,而且不斷散發生命的喜悅。道爾頓暗下決心,希望將來能像他一樣。

道爾頓來自基督徒的家庭,遇到果夫先生後更堅定了他的信仰,他經常參加教會裏的聚會。由於家境貧窮,他經常參加數學競賽,贏得獎金來作為他的學費。

道爾頓十九歲以卓越的成績高中畢業。這時候一些親友勸他去申請法律係或者醫學係,因為當時的社會與現在一樣,認為律師和醫師是賺錢的行業。沒想到,愛丁堡法律係首先拒絕了他,因為他的社會階層太低,律師是給貴族念的。不久,醫學係也拒絕了他,因為他是色盲。

道爾頓心裏很難過,法律和醫學之門都向他關閉了,隻好重回學校,拾起物理課本,當果夫先生的助教,教天文學與光學。後來曆史證明幸好他沒去當醫師,否則就沒有日後在物理學上的成就。上帝的帶領實在奇妙,向他關閉的門,其實不適合他。上帝上好的安排,起初看來好像不太好,後來證實卻是最好的。他不知道,十九歲以後,他的每個研究成果都翻開人類科學新的一頁。

道爾頓在果夫先生身旁又呆了六年,盡得老師的真傳。道爾頓發現老師會懂這麽多,是因為他執著地對於自然界的每一件事物,保持長期記錄。於是,他也開始記錄每天的氣候,後來覺得工具不夠用,就自己設計製造氣壓器、濕度計、雨量計、風速計、風向儀等;自十九歲開始,每天記錄直到七十八歲他死的前一天,沒有一天中斷。

道爾頓沒有想到,自己竟然是曆史上第一個留下二十萬個完整氣象資料的人,這份資料是日後多少金錢也換不來的科學第一手資料。他也是這個發明全套氣象儀器的人。不僅如此,他一直記錄下去,就會發現許多微細的東西是別人所忽略的。例如,他發現水的密度最大是在4℃,而不是0℃;他又發現,下雨是空氣濕度的下降所致而提出“露點”的概念。水在大自然裏是最平凡的物質,是每個人每天生活都會接觸到的。道爾頓卻發現水是自然界裏最大的奧秘;一些物理法則,別的物質都乖乖臣服,一碰到水就成了例外。

道爾頓二十五歲時,受邀到曼徹斯特中學擔任數學老師。當時沒有人注意到這個風塵仆仆的年輕人進入吵雜喧嘩的學校,更沒有人想到,這個人日後竟推動“工業革命”行進的巨輪,改變了人類的文明史。

他對家鄉的父母寫道:“學校裏有很好的圖書館,在溫柔的燭光下,閑靜不受幹擾地看書,這裏是我的腦筋最好的運動場。”學校旁邊有個小湖,他在湖邊租了個小屋,簡樸的幾張桌椅,學生們到此盡情地高談闊論。學生們看他經常讀《聖經》,就給他取個外號叫做“那個基督徒”。

1790年代以後,英國因海上貿易與法國交惡,至1800年期間,許多航線被法國封鎖,國內經濟大受影響。學校遙傳有些老師可能要被解雇,以節省人事支出。道爾頓一直相信他的工作前途在上帝手中,即使九年前他在學校的薪水最低、職位最低。九年後,不善逢迎的他,職位是高升了,薪水仍然最低。三十四歲那年,自以為以科學研究與教書為已任的道爾頓被學校給解雇了,這件事對他是很大的打擊。很多人認為,道爾頓應該向市議會申訴,他沒有這樣做,他相信,上帝會給他開另一扇嶄新的門。

1800年3月30日,曼徹斯特水晶日報登出一個廣告,一位老師開設“數學學屋”,要教學生代數與化學,希望有兩個學生申請。結果有九個學生到道爾頓那裏加入這所小學,像草原時的日子一樣,道爾頓又開始擔任校長、老師與工友。

同時,道爾頓也開始將他的思想成果發表在當地的學術團體——曼徹斯特哲學學會。第一篇是色盲的研究,他認為色盲的原因,是因為眼睛的水晶體內缺乏一種物質,以至無法吸收紅光。道爾頓沒有成為醫學院的學生,但是,他的研究成為醫學課本的內容。

1804年,他發表“每個物質是基本的離子——原子所組成,以氫原子作為各原子的相對原子量,能夠將所有化學原子建立一整套完整的係統。”這是近代科學的重要發現,稱為“原子論”。而後,他又提出“風是來自地球的自轉”,“酒精的結構有一個OH基”,“高空的極光是受地球磁場的影響”。後來很多科學家問他,沒有念過大學,又缺乏專業訓練,怎能發現這麽多理論?他說:“高度創造力的思想,有時需要醞釀在孤獨的道路上。太多的人雲亦雲,反而引人誤入歧途。”

1817年,他被選為哲學協會的主席,並且擔任二十七年之久。

在他的數學教室裏,他用很多創意的模型機器來教物理,這些小機器不久被人認為很有用,被放大成為大機器,無意中帶動了工業革命的發展,使曼徹斯特成為工業革命的典範。

曆史學家認為,英國科學的進步,帶動日後的世界文明有四個原因:自修式的學習、師徒製的教導、科學的喜好和從事科學的工作,這些可以培養一個人的個性,使他更成熟。道爾頓的一生,就是這四點的縮影。

 

 曼徹斯特都會大學道爾頓大樓

深思的道爾頓-曼徹斯特都會大學技術學院

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