約翰·道爾頓名言 約翰·道爾頓色盲
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約翰·道爾頓,英國皇家學會成員,化學家、物理學家,外文名英語:John Dalton,生卒時間1766年9月6日-1844年7月27日,近代原子理論的提出者,對色盲亦有研究。
人物簡介
約翰·道爾頓,英國化學家、物理學家。他是近代原子理論的提出者。他所提供的關鍵的學説,使化學領域自那時以來有了巨大的進展。
約翰·道爾頓畫像
生平
求學
道爾頓生於坎伯蘭郡伊格斯非爾德(今屬坎布里亞郡)一土個貧困的貴格會織工家庭。幼年家貧,他只能參加貴格會的學校,富裕的教師魯賓孫很喜歡道爾頓,允許他閲讀自己的書和期刊。1778年魯賓孫退休,12歲的道爾頓接替他在學校裏任教,工資微薄,後來他重新務農。1781年道爾頓到肯德爾一所自己遠親開辦的學校任教,離家約有45英里,後來遠親退休,道爾頓和他的哥哥成為該學校的負責人,他也在此結識了盲人天才科學家約翰·高夫。道爾頓在高夫的指導下,掌握了拉丁文和希臘文,增加了對數學和化學的瞭解。。
1787年3月24日道爾頓記下了第一篇氣象觀測記錄,只包括當天的天氣狀況,後來逐漸增加温度,濕度和氣壓的記錄。這一習慣一直持續到臨終前一天,共記錄五十七年之久。這成為他在氣體性質研究方面的實驗基礎。(道爾頓幾十年如一日地測量温度,而且保持在每天早上六點準時打開窗户,使對面的一個家庭主婦依賴道爾頓每天開窗來起牀為家人做早飯。)23歲時,道爾頓不滿足於如此的境遇,他希望學習法律或前往愛丁堡大學學習醫學。這遭到親友反對,因為他是非國教徒,不許就讀。27歲時,他被任命為曼徹斯特一所非國教大學“新大學”的數學和自然哲學教師。道爾頓任教至34歲,由於學校財政惡化,他辭職成為家教。
科學研究
1793年道爾頓依靠從盲人哲學家高夫那裏接受的自然科學知識,成為曼徹斯特新學院(牛津大學哈里斯曼徹斯特學院的前身)的數學和自然哲學教師。來到學院不久,他發表了《氣象觀察與隨筆》,在其中描述了氣温計氣壓計和測定露點的裝置,在附錄中提出原子論的模型。但是這本書售量很少。
色盲症研究
1794年道爾頓被選為曼徹斯特文學和哲學學會會員,這個學會主要討論神學和英國政治之外的各種問題。10月31日他在學會宣讀了《關於顏色視覺的特殊例子》。在這篇文章中,他給出了對色盲這一視覺缺陷的最早描述,總結了從他自身和很多人身上觀察到的色盲症的特徵,如他自己除了藍綠方面的顏色,只能再看到黃色,所以色盲又被很多人稱為道爾頓症。1799年新學院遷移到約克,道爾頓仍然留在曼徹斯特,此時他已經很有名氣,可以靠作家庭教師為生。
氣體定律研究
道爾頓在《化學哲學的新體系》中描繪的氣體原子
1800年道爾頓開始擔任學會祕書,隨後進行氣體的壓強研究。他加熱相同體積的不同氣體,發現温度升高所引起的氣體壓強變化值與氣體種類無關。並且當温度變化相同時,氣體壓強變化也是相同的。他實際上得到了和後來查理和蓋-呂薩克同樣的結論,但是他沒有繼續深究這個問題。
1801年道爾頓將水蒸汽加入乾燥空氣中,發現混合氣體中某組分的壓強與其他組分壓強無關,且總壓強等於兩者壓強和,即道爾頓分壓定律。同年道爾頓最親密的朋友威廉·亨利發現了難溶於水的氣體在水中的溶解數量與壓強成正比,即亨利定律。隨後亨利也觀察到對於混合氣體也存在同樣關係,只不過壓強換成了氣體的分壓值。道爾頓從這一研究成果得出溶解是純物理過程的結論。
原子理論
1803年12月與1804年1月道爾頓在英國皇家學會作關於原子論的演講,其中全面闡釋了他的原子論思想。其要點為:
化學元素均由不可再分的微粒組成。這種微粒稱為原子。原子在一切化學變化中均保持其不可再分性。
同一元素的所有原子,在質量和性質上都相同;不同元素的原子,在質量和性質上都不相同。
不同的元素化合時,這些元素的原子按簡單整數比結合成化合物。
儘管從現在的觀點來看,道爾頓的觀點是非常簡潔而有力的(當然存在着錯誤)但是由於實驗證據的缺乏和道爾頓表述的不力,這一觀點直到20世紀初才被廣泛接受。
其它出版物
道爾頓對《里斯百科全書》的化學和氣象學部分作出貢獻,但具體章節不清楚。
從1817至1844年間,道爾頓當選曼徹斯特文學與哲學學會會長,貢獻了117篇《道爾頓當選曼徹斯特文學與哲學學會回憶錄》。其中早期文獻最為重要。1814的一篇率先給出了滴定原理的描述。1840年他對磷酸鹽和砷酸鹽進行了研究。由於皇家學會看不上,憤怒的道爾頓自費出版。類似地,他繼續出版了四篇文獻,其中兩篇(《就各類的鹽中酸、鹽基和鹽的量》和《分析糖的新型簡便方法》)包含了他的新發現,被他自己認為是在原子理論之後第二重要的研究。其中一些酸酐溶解時體積不會發生變化,道爾頓認為這是物質進入了水中存在的孔隙中的緣故。
公共生活
在提出原子理論前,道爾頓已經名聲在外。1803年,他在倫敦皇家學會就自然哲學講學,並在1809至1810年間做其它演講。不過,一些聽眾稱他的言辭不佳、聲調刺耳枯燥、説不清問題、在語言和描述上欠功夫。
1810年,漢弗裏·戴維爵士邀請他申請皇家學會成員,但道爾頓拒絕,這可能是因為他囊中羞澀緣故。不過,人們在1822年未經過問直接選舉,並附上費用。6年後,他成為法國科學院成員,1830年,他取代戴維成為八大外籍會員之一。1833年,格雷伯爵政府給予67歲的道爾頓150英鎊年金,在1836年提到300英鎊。1834年,68歲的道爾頓被選為美國文理科學院海外榮譽成員。
年輕的詹姆斯·焦耳是道爾頓晚年著名的學生,日後研究並出版了熱原理和機械方面的貢獻(1843年)。
私生活
晚年道爾頓,托馬斯·菲利普斯繪,國家肖像館,1835年
道爾頓終生未婚,摯友不多。作為貴格教徒,他一生謙虛,不好張揚。
W·約翰牧師是位植物學家,在道爾頓去世前26年中,他與牧師和師母同住在曼徹斯特喬治街的房子裏。道爾頓和約翰於1844年一同去世。
在曼徹斯特,道爾頓從事日常實驗和教輔工作,每年去湖區遠足,有時進倫敦城。1822年,他去巴黎短期旅行,見了許多著名的科學家。他在約克、牛津和布裏斯托爾出席了英國科學協會的一些早期會議。
色盲
道爾頓患有罕見的色盲症。他能看見藍色,但“橘色、黃色和綠色看起來很像,從非常黃色到少見的黃色,我應該稱為不同色調的黃色。”
道爾頓是系統性研究色盲的先驅之一。他的兄弟也有色盲,道爾頓正確判斷這是遺傳所致。
晚年
道爾頓胸像
但是,晚年的道爾頓思想趨於僵化,他拒絕接受蓋·呂薩克的氣體分體積定律,堅持採用自己的原子量數值而不接受已經被精確測量的數據,反對永斯·貝採利烏斯提出的簡單的化學符號系統。
1837-1838年他遭受了兩次中風而失語,但仍堅持科學研究。1844年他再次中風,7月26日他使用顫抖的手寫下了他最後一篇氣象觀測記錄。7月27日他從牀上掉下,服務員(道爾頓終生未婚)發現他已然去世。他的遺體在市政廳停放門口四天,超過4萬人前來瞻仰悼念。葬禮盛大,道爾頓的遺體與城市要人一道下葬,葬入阿德維克公墓。如今,墓地已經成為遊樂場,但老墓碑可在舊文檔中查到。
道爾頓希望在他死後對他的眼睛進行檢驗,以找出他色盲的原因。他認為可能是因為他的水樣液是藍色的。去世後的屍檢發現眼睛正常,但是1990年對其保存在皇家學會的一隻眼睛進行DNA檢測,發現他缺少對綠色敏感的色素。
在公共捐助下,查恩特雷(Chantrey)為道爾頓塑了一座胸像,放在王家曼徹斯特研究所的門廳,查恩特雷還有一座大道爾頓塑像,被安放於曼徹斯特市政廳的入口處。
道爾頓的研究記錄在他死後被完整收藏在曼徹斯特,但卻毀於二次大戰時的曼徹斯特轟炸。以撒·艾西莫夫為此事歎道:不是隻有活人才會在戰爭中被殺害。
很多化學家使用道爾頓作為原子量的單位。
主要成就
創立原子論。1803年繼承古希臘樸素原子論和牛頓微粒説,提出原子論,其要點:
化學元素由不可分的微粒—原子構成,他認為原子在一切化學變化中是不可再分的最小單位。
同種元素的原子性質和質量都相同,不同元素原子的性質和質量各不相同,原子質量是元素基本特徵之一。
不同元素化合時,原子以簡單整數比結合。推導並用實驗證明倍比定律。如果一種元素的質量固定時,那麼另一元素在各種化合物中的質量一定成簡單整數比。
最先從事測定原子量工作,提出用相對比較的辦法求取各元素的原子量,並發表第一張原子量表,為後來測定元素原子量工作開闢了光輝前景。
此外,道爾頓在氣象學、物理學上的貢獻也十分突出。他是一個氣象迷,自1787年開始連續觀測氣象,從不間斷,一直到臨終前幾小時為止,記下約20萬字的氣象日記。1801年還提出氣體分壓定律,即混合氣體的總壓力等於各組分氣體的分壓之和。他還測定水的密度和温度變化關係和氣體熱膨脹係數相等等。遺憾的是道爾頓曾固執地反對為他解圍的阿伏加德羅分子學説而傳為“笑話”。
為了把自己畢生精力獻給科學事業,道爾頓終生未婚,而且在生活窮困條件下,從事科學研究,英國政府只是在歐洲著名科學家的呼籲下,才給予養老金,但是道爾頓仍把它積蓄起來,奉獻給曼徹斯特大學用作學生的獎學金。
1793年道爾頓依靠從盲人哲學家高夫那裏接受的自然科學知識,成為曼徹斯特新學院的數學和自然哲學教師。來到學院不久,他發表了《氣象觀察與隨筆》,在其中描述了氣温計氣壓計和測定露點的裝置,在附錄中提出原子論的模型。但是這本書售量很少。1794年道爾頓被選為曼徹斯特文學和哲學學會會員,這個學會由普利斯特里的學生創建,討論神學和英國政治之外的各種問題。10月31日他在學會宣讀了《關於顏色視覺的特殊例子》。在這篇文章中,他給出了對色盲這一視覺缺陷的最早描述,總結了從他自身和很多身上觀察到的色盲症的特症,如他自己除了藍綠方面的顏色,只能再看到黃色。所以色盲又被很多人稱為道爾頓症。1799年新學院遷移到約克,道爾頓仍然留在曼徹斯特,此時他已經很有名氣,可以靠作家庭教師為生。
1800年道爾頓開始擔任學會祕書,隨後進行氣體的壓強研究。他加熱相同體積的不同氣體,發現温度升高所引起的氣體壓強變化值與氣體種類無關。並且當温度變化相同時,氣體壓強變化也是相同的。他實際上得到了和後來查理和蓋·呂薩克同樣的結論,但是他沒有繼續深究這個問題。1801年道爾頓將水蒸汽加入乾燥空氣中,發現混合氣體中某組分的壓強與其他組分壓強無關,且總壓強等於兩者壓強和,即道爾頓分壓定律。同年道爾頓最親密的朋友威廉·亨利發現了難溶於水的氣體在水中的溶解數量與壓強成正比,即亨利定律。隨後亨利也觀察到對於混合氣體也存在同樣關係,只不過壓強換成了氣體的分壓值。道爾頓從這一研究成果得出溶解是純物理過程的結論。
道爾頓提出了較系統的化學原子學説,引入了原子和原子量,並在容積分析方法上做出了開拓性的貢獻。
道爾頓建議用簡單的符號來代表元素和化合物的組成。
道爾頓是首位發現色盲現象的科學家。
人物評價
原子論建立以後,道爾頓名震英國乃至整個歐洲,各種榮譽紛至沓來,1816年,道爾頓被選為法國科學院院士;1817年,道爾頓被選為曼徹斯特文學哲學會會長;1826年,英國政府授予他金質科學勛章;1828年,道爾頓被選為英國皇家學會會員;此後,他又相繼被選為柏林科學院名譽院士、慕尼黑科學院名譽院士、莫斯科科學協會名譽會員,還得到了當時牛津大學授予科學家的最高榮譽——法學博士稱號。在榮譽面前,道爾頓開始時是冷靜的、謙虛的,但是後來榮譽越來越高,他逐漸變得有些驕傲和保守,並走向了思想僵化、固步自封。不過還好,他對科學的熱愛始終如一。道爾頓一生正如恩格斯所指出的:化學新時代是從原子論開始的,所以道爾頓應是近代化學之父。
在科學理論上,道爾頓的原子論是繼拉瓦錫的氧化學説之後理論化學的又一次重大進步,他揭示出了一切化學現象的本質都是原子運動,明確了化學的研究對象,對化學真正成為一門學科具有重要意義,此後,化學及其相關學科得到了蓬勃發展;在哲學思想上,原子論揭示了化學反應現象與本質的關係,繼天體演化學説誕生以後,又一次衝擊了當時僵化的自然觀,為科學方法論的發展、辯證自然觀的形成及整個哲學認識論的發展具重要意義。
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