“物理化学三剑客”

“物理化学三剑客”

奥斯特瓦尔德同范·霍夫、阿累尼乌斯一起，把物理化学确立为一个得到公认的、独立的学科，并成为这一领域重要的代表人物和组织者，被誉为“物理化学三剑客”。

他们三个人国籍不同、性格不同，而且各自发展了物理化学的不同部分，但他们的成就互为补充，共同缔造了一个庞大的物理化学体系并且使之得到广泛传播。莱比锡大学后来成为世界物理化学研究的中心，而奥斯特瓦尔德等人也就被称为化学史上的“莱比锡学派”。

早在19世纪上半叶，有机化学大师李比希（J.F.von Liebig, 1803－1873）在吉森大学成功地组织了第一个研究学派，与之相比，莱比锡学派是19世纪化学史的又一个里程碑。

由于莱比锡学派的工作，使整个化学研究具有了前所未有的精确性，从研究方法上发动了一场变革，为化学提供了一种与物理学、数学相结合的新模式。

自19世纪上半叶起，化学研究和化学教育都是以德国为中心，相比之下，奥斯特瓦尔德、范·霍夫、阿累尼乌斯都是在德国以外的一些较为落后、地方性色彩更浓的学校里接受最初的科学教育。

也许正因为如此，这些学校中物理与化学的界线不像在德国大学中那样明确，所以他们在学生时代就较好地掌握了物理学知识，如奥斯特瓦尔德在多帕特大学担任过物理学助教，范·霍夫开设过物理学讲座，而阿累尼乌斯的导师是瑞典著名的物理学家。

虽然由于地域的局限，他们学到的物理知识不是最先进的，但对于他们后来从事化学与物理学相结合的研究来说已是足够的了。

另外，在他们学术生涯的早期，都是把物理性质与化学性质的关系看做是研究的关键领域，奥斯特瓦尔德把这种关系视为测定亲和力常数的重要手段，范·霍夫希望能更好地认识化学反应的速率，阿累尼乌斯则想把电活性与化学性质联系起来。尽管出发点不同，但具体工作使他们走到了一起了。他们坚信物理学与化学是统一的，并常常从物理学中寻找模型和工具，但并不是想把化学变成物理学的附庸，而是充分利用物理学的理论和方法来解决化学问题，使物理学与化学在自己的研究中达到和谐的统一。

莱比锡学派中没有数学家，他们的论文除了微积分以外，没有使用过更深奥的数学知识。

但与同时代的其他化学大师相比，奥斯特瓦尔德等人看出了更多的将数学运用于化学的机会，他们每一个人都知道该怎样使数据与方程相符，怎样用抽象的数学符号来简练、精确地表达出复杂的关系，能够熟练地运用方程推导出新的关系式，例如范·霍夫的等容反应方程d（lnK）=Q/2T²就不可能完全根据实验数据而得，而是结合了数学知识。

还有奥斯特瓦尔德的好朋友拉姆塞，他在英国为电离理论的传播作了许多的工作，但由于缺乏微积分的常识，他始终没能成为运用化学热力学的行家。因而对于莱比锡学派来说，数学虽不占有统治地位，但却是化学研究中必不可少的。

莱比锡学派对实验也采取一种新的态度。在他们看来，实验室是对其思想进行验证的地方，他们不认为只有发现新物质、分离新元素才是化学家的目的。范·霍夫可以说是一个出色的理论家，他坚信除了评价某一思想所需要的实验外，其他的实验都是浪费。

他所发表的实验性论文很少，但他能够从少量的实验数据中看出问题的实质。阿累尼乌斯也是如此，他的学位论文是以很少的实验证据为基础。即使是对实验抱有很大热情、也很有能力的奥斯特瓦尔德，也是致力于通过实验寻找新思想、新方法，把实验研究放在了理论研究之下。

莱比锡学派开辟了化学与物理学交界处的很多未知领域。这未知领域对化学家和其他科学家来说都同样重要。实验室中的化学反应绝大多数都是在溶液中进行，而工业过程也大都如此，因此溶液理论在化学每一个分支中都有潜在的应用价值。

同样，莱比锡学派对反应动力学、平衡和离子作用力的研究，也为有机、无机反应的结构和机理研究积累了大量资料。他们是以化学变化本身以及其产生影响的各种物理因素为研究中心，而不是要分析某种化合物的性质、组成和结构。

这样，在一定程度上，莱比锡学派就可以超出无机化学家和有机化学家的局限，使自己对溶液的研究能为各个学科提供依据，从而找到使化学与物理学、生理学、植物学、地质学等学科相互交流的新途径。

而同时，化学本身也获得了新的完善。他们的成就不仅仅是将物理化学确立为一门独立的科学，而且为19世纪末和20世纪化学的发展提供了新的内容和方法。

1901年，范·霍夫因在溶液渗透压和化学动力学定律方面的出色研究，成为诺贝尔化学奖的第一位得主；两年之后，阿累尼乌斯因电离理论也获得了诺贝尔化学奖。

1909年，为了表彰奥斯特瓦尔德因催化作用等方面的研究，诺贝尔化学奖再一次颁给了物理化学家。到世纪之交时，物理化学这门新学科已经具有了与古老的无机化学、有机化学同样重要的地位。

被誉为“物理化学三剑客”的奥斯特瓦尔德、范·霍夫和阿累尼乌斯，他们三人的经历中许多相似之处，他们都不是出生于显赫的科学世家，阿累尼乌斯的父亲是乌普萨拉大学管地产收入的行政官员，而范·霍夫的父亲是医生，奥斯特瓦尔德的父亲则是制桶工人。

奥斯特瓦尔德和阿累尼乌斯都没有成为有机化学家，范·霍夫最初研究有机化学，但也很快就改行了。他们关心那些与亲和力有关的问题，如质量和温度对化学平衡的影响、渗透压现象、电导现象等。最初他们的工作和观点是彼此独立的，但后来逐渐汇集到一起，有时完全相似，有时又互为补充。

范·霍夫原是一位受过专业训练的有机化学家，是一个不善言谈而长于深思的人，喜欢康德的哲学和拜伦的诗。他性情孤僻，与同事、学生们在一起时总是沉默寡言；他的著作总是标题很长、段落很短、句子很精练，而各问题之间很不连贯，较为难读，因此读者群很小。

在实验室中，他不像奥斯特瓦尔德和阿累尼乌斯那样显得易于合作；而在自由讨论时，他也从不作出结论。他做了大量的实验，但只发表了很少的一部分。

他20岁离开荷兰去德国和法国学习有机化学，22岁时写了一篇关于碳原子立体结构的论文，对结构化学做出了贡献。但论文发表后他失业了近两年。随后在一个兽医学校教化学和物理，直到1878年才在新建的阿姆斯特丹大学担任了化学、矿物学和地质学教授。

在他所有的工作中，有一个主题贯穿始终，那就是他坚信化学的大部分都可以归到物理学中，于是他放弃了有机化学，转向以动力学、热力学等原理为基础来研究化学反应的机理。

阿累尼乌斯出生于瑞典的乌普萨拉。在斯德哥尔摩大学物理实验室进行博士论文实验时，他选择了通过导电性测出蔗糖分子量为研究课题。后来的实验没有达到这个目的。但提示出溶液的导电性以某些方式随浓度的不同而改变。

1844年他完成了博士论文，提出如果溶液中电活性分子质量与化学活性分子质量相等，那么就可以采用导电性数据来得到反应速率、亲和力常数及反应热。但这一新观点遭到大多化学家的反对，部分原因是由于他的一些概括只是根据少数例子得来的，例如他提出酸强度与活性系数间关系时仅仅研究了5种酸。

同时，他关于离子是在无电流作用下产生的观点也令很多化学家无法接受。评审委员会把这篇论文评为“四级”，这样根据乌普萨拉大学的学制，阿累尼乌斯只能在中学而不能在大学里教书。

但是，收到这篇论文复制件的奥斯特瓦尔德表现了极大的兴趣，不仅在访问瑞典时专门的见了阿累尼乌斯，而且利用自己的影响为阿累尼乌斯争得了一个较好的工作环境。

奥斯特瓦尔德、范·霍夫和阿累尼乌斯是非常亲密的朋友，其中范·霍夫最大，阿累尼乌斯最小，他们经常来莱比锡奥斯特尔德家作客。人们对他们之间的友情感到奇怪：范·霍夫身材颀长，具有典型的荷兰人的特征；阿累尼乌斯较矮较胖，看上去一点儿也不像一位科学家，倒像一个啤酒商；而奥斯特瓦尔德这个来自于波罗的海边的德国人，健壮得像一个农夫，他那双能够洞察一切的蓝眼睛和满头红发，使他即使是在人群中也显得非常引人注目。

在这里，我们可以从奥斯特瓦尔德本人对伟人的性格所做的一些研究中获得一点启发。在《伟人》一书中，除了为几位科学巨匠唱赞歌之外，奥斯特瓦尔德还试着总结出几条能够决定伟人性格类型和创造特性的通用法则。他把两种完全不同的人分为“古典型”和“浪漫型”。

当然，这种分类法并不是他独创的，但他在用心理学来解释这两种类型上却颇有独到之处。大概是出于职业习惯，他把这一切归因于反应速度的不同，浪漫型的人反应速度很快，活跃范围很宽，创造欲望很高，以至于常常在下一个问题出现之前来不及总结前边的想法；古典型的人反应速度很慢，追求的是目标的深度，并尽量使自己的作品趋于完善，在自己没有满意之前决不会公之于众。

这样，浪漫型的人往往都是学派的领袖，而古典型的人却很少有学生。按照这样的定义，范·霍夫就是属于纯粹的古典型，他所有的工作都经受住了时间的检验，对于他来说，已完成的作品不需要再作任何补充了。

相比之下，奥斯特瓦尔德是一个典型的浪漫型。他富于思想，仿佛浑身有着无穷无尽的魅力，而当你一旦靠近他时立刻就会情不自禁地受到感染。

如果说范·霍夫属古典型、奥斯特瓦尔德属浪漫型，那么，阿累尼乌斯呢？读者也许会把他列入古典型，但实际上阿累尼乌斯不属于这两种类型中的任何一种，他属于中间型，他的反应速度和讲话速度都很慢，但在他的头脑中总有许多奇妙的想法。

这三位共同创立物理化学的科学家不但性格不同，而且在科学史上的地位也完全不同。三个人中，范·霍夫是最伟大的科学天才，他创造了新的思想，并且看到了探讨化学问题的新途径；其次是阿累尼乌斯，他提出的新概念数量之多，意义之重要无人可比。

如果把他们比作一个机构的大脑，那么，奥斯特瓦尔德就是它的手臂，或者说是它的管理者和宣传者。这并不是说要贬低奥斯特瓦尔德的研究工作的价值，而是指他在科学史上最大的贡献，是他最早认识了一个新学科，后来又宣传了这个新学科，他是这个新学科的组织者：他撰写了第一篇论文并产生了巨大的影响，他创办了第一份物理化学杂志，他做了大量的教学工作使第二代物理化学家得以茁壮成长，他在各种刊物、会议，甚至在迟钝的保守的老式学术机械中为捍卫新思想而斗争。

正是由于他的不懈努力，物理化学才得以在短短10年的时间里被确立为一门科学，并且拥有了与有机化学、无机化学同样的地位，而他的实验室成了世界物理化学研究的中心。

在如何对待衰老这个人人都会面临的问题上，他们三人也各有着不同的态度。50－60岁，对于一个科学家来说是一个难以适应的年龄，年龄会使他觉得力不从心，时常会感到疲惫不堪，可他们仍然奋斗不止，范·霍夫采取的是一个令人不易察觉的解决方式，那就是辞职。尽管如此，辞职后他并没有懈怠，而是与几个学生一道，发表了一大批研究海洋沉积的论文，这些论文所具有的价值充分显示出正逐渐衰老的范·霍夫仍在不断地扩展着自己曾有过的思想；阿累尼乌斯没有辞职，他放弃了化学，但他找到了一个能将自己的渊博知识和丰富想象力最大限度用来宣传、普通科学的新领域，他用物理化学的原理来研究宇宙问题，他撰写了像《创造中的世界》这样一大批影响很大的科普著作；而奥斯特瓦尔德，当他意识到物理化学没有他也可以很好地发展下去的时候，他感觉到格外疲惫，这么多年他一直承担着超负荷的工作量，撰写了共16000页计22卷的论著。这时，奥斯特瓦尔德自幼萌生的对于化学的浓厚兴趣顿时消失得无影无踪，他开始寻找其他的、更为广泛的研究领域。于是他首先成了一位哲学家，于1902年出版了《自然哲学论集》，并且创办了《自然哲学年鉴》，后来又成为德国最大的团体“一元论者同盟”的领袖。同时，多年来对绘画艺术的热爱，促使他开始自己制造所需的颜色，并在此基础上总结出了颜色理论，从理论上和实践上对颜色进行研究，这研究不论是艺术还是对工业都产生了深远影响。后来，他又对世界语发生了兴趣；他还竭力提倡按黄金分割法来统一出版物形状。尽管他在1906年就过早地辞去了教授职位而退休，但工作并没有因此而稍有停止。在退休生涯中，他依旧是一个“浪漫”的人、活跃的人。