［附一］门捷列夫小传

［附一］门捷列夫小传

1869年，虽然化学界的神巫时代早就过去了，但是神巫时代的精神还继续影响世人，像一颗彗星。而门捷列夫，可以说就是这颗彗星。他是一位特别的科学家，不仅在一所著名大学做化学系的首席教授，他还头戴“预言者”的头衔。

“有一个元素尚未出世，我们可以暂且叫它类铝。由此我们可以猜测到，它的性质和铝相似。你若用心地去找它，一定会找得到。”门捷列夫的这句话，是化学史上第一句真正的预言。身在俄罗斯的他，向全世界庄重地发出这一预言。由此开始，奇迹接二连三地出现。门捷列夫发出的一条条预言，震撼了整个科学界。难道门捷列夫有特异功能？他也知道魔术师水晶球里的消息？难道他也攀过伽蓝山，得到了先知们所认识的新元素的石板？

当Lavoisier将锡封放在烧瓶里加热的时候，他看见它的样子变了，重量也变了。在那一瞬间，他脑海中忽然蹦出一条与众不同的“真理”———反燃素说。由此，他做了许多别的变化的预言。1869年前两年，也就是1867年，Lockyer借用Bunsen和Kichhof新发明的仪器———分光镜，窥看9300万里以外的太阳。他看见了多少年后的今天才被证明为氦元素的光带，在那时，他大胆地做了推测。他的猜测，有如Avogadro、Dalton、Kekulé等人的学说，何尝不能算作预言呢？何尝不是一篇先知的思想学说？

门捷列夫，来得最慢，但影响力最大。

门捷列夫的先人都是英雄般的先驱者。在他出世前一百年，彼得大帝进军到西俄罗斯。在一次行军中部队染上了瘟疫，迫不得已，许多人留在一个称为“俄罗斯之高”的好地方。在那之后的六七十年间，许多生活殷实的人都纷纷向东移。等到了1787年，门捷列夫的祖父在西伯利亚的Tobolsk开了当地的第一所印刷店。他的祖父还发行了全西伯利亚独此一份的报纸《Lrtysch》 。先人们的确是先驱者，但他们并不以先驱者自居。他的祖父和父亲等人并没有满足于现状，就此定居下来，承继祖业。他们选择了另外一条路，还是到处漂泊。

直到1834年2月7日门捷列夫诞生，这个几乎有200年没有定居过的家族，终于定居了。刚刚出生的门捷列夫是这个家族中17个兄弟中最小的那个。

在门捷列夫很小的时候，他家遭遇了不幸。

他的父亲原来是一所高等学校的校长，后来眼睛瞎了，不久后死于肺炎。他的母亲叫Maria Korniloff，是位美丽的鞑靼人。她是个能干的女人，将一家老小带回老家，并在那开设西伯利亚第一家玻璃工厂。当时，Tobolsk实际上是俄罗斯的行政中心。在那时，Tobolsk有一位所谓1825年反叛的罪犯，即所谓十二月党（Decembrist）的党员，和自己的姐姐结婚。

门捷列夫就在这时候开始学习“自然科学”。

但门捷列夫家又遭遇了更大的不幸，他们的玻璃厂被火烧掉了。迫不得已，他们兄弟姐妹不得不各自谋生。年纪最小的门捷列夫本想陪他年老的母亲到莫斯科去，在那里或许还有机会进大学。可是，政府出来干涉他们的决定，把他的母亲送到St Petersburg，却将他留了下来，并把他送进Pedagogical（师范）学校科学部学习。这所学校是专门为当地高等学校训练教员而设的。年纪尚轻的门捷列夫在这里并不如意。同年级的同学待他并不友好。其实，门捷列夫也看不起自恃有学问的他们。他便把心思放在数学、物理和化学上。几年以后，当他有机会在讨论俄罗斯教育问题的会议上发言时，他就说：“我们现在不应该过着Plato式的日子，我们需要更多的牛顿去发现自然的秘密，好用来改善我们的生活。”

门捷列夫在学校里很用功，学业成绩一直都名列前茅。可惜，他从小身体就不好，体弱多病。而当他得知母亲死讯时，他越发消瘦了。医生劝他至少休息6个月。为了健康，他听了医生的劝告，只身南去。他在克利米亚（Criměa）的乡下，找到一个科学导师的工作。

当克利米亚战争爆发时，他迁居到敖得萨（Odessa）。22岁那年又回到圣·彼得堡，通过办私塾教书谋生活。几年之后，他觉得在俄国很难取得科学上的突破，于是去了法国和德国。在巴黎，他进入Henri Regnault实验室。第二年，他自己就在Heidelberg设立了独立实验室但设备十分简陋。但幸运的是，他可以时常到别的化学家的家里去，譬如他曾向Bunsen 和Kirchhof二人学习分光镜的用法，和Kopp一道去Karlsruhe的议事厅听名人的演讲，如Avogadro的分子大模型，Cannizzaro的原子量说等。经过和他们几年的相处，他受益匪浅。几年之后，他自己也有机会在一些具有历史意义的会议上一显身手。至此，可以说他曾经的“Wanderjahre（流浪的日子）”告一段落。

虽然流浪的日子结束了，但他并没有安于现状。结婚之后的他变得越发忙碌。譬如他曾在两个月内编完一本多达500页的有机化学教科书。他也凭借这本书得到Domidoff奖金。他曾赶写一篇《论水与酒精之结合》的论文，也凭借着它获得了化学博士的头衔。那时他只有32岁，人们都称他为“化学界的哲学家”。其实他是精确的实验者，有着高超的见识。年轻有为的他获得圣·彼得堡大学的赏识，聘他为该校的正教授。

此后20年，他专心研究元素周期律，关于这点，后面详述，在此不赘述。在那时，俄国社会还处在沙皇的极盛时代，社会文化濒于消失。社会上到处充满着贪婪、虚伪、愚昧、残酷与专横。但难能可贵的是，托尔斯泰、奥斯特洛夫斯基、柯皮林等人在文化领域倡导平凡的思想与行为，并且经过他们的努力，“到民间去”的口号越发响亮了。

而此时的门捷列夫，也愿意与“民”亲近。他喜欢旅行，游历。他喜欢和农人、工人交谈。为了与民亲近，他特地去乘坐三等车。虽然他私底下没有参加反对沙皇的组织，但他对沙皇绝无好感。为此，他尽量避免在政府工作，以便远离中央控制。总之，他不仅是化学家，还是自然哲学家，更是社会改革的热心者。他倡导尊重社会正义，他知道自己是在为人类工作，在为人类将来的幸福努力。

1876年，他主动请求政府批准他到美国宾夕法尼亚州勘察那儿的油田。当时，没有多少人能预见石油的重要性。前往美国之前，他读到一篇Drake上校的报告。报告是关于上校本人曾于1859年在美国宾州的Titusville，成功地钻了一个深69英尺的油井。门捷列夫预见到石油的重要性。他想让祖国更多的人知道石油的重要性。所以，他主动前往该处，亲自试验。后来，他又读到MarcoPolo所撰的一篇文章，文章说在高加索境内Baku那儿也有液体从地下流出来。这种液体可以燃烧。门捷列夫又马不停蹄地赶到那儿做试验。

把一生献给化学事业的门捷列夫在晚年，变成了一位过激的“爱国者”。1904年2月，日俄战争爆发了。他坚信俄国应该胜利，为此参加了海军并为海军发明一种无烟火药Pyrocollodion（焦性火棉胶）。然而，他的一己之力终究没能挽回俄罗斯失败的结局。那时他已是70多岁的人了。他接受不了战败的结果。1907年2月的一天，稍微着了点凉的这位老化学家，在听着家人读Verne的《游行北极的日记》时，与世永辞了。两天之后，俄国著名的分析化学家Menschutkin也随他而去了。而在门捷列夫逝世的同一年，长居俄国的有机化学家FridrichK.Beilstein也去世了。那两年，因为他们的去世，俄国化学界简直陷入了大风暴中。

门捷列夫的一生获奖无数，他在国外获得的荣誉比国内多得多。1880年，经过许多人的强烈推荐，他才得到莫斯科大学“荣誉员”的称号。其实在那时，他已发表了《元素的周期分类》 ，并且得到了英国皇家学会颁发的Davy奖章。几年以后，他又得到英国化学会的Faraday奖章。以后，美、德两国的化学会，普林斯顿大学，剑桥大学，牛津大学及葛庭根大学都纷纷授予他相应的荣誉。而在国内，他为化学做的巨大贡献并未得到相应的肯定。他得到国内“衡量局指导师”的称号，还是因为当时经济部长Sergius-Witte再三说情。

工作其实只是他日常生活很小的一部分。剩下的大部分时间里，他喜欢和妻儿在一起享受家庭的快乐。当时的俄国很不尊重女性。但他坚持认为女子应和男人一样，应享有工作与受教育的机会。所以在他的实验室和教室里，并不仅仅只有男人。

他和他的第一位妻子的婚姻生活过得很不愉快。在她为他生了两个儿女后，两人分手了。47岁那年，他再次结婚。他的继室是年轻的哥萨克人Anna Ivanovna Popova，是一位具有艺术家气质的年轻美女。她懂得他的感情需要，读懂他的心，熟悉他的秉性。她又是个安贫乐道的人。因而那段时期，他们过得很幸福。有几次，门捷列夫幸福地宣告说：世界上再没有什么事情，比我的孩子们围着我更幸福了。他喜欢穿他所最崇拜的人———Les Tolstoy———设计的衣装。生活中，Anna时常在他的礼仪上给予建议，他会及时地递给她感激的眼神。他很喜欢读书，尤其是游记类的书。他也喜好音乐和美术，但他并不喜欢去歌剧院里欣赏歌剧。Anna会画铅笔画，他不断地赞赏与鼓励她。他在自己的书房中，挂满她画的Lavoisier Newton、Faraday和Dumas等画像。

1869年是门捷列夫在学术上开始有所成就的一年。此后，他把20年的时间用来从事读书、研究、实验，用来进行化学元素秩序的探索。每天他将得到的有关元素的数据，加以整理和编排。他希望自己能将自然界隐含着的秩序排列出来。这是一项非常繁重的工作。这项工作，由分布在几百个实验室里的几千位科学家共同参与，门捷列夫要做的，则是调度每一个人。他们一起寻找着促进世界文明的元素。有时候，为了一两个不精确的数据，门捷列夫亲自试验，以便得到精确数据。诸如此类的事情，费了他更多的时间。

新发现的元素数目与日俱增着。古代技艺家用来制造器皿的金、银、铜、铁、汞、铅、锡、硫和碳元素，后来又加入炼金术士的6个新元素。但人们一门心思只想寻找“金种”和长生丹的共熔剂，因而自然对他们来说特别神秘。哥伦布发现美洲那年，德国物理学家BasilValentine发现了锑，这是敲开自然界秘密的先声，为此，他为它做了一番神奇的描述。1530年，另外一位德国人GeorgiusAgricola编了一本《冶矿学》（DeRe Melallica），书中提及铋元素，但篇幅很少（1912年Herbert Hoover夫妇将它译成英文）。随后，Paracelsus将金属锌介绍给西方世界。Brande从尿液中找到磷元素，不久，他又将砷与钴加入了元素表。

18世纪初期，科学家又陆续发现了14种新的元素。在Choco海外的Colombia，有位西班牙船员Don Antoniode Ulloa拾到一块很重的怪石，它其实是一块陨石。它起先并没有得到人们的重视。等到1735年白金发现以后，它身价就倍增了。随后发光的镍、烧不着的氩、不活泼的氮、生活必需的氧、促人残废的氯、可以做防盗设备用的锰、耐热灯丝的钨、掺入铜中使之不锈的铬以及钢的组织材料钼、钽等多种元素一一被发现了，随后比较特别的钍、锆、铀也相继问世。

英国人Hatchett揭开19世纪元素史，他发现了钶（最近改为铌，Niobium）。这种元素蕴藏在Connecticut Valley到British Museum一带的黑色矿石中。这段时期，发现新元素的捷报频传。1869年的英国、法国、德国和瑞典的化学杂志里，都对63种元素做了报道。

门捷列夫收集好这63种元素的所有数据，甚至对反应性能极高、只知道其存在但尚没有证实的氟，他也补全了数据。这时候，摆在他面前的这堆元素，不尽相同。各元素的原子量由氢的1到铀的238，没有一个相同。各元素的状态也不尽相同，在常态下，别的元素都是固体，但氧、氯等元素以气体存在，汞、溴以液体存在。有些金属如白金和铱非常坚硬；有些如钠和钾又非常柔软。锂非常轻，轻得可以浮在水面，而锇也是金属，却比水重235倍。在颜色上，它们也不尽相同。黄色的金，灰色的碘、铁，白色的磷，呈红色的溴。有些金属，如镍和铬可以做高度的磨光，有的如铅和铝，怎样磨也不光滑。暴露在空气中的金不起什么变化，但铁就很容易生锈，碘则化成气。有些元素的分子，如氧成对，有些成三，有些成四、成八。再如若没有戴上手套去抓钾、氟等元素，非常危险，有些就是握住几百年也没有关系……这些元素的物理特性和化学性质神奇多变又令人迷惑！

这些元素之间，有没有规律存在呢？这些元素之间，有联系吗？在这些元素之间，也能像以前Darwin氏发现有机生物的多型变化律一样，整理出一个头绪吗？门捷列夫感到茫然。但这些问题也促使他去思考。不久他真的深入此境，与这些问题分不开了。

他尝试着寻找到元素之间的规律。最初，他将元素依原子量的大小排列一下，从最小的氢排到最大的铀。但经过他反复研究，这样一个秩序并没有什么特殊的意义。此时的门捷列夫还不知道，三年前英国人JohnNewlands在BurlingtonHouse的英国化学会上，就宣读过一篇类似的元素秩序的文章。Newlands还说过：元素的性质在每8个元素之后，又开始与第一个元素性质相近。他还提出一个譬喻来证实他的理由。他将元素表排成钢琴的琴键的样子，88个键，每8个一组，每组各成一个周期。他说：“每一组元素相互间做很相似的排列，就像音乐里的八音律一样。”但当时伦敦那些有学问的人都笑他的“八音律”。Foster教授曾嘲讽他说：假使事先他将元素各种性质都读通了，就不会说这些话了！但别人的冷嘲热讽并没有阻止他继续研究。他这样想：化学元素的秩序和钢琴里的键盘一样，那么，将钠在水中发出咝咝的声音，比作是高音部，应该不奇怪吧！但别的人都说“太奇怪了”！没有人承认他的观点，Newlands被人遗忘了。

同样专心于元素规律寻找的门捷列夫，通过细心的观察研究，没有轻易陷入这种泥淖之中。他借用63张卡片，在每一张卡片上写一个元素的名字与性质，并将这些卡片钉在实验室的墙上。然后他一一计算出卡片上的数据，并将相似元素的卡片放在一起，重新编排秩序，再钉在墙上。门捷列夫通过反复地这样做，元素之间的关系也就渐渐地明了了。

他将元素分为7种，由锂（原子量7）开始，其他六种是铍（原子量9），硼（11），碳（12），氮（14），氧（16）和氟（19），这些被他算做第一列元素。第二列元素里，为首的是次重的元素钠（23），它的物理性质和化学性质都和铍很相近，所以他将钠排在铍的后面。他依次排了5个元素。等到了氯时，门捷列夫发现它与氟性质极其相似。他认定这该是奇迹。为了证明这个奇迹，他继续做了更多的研究。经过不懈努力，他顺利完成了一张方形的元素周期表。门捷列夫为这张元素周期表写了一篇非常著名的报告，宣告“元素都能固定在一个位置上”。他在报告中，做了许多列举，如活性非常大的金属锂、钠、钾、铷、铯组成第一组（他当时称为第一号），而活性非常大的非金属如氟、氯、溴、碘编成第七组。

门捷列夫的这项发现表明：“元素的性质”是“其原子量的周期”的函数。也就是说：元素间每相隔若干（7个）元素，其性质就相似地重复一次。他的举世发现，实则是多么简单的自然规律！在他的元素周期表中，第一族元素每两个原子可以和一个氧原子结合；第二族元素只一个原子和一个氧原子结合；第三族元素是两个原子和三个氧原子结合。以后的几族都可以依此类推。自然界中还能有比这更简单的自然规律吗？因为他的研究发现，后人可以轻而易举地学习化学。后人只要知道一族元素里的任何一元素的性质，那么全族元素的性质都可以推测出来。

但是，这个元素表会不会是竹篮子打水一场空呢？门捷列夫自己也不敢确定。他一而再再而三地在元素特性上反复研究，反复翻读他抄过的化学文献。门捷列夫成年累月地待在炎热的实验室里，眼睛盯着元素，思考着它们之间的规律。一向做事精细的他害怕自己的判断会给人留下笑柄，害怕自己的发现出现差错而一再地重新验证着自己的发现。在这种情形下，他果真查到了碘原子附近有一错误：依照原子量碘为127，碲为128，碘应该在碲的前面，他考虑若碲在碘的前面，原子量应该在123～126之间。他想为此作一篇预言式的论文，申述他的推测。但后来他想其中可能还有别的原因，所以他决定暂且还是将碲排在前面，但在其旁边加上一个问号，表示对该原子的怀疑。发现这一错误之后，他并没去责备测算原子量的人，只默默地支持它应有的地位，直到他的见解终被后人所证实。这也是他预言之外的伟大。

当时现有的元素研究中，金所容许的原子量是196.2，正好在铂元素之下，而铂反而坐在金之上的位置，原子量为196.7。因为这个，一些专爱挑剔别人的人叫嚣起来，骂门捷列夫的排列法不准确。门捷列夫这次勇敢地宣称：这一定是分析人的错误，他的元素周期表是正确的。他叫他们先别否定自己的发现，他坚信，总有一天自己的发现会被证实的。果然如此，精准的化学天平证实了他的话，事实证明他的发现是正确的：金的原子量确实比铂重，他再一次胜利了！

从那以后，人们认定他是一位神秘的人物，都尊重而敬畏他。

但是，门捷列夫还有一个难题。这个最大的难题是元素周期表的空格。空格处应该空着吗？还是尚有一些元素未被人们发现？经过反复推论，他坚信判断它们是“迷失的元素”的空位。他在第三族元素铝的下面发现一个空隙，就做类铝的预言。不久之后，在砷与类铝之间他又找到一个空隙，属于第四族的。它恰好在硅的下面，于是他做了类硅的预测报告，并向世人正式宣告。全世界的科学家随着他的预测行动起来。他们相信这位世人都瞩目的预言家、欧陆的外邦人，在论文里提到的元素应该真的存在。为了找到这些元素，全世界的科学家们开始在任何可能遇到的角落里：地壳、工厂的灰烬、海底等，寻找门捷列夫预言的几个元素。不管冬夏，无论天气如何，总会有人跑到门捷列夫那里，听取他的看法和意见。

到了1875年，人们发现了他预言的第一种元素。类铝的元素是LecoqdeBoisbandran从Pyrences锌矿里获得的。他用分光镜知道在这矿石中有一种新元素，分离并测验其性质的结果，与门捷列夫所预言的类铝相似，Lecoq命名做Gallium（镓）。

可是，这个发现并没有让怀疑者信服。他们坚信“不过是巧合罢了”。他们反笑道：要是真的有人对新元素能预测得如此精确，那么，也应该有人可以预言到天空何时要诞生一颗新星了。他们借用化学之父Lavoisier氏的话，否定门捷列夫。话是这样讲的：“所有对元素的数量和性质的说法，都是形而上学者的辩论，徒使我们坠入云霄之中。”

但此时，德国方面传来新的好消息，Winkler找到了门捷列夫预测的另一种新元素。他测得的元素很像门捷列夫预言的类硅，但他自己面对这一发现却惶恐起来。他知道门捷列夫的预测：有一种灰色的元素，原子量约为72，密度约5.5，与各种酸作用都没有什么变化。为了验证，他废寝忘食地研究，果然从银矿的Argyrodite里，找到一种灰白的元素。原子量为72.3，密度5.5，在空气中加热所得的氧化物和预言的一样，别的性质也是一样。Winkler把它命名为Germanium“锗”。这样翔实的论证，再也没有人否定它就是类硅了。

Nilson两年之后在Scandinavia宣称找到了类硼。至此，远在圣·彼得堡的门捷列夫，得到了全世界科学家向他献上的敬意与祝贺。

他不愧是神圣的预言家！他制订的元素周期律的渊源，实则可以追溯到1860～1870年间。那段时期里，法国的Chancourtois，德国的Strecher，英国的Newlands，美国的Cooke等人的相关发现，多少给了他启示。而且更巧的是，LotharMeyer也发现了元素周期律，几乎与门捷列夫同时。他们一生都未见过面，绝不可能讨论元素周期律。Lothar Meyer也在1870年在Liebig’s Ann上发表文章宣告了他的这个发现。可见，这是元素定律本身成熟了。作为发现者的天才与先驱者们，得天独厚了，占据了天时之利。好比那首诗歌说的：“他们高高在上，先得到天光的回照……”