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科學家跨界都這麼猛嗎?橫跨文理科,還“混藝術圈”

在科學史上,羅蒙諾索夫是一位罕見的學識淵博的全才,他既是機械專家、化學家、礦物學家,又是歷史學家、修辭學家、藝術家和詩人。俄羅斯著名詩人普希金把他比作“俄羅斯的第一所大學”,稱他“所有這一切(領域)都曾親歷過,並深入研究過。”

1711年11月19日,米哈伊爾·羅蒙諾索夫出生於俄國的海港城市阿爾漢格爾斯克附近的一個小村莊裡。這個漁民之家並不富裕,父親是個文盲,繼母對他苛刻。在隨父親出海打魚之餘,羅蒙諾索夫學會了從讀書中尋找樂趣。強烈的求知慾使他學會了抓住一切可以學習的機會,14歲時,他自學完《斯拉夫語法》和《算術》兩本書。

米哈伊爾·羅蒙諾索夫

因為不堪繼母的虐待,19歲時,他懷揣著這兩本心愛的啟蒙讀物,毅然離開了家。他步行來到莫斯科,謊稱自己是一個牧師的兒子混進了一所語言學校,從此輾轉各地求學。他先後去往德國和彼得堡,修讀了文學、語言學、冶金學、礦物學、數學、物理學、化學和水利工程學,他不僅接觸了各門科學,還精通了德語、法語、斯拉夫語、拉丁語、希臘語。在學習期間,這位漁民的孩子曾想盡一切可能求學的辦法,也遭受過貴族子弟的百般嘲弄,更忍受過飢餓和寒冷的煎熬,但他終於脫繭而出,成為一位永垂青史的大學問家。

羅蒙諾索夫的研究成果極為廣泛,包括化學、天文學、物理學、地質學、冶金學、礦物學和水力學;在歷史學、語言學和哲學方面的研究也頗有造詣;他創作過多篇著名的詩選,研究過俄國文學與斯拉夫語言修辭;研究過詩歌創作的格律與韻律;發表過“論俄文詩律”;著有《修辭學》《俄語語法》《論俄文宗教書籍的益處》等著作,這些成果為弘揚具有悠久傳統的俄語、統一規範俄語語言打下了基礎。1740年,他被推選為俄國科學院院士後,開始了卓有成效的科研活動。

蘇聯1986年11月19日發行的羅蒙諾索夫紀念幣

羅蒙諾索夫最重要的貢獻是在化學方面。現在人們普遍知道“燃燒”或“鐵生鏽”是一種極為普通的氧化現象,但在三百年前的羅蒙諾索夫時代,“燃素說”大行其道,認為“火”是由無數細小微粒組成的物質,它們可以遊離存在,也可以與其他物質組成化合物,還可以聚集起來形成火焰。當這些小微粒彌散在空中時,就給人以熱的感覺,由這種微粒組成的元素就是“燃素”。在當時,一些著名的化學家也對“燃素說”深信不疑。

羅蒙諾索夫曾做了一個著名的實驗用以駁斥當時的“燃素說”。他準備了三個專用的玻璃容器,分別放入鉛屑、銅屑和鐵屑,將容器口封死後加熱。結果鉛融化了,表面上浮現出一層灰黃色的膜,銅屑變成了暗褐色的粉末,而鐵屑變黑了。依照燃素說,在加熱或燃燒後,是燃素使它們發生變化。現在羅蒙諾索夫提問,難道“燃素”進到容器裡去了嗎?它們是否與金屬化合了?如果進入了容器,容器的質量應該增加,但稱重的結果表明,這些容器的質量並沒有發生變化,而金屬灰卻比以前重了。

於是羅蒙諾索夫得出結論:“金屬沒有與‘燃素’化合,因為所有容器的質量都沒有變化,這是無可辯駁的事實。然而容器內部有一定量的空氣,肯定是金屬與空氣的微粒化合,才使金屬的質量增加了,有多少空氣與金屬化合,金屬就應該增加多少!”他的這個實驗對拉瓦錫推翻燃素說,建立氧化說打下了良好的基礎,而這一實驗的成功要比拉瓦錫的實驗早18年左右。

羅蒙諾索夫是最早用天平測量化學質量關係的化學家,他最早利用化學實驗發現並證明了質量守恆。經過大量的實驗之後,羅蒙諾索夫得出這樣的結論,“參加反應的全部物質的質量之和,等於全部反應產物的質量總和。”

1748年2月16日,羅蒙諾索夫在寫給彼得堡科學院院士列昂納德·尤拉的信中,首次披露了他的實驗結果,並闡述了他對質量守恆的看法,他說:“自然界所發生的一切變化,都是這樣的:一種東西失去多少,另一種東西就獲得多少。因此,如果某個物體增加了若干物質,另一物體必然損失若干物質。……因為這是一條普遍意義的規律,所以它也應該適用於運動的諸法則:一個物體如果靠本身的動力引起另一物體產生運動,那麼前者用於推動而失去的動量,必然等於後者受推動時獲得的動量。”這是何等精闢的論述,又是何等超前的思想!後來,羅蒙諾索夫把這封信綜合整理在他的一篇題為“論固體與液體的反射性”的論文裡,這篇論文於1760年7月5日發表。論文中的精闢見解極富開創性,應該說,這就是質量守恆定律與能量守恆定律的雛形,它是近代化學研究的基石。很可惜,由於過於超前,該思想沒有引起人們的注意。

羅蒙諾索夫的手稿

在物理學和天文學方面,羅蒙諾索夫的貢獻也很大。1761年5月26日,在觀測金星凌日現象時,他第一個發現了金星上存在著大氣。他是研究並記錄水銀凝結現象的第一人。他還極富先見地提出了氣體分子運動論,他認為,空氣內部充滿微小的微粒,這些微粒對器壁的撞擊產生了空氣的壓力。1741年,他的這一思想進一步擴大到一切物質。在一篇題為“化學的元素理論”論文中,他說:“組成物質的最小微粒是不能再分的最小粒子”,他認為“所有物質都是由最小的微粒組成的,如果物質是由同一種粒子所組成,這就是單質;如果物質由幾種不同的粒子組成,它們就是化合物。物質的性質不是偶然形成的,它取決於組成物體微粒的性質。”到了1748年,他把 “最小微粒”更明確地替換成了“原子”“粒子”“分子”。對於熱現象,他也有精闢的見解,認為“熱”就是物質的一種運動形式,它表現為物質內部微粒的自身運動,這一想法從本質上給出了熱現象的最為精闢的解釋,為熱力學動力理論的發展建立了基礎。

羅蒙諾索夫還是一位教育家,在葉卡捷琳娜二世的支援下,他建立了莫斯科大學,後來莫大以他的名字命名。他親自草擬教學大綱,史無前例地廢除了神學課程,引進了國外科學教學的先進經驗,大力倡導以實驗為基礎的化學教學,並首創了俄國第一個化學實驗室。天才的羅蒙諾索夫還是一位出色的藝術家,下圖是他設計的彩繪馬賽克大型壁畫“珀爾塔瓦之戰”。

1760年4月30日,瑞典科學院選舉羅蒙諾索夫為名譽院士,稱讚他為“學識宏大博深,功績卓著,學術久負盛名……當前致力於各門科學,尤其是物理學之改進與闡述,治學勤奮,成績斐然。瑞典皇家學院能與此稀世奇才親密無間地合作共事,受益匪淺,深感榮幸之至。” 俄國著名哲學家和文學家別林斯基對羅蒙諾索夫的評價更為形象:“ 羅蒙諾索夫像發自北冰洋的北極光,它光芒耀眼、炫彩奪目、壯麗異常。他向人們證明,一個人可以適應任何環境和任何情況,證明了天才能戰勝厄運所設下的一切屏障,最終更向人們證明,俄羅斯人能勝任一切壯麗而宏偉的事業。”

羅蒙諾索夫的思想遠遠走在時代的前面,他的科學發現和著述不僅在俄國,就是在世界的科學文化史上,也具有劃時代的意義。有人做出很恰當的比喻,認為他在俄國的地位,猶如伽利略在義大利、牛頓在英國、笛卡爾在法國、萊布尼茨在德國、富蘭克林在美國的地位。為此,人們尊稱他為俄國“科學史上的彼得大帝”。彼得大帝是羅蒙諾索夫最尊敬的人物,1760年,羅蒙諾索夫開始著手寫一部關於彼得大帝的俄羅斯歷史書籍,但因 1765年的去世,最終沒能完成。

修建在彼得堡亞歷山大·涅夫斯基修道院的羅蒙諾索夫墓

作者:魏鳳文 武軼