道爾頓：建立原子論

化學(xué)是在近代興起的一門學(xué)科，無數(shù)的科學(xué)先驅(qū)者為這門學(xué)科奠定了理論基礎(chǔ)，英國物理學(xué)家、化學(xué)家約翰·道爾頓就是其中的一位。道爾頓既具有敏銳的理論思維頭腦，又具有卓越的實驗才能，尤其是在對原子的研究方面取得了非凡的成果，因而被稱為“近代化學(xué)之父”，成為近代化學(xué)的奠基人。

道爾頓于1766年出生在英國坎伯蘭的一個貧困的鄉(xiāng)村，他的父親是一個紡織工人。當(dāng)時正值第一次工業(yè)革命的初期，很多破產(chǎn)的農(nóng)民淪為雇用工人。在資本家的剝削壓榨之下，他們家的生活十分困頓，道爾頓的一個弟弟和一個妹妹都因為饑餓和疾病而夭折。道爾頓在童年根本沒有讀書的條件，只是勉強接受了一點點初等教育。10歲時，他就去給一個富有的教士當(dāng)仆役。也許這也算是命運賜予他的一次機會吧，在教士家里他又讀了一些書，增長了很多知識。于是兩年后，他被推舉為本村小學(xué)的教師。

1781年，年僅15歲的道爾頓隨哥哥到外地謀生。不久后，他就成為了肯達(dá)耳中學(xué)的教師。在教學(xué)之余，他一邊系統(tǒng)地自學(xué)科學(xué)知識，一邊進行氣象觀察。在這里他還結(jié)識了著名學(xué)者豪夫(Johann Hauf)，他從豪夫那里學(xué)習(xí)了很多知識，教學(xué)水平迅速提高。四年以后，道爾頓便成為了肯達(dá)耳中學(xué)的校長。

1793年，在豪夫的推薦下，道爾頓又受聘于曼徹斯特的一所新學(xué)院。在這里他出版了自己的第一本科學(xué)著作——《氣象觀察與研究》。第二年，他在羅伯特·歐文的推薦下成為曼徹斯特文學(xué)哲學(xué)會的會員。

1799年，為了把大部分精力投入到科學(xué)研究中去，道爾頓離開了學(xué)院。他在幾個富人家里做私人教師，每天教課時間不超過兩小時。這樣，既能謀生，又保證了他的科研工作。后來，他越來越重視對氣體和氣體混合物的研究。

道爾頓認(rèn)為，要說明氣體的特性就必須知道它的壓力。他找到兩種很容易分離的氣體，分別測量了混合氣體和各部分氣體的壓力。結(jié)果很有意思，裝在容積一定的容器中的某種氣體壓力是不變的，引入第二種氣體后壓力增加，但它等于兩種氣體地分壓之和，兩種氣體單獨的壓力沒有改變。于是道爾頓得出結(jié)論：混合氣體的總壓等于組成它的各個氣體的分壓之和。道爾頓發(fā)現(xiàn)，由此可以做出某些重要的結(jié)論，氣體在容器中存在的狀態(tài)與其他氣體無關(guān)。用氣體具有微粒結(jié)構(gòu)來解釋就是，一種氣體的微粒或原子均勻地分布在另一種氣體的原子之間，因而這種氣體的微粒所表示出來的性質(zhì)與容器中沒有另一種氣體一樣。

道爾頓開始更多的研究關(guān)于原子的問題，他頑強地進行研究工作，尋找資料、動手實驗、不斷地思考……

1803年9月6日，道爾頓在他筆記中寫下了原子論的要點：

(一)原子是組成化學(xué)元素的、非常微小的、不可在分割的物質(zhì)微粒。在化學(xué)反應(yīng)中原子保持其本來的性質(zhì)。

(二)同一種元素的所有原子的質(zhì)量以及其他性質(zhì)完全相同。不同元素的原子具有不同的質(zhì)量以及其他性質(zhì)。原子的質(zhì)量是每一種元素的原子的最根本特征。

(三)有簡單數(shù)值比的元素的原子結(jié)合時，原子之間就發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成化合物。化合物的原子稱為復(fù)雜原子。

(四)一種元素的原子與男一種元素的原子化合時，他們之間成簡單的數(shù)值比。

同年10月21日，道爾頓報告了他的化學(xué)原子論，并且宣讀了他的第二篇論文《第一張關(guān)于物體的最小質(zhì)點的相對重量表》。

道爾頓的理論引起了科學(xué)界的廣泛重視。他應(yīng)邀去倫敦講學(xué)，幾個月后又回到曼徹斯特繼續(xù)進行測量原子量的工作。有些時候，道爾頓也遇到一些困難。有些物質(zhì)被氧化后生成不同的氧化物，這是一種難解釋的現(xiàn)象，當(dāng)然前人已經(jīng)進行了分析化驗，為了進行計算，道爾頓就只能利用這些結(jié)果；有時他在原始文獻中發(fā)現(xiàn)的結(jié)果只是由一位科學(xué)家測得的，為了保證可靠性，道爾頓就再做一次分析。道爾頓所得出的原子量有很多是不準(zhǔn)確的，但實際上他所計算出來的正是今天所謂的當(dāng)量。例如他把氧的原子量確定為7而不是16。

1804年以后，道爾頓又對甲烷和乙烯的化學(xué)成分進行分析實驗，他發(fā)現(xiàn)，甲烷中碳?xì)浔仁?．3：4；而乙烯中碳?xì)浔仁?．3：2。他由此推出碳?xì)浠系谋壤P(guān)系，并發(fā)現(xiàn)了倍比定律：相同的兩種元素生成兩種或兩種以上的化合物時，若其中一種元素的質(zhì)量不變，另一種元素在化合物中的相對重量成簡單的整數(shù)比。道爾頓認(rèn)為倍比定律既可以看作是原子論的一個推論，又可以看作是對原子論的一個證明。

1807年，湯姆遜在它的《化學(xué)體系》一書中詳細(xì)地介紹了道爾頓的原子論。第二年道爾頓的主要化學(xué)著作《化學(xué)哲學(xué)的新體系》正式出版。書中詳細(xì)記載了道爾頓的原子論的主要實驗和主要理論。自此，道爾頓的原子論才正式問世。

在科學(xué)理論上，道爾頓的原子論是繼拉瓦錫的氧化學(xué)說之后理論化學(xué)的又一次重大進步，他揭示出了一切化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)都是原子運動，明確了化學(xué)的研究對象，對化學(xué)真正成為一門學(xué)科具有重要意義，此后，化學(xué)及其相關(guān)學(xué)科得到了蓬勃發(fā)展；在哲學(xué)思想上，原子論揭示了化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象與本質(zhì)的關(guān)系，繼天體演化學(xué)說誕生以后，又一次沖擊了當(dāng)時僵化的自然觀，為科學(xué)方法論的發(fā)展、辯證自然觀的形成以及整個哲學(xué)認(rèn)識論的發(fā)展具有重要意義。

關(guān)于道爾頓發(fā)現(xiàn)色盲還有一個有趣的小故事。有一次，道爾頓為他的母親買了一雙襪子，他母親說：“這么鮮艷的顏色，我這個老太太可怎么穿?”道爾頓也十分奇怪：“我明明是挑了一種暗淡的顏色啊!”從這以后道爾頓才知道自己是色盲，他也是第一個發(fā)現(xiàn)色盲這種疾病的人。

原子論建立以后，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(xué)院院士；1817年，道爾頓被選為曼徹斯特文學(xué)哲學(xué)會會長；1826年，英國政府授予他金質(zhì)科學(xué)勛章；1828年，道爾頓被選為英國皇家學(xué)會會員；此后，他又相繼被選為柏林科學(xué)院名譽院士、慕尼黑科學(xué)院名譽院士、莫斯科科學(xué)協(xié)會名譽會員，還得到了當(dāng)時牛津大學(xué)授予科學(xué)家的最高榮譽——法學(xué)博士稱號。在榮譽面前，道爾頓開始還是冷靜的、謙虛的，但是后來榮譽越來越高，他逐漸改變了，變得驕傲、保守，最終走向了思想僵化、固步自封。

1808年，法國化學(xué)家呂薩克在原子論的影響下，發(fā)現(xiàn)了氣體反應(yīng)的體積定律，實際上這一定律也是對道爾頓的原子論的一次論證，后來也得到了其他科學(xué)家的證實并應(yīng)用于測量氣體元素的原子量。但是呂薩克定律卻遭到了道爾頓本人的拒絕和反對，他不僅懷疑呂薩克的實驗基礎(chǔ)和理論分析，還對他進行了嚴(yán)厲的抨擊。

1811年，意大利物理學(xué)家阿佛加德羅建立了分子論，使道爾頓的原子論與呂薩克定律在新的理論基礎(chǔ)上統(tǒng)一起來。他也遭到了道爾頓無情的反駁。1813年，瑞典化學(xué)家貝齊力烏斯創(chuàng)立了用字母表示元素的新方法，這種易寫易記的新方法被大多數(shù)科學(xué)家接受，而道爾頓一直到死都是新元素符號的反對派。

1844年7月27日，道爾頓病逝。雖然道爾頓的后半生科學(xué)貢獻不大、甚至阻撓別人的探索，人們還是給予了他深切的懷念。