比一般人更專注

雖然人們很早就提出了“物質是由原子構成”的這一猜想，但直到18世紀，人們通過生產實踐和大量化學、物理學實驗，才加深了對原子的認識。把原子學說第一次從推測轉變為科學概念的，應歸功于英國一個教會學校的化學教員，他就是道爾頓。道爾頓是怎樣攀登上科學高峰呢？他自己是這樣回答的：如果我比我周圍的人獲得更多的成就的話，那主要是——不，我可以說，幾乎唯一的——是由于不懈的努力。一些人比另外一些人獲得更多的成就，主要是由于他們比一般人更加專注和堅持，而不是由于他的天賦比別人高多少。

自學成才的少年

1766年9月6日，道爾頓出生在英格蘭北部一個鄉村里。父親是一位兼種一點薄地的織布工人，母親生了6個孩子。雖然父母起早摸黑，還是無法養活6個孩子，致使其中3個相繼夭折。由于家庭情況的窘迫，懂事的道爾頓只好退學。那一年，他還不滿11歲。但是他酷愛讀書，在農活的空隙還堅持自學。他的勤奮好學的態度得到村里一個叫魯賓遜親戚的贊賞。魯賓遜主動利用晚上時間來教他數學和物理。到了15歲時，道爾頓的學識已有很大提高，于是他離家來到附近的肯達爾鎮上擔任助理教師。有一天，突發奇想的他，對大紅公雞能準確地預報何時會下雨或何時有風暴而驚詫不已：“為什么禽類能預報天氣，而我卻不能呢？”這個問題一直縈繞在他心頭。當得知鎮上有一位名叫約翰·格夫的盲人學者也在進行類似探索工作時，他緊蹙的眉頭舒展開來。在格夫的幫助和鼓勵下，他開始了長達57年、不下于20萬次的氣象觀測。

在學校里，道爾頓堅持一邊努力工作，一邊發憤讀書，無論是數學、自然科學，還是哲學、文學的書籍，他都廣泛涉獵。據說在學校的12年中，他讀的書比以后50年讀的還多。正是這種勤奮學習為他當時的教學和以后的科研奠定了堅實的基礎。在道爾頓住的房間里，書架上擺著很多書。他一邊進行定期的氣象觀測，一邊不斷地讀書、讀書，并寫下了一系列關于氣象的論文，如《關于極光》、《關于氣壓計》、《關于降雨》、《關于蒸發》等等。1793年，他發表了專著《關于氣象學的觀測和實驗》，以此作為對前一階段工作的總結。在這部著作里，他介紹了氣壓計、溫度計、濕度計和其他儀器裝置，介紹了他多年觀測的結果，還別具匠心地分析了云的形成過程、蒸發過程和大氣降水量的分布規律，分析了早晨的北風等等。

全身投入科學事業

1793年，道爾頓經格夫推薦，到曼徹斯特學院擔任數學和物理學教師。后來他還開設了化學課程，系統地學習化學知識是從這里開始的。曼徹斯特有著藏書豐富的圖書館、各種學會和出版社，還有許多著名的科學家在這里工作，有著開展科學活動的得天獨厚的條件。對于勤奮好學的道爾頓來說，來到這里真是如魚得水。在曼徹斯特學院，他越來越感覺到粉筆消耗了他太多的寶貴時間。1799年，他離開學院，成為最受尊重和歡迎的私人教師。除了每天不超過2小時的授課之外，道爾頓全身心投入到科學事業中。

道爾頓向曼徹斯特文學和哲學會借了一間工作室，又在工作室附近租了一間簡陋的民房，開始他清貧的科研生活。據房東介紹：道爾頓的生活很有規律，早餐前先去實驗室升火，吃完早餐后即開始工作，一直干到午餐時才出來。吃罷午餐又繼續進實驗室工作，一直忙到晚上9點，晚餐后稍作休息，就進住房讀書至夜半。這種生活就象時鐘運轉一樣有規律，“午夜方眠，黎明即起”成為道爾頓勤奮治學的真實寫照。功夫不負有心人，勤奮的學習，刻苦的鉆研，使道爾頓在攀登科學的山路上取得了一個又一個的成果。

道爾頓在曼徹斯特發表的第一篇論文，不是氣象問題，也不是物理問題，而是一篇關于色盲的研究文章。圣誕節時道爾頓為母親買了一雙深藍色的襪子表示自己對老人的孝敬。當他送給母親時，母親卻厲聲責問他，為什么買一雙紅色襪子。依照當地宗教習俗，婦女禁忌紅色。由此道爾頓才發現自己的辨色能力與眾不同。對此他經過認真的調查，發現他哥哥也和他一樣，具有不正常的辨色能力，另有一些人也具有這一病癥。為此他撰寫了論文，提出人類中存在著色盲這一病癥。道爾頓的這一發現引起了社會公眾的重視，所以在英國將色盲常稱為“道爾頓癥”。

長期以來對氣象觀測和對大氣各種問題的思索很自然地引導他去研究氣體的物理性質。他用自己親自動手設計制作的各種器具認真地考察了大氣、水蒸氣等多種氣體和蒸發、壓縮、膨脹等物理現象，還對大氣的組成、混和氣體的狀態、氣體的擴散、氣體在水中的溶解等問題作了實驗研究。他在“論氣體受熱膨脹”的論文中清楚地提出了氣體的熱膨脹定律：任何氣體每上升一定溫度時發生的體積膨脹是相同的，在同一時期，法國化學家蓋·呂薩克也提出了氣體的體積隨溫度而改變的這一定律，所以現在人們常稱氣體熱膨脹定律為道爾頓－蓋·呂薩克定律。此后不久，道爾頓又進一步地提出了著名的混和氣體的分壓定律，混和氣體的壓力等于各組分在同樣條件下所具有的壓力之和。這些對氣體物理性質的實驗研究成果又引導道爾頓去攀登科學險途的新高峰。

創立科學原子論

原子的特點是什么？這是這一時期困擾他的最苦惱的問題。他覺得，化學所缺少的正是物質結構的真正理論。

在2000多年前，古希臘哲學家德謨克利特就主張“所有的物質是由不可再分割的粒子組成的”。17世紀的牛頓，還有18世紀的拉瓦錫，都支持過類似的學說。不過，早期的原子學說都沒有定量表達，也沒有用于科學研究，更重要的是誰也沒有想到哲學的假想和科學事實之間存在的聯系。

道爾頓的與眾不同之處正是表現在這里。經過多年的緊張勞動，1803年10月21日，他在曼徹斯特文學學會的講臺上報告了他的化學原子論。他的基本觀點可歸納為三點：

（1）元素是由非常微小、不可再分的微?！咏M成，原子在一切化學變化中不可再分，并保持自己的獨特性質。

（2）同一元素所有原子的質量、性質都完全相同。不同元素的原子質量和性質也各不相同，原子質量是每一種元素的基本特征之一。

（3）不同元素化合時，原子以簡單整數比結合。

道爾頓還宣讀了他的第一張原子相對質量表，認為最輕的元素是氫，并把氫的原子量相對規定為1。盡管他的原子量表與現行的相比誤差很大，并把原子當量當成了原子量。但是，這畢竟是世界上第一張原子量表，它改變了過去關于原子的模糊概念，第一次把純屬臆測的原子概念變成一種具有一定質量的、可以由實驗來測定的物質實體?；瘜W從此走上了定量研究的階段。

在他闡述他的原子論的過程中，他又發現和他原子理論相吻合的一個實驗事實：當甲乙兩元素能化合生成幾種不同的化合物時，則在這些化合物中，與一定質量的甲元素相化合的各乙元素的質量都互成簡單的整數比。例如一氧化碳和二氧化碳中，與同量碳化合的氧，其質量之比為1：2。氧的氮化物、沼氣（甲烷）和成油氣（乙烯）等也都呈現此規律。于是道爾頓第一個提出了表述這一規律的倍比定律。倍比定律來自實驗，很快為大家所理解和接受，因而成為原子理論的實驗論據之一。

《化學哲學新體系》

1808年，道爾頓的著作《化學哲學新體系》陸續問世。這一名著分兩卷，第一卷又分上下兩冊。在第一卷上冊中，他主要論述了物質的結構，詳盡地闡明了原子論的由來和發展，包括他關于原子論的基本觀點。第一卷下冊于1810年出版，它的內容主要是結合化學實驗的事實，運用原子理論對一些元素和化合物的組成、性質作介紹。第二卷直到1827年才出版，它重點敘述金屬氧化物、硫化物以及合金的性質，把原子論的思想作了進一步的發展。

道爾頓原子論所提出的新概念和新思想，很快成為化學家們解決實際問題的重要理論。首先用它清晰地解釋了當時正被運用的定比定律、當量定律。同時這一理論使眾多的化學現象得到了統一的解釋。特別是原子量的引入，原子質量是化學元素基本特征的思想，把化學研究提高到一個新的水平。

道爾頓的原子論不僅在英國化學界，而且在整個科學界引起了重視和推崇。1816年法國科學院選道爾頓為外國通訊院士。1822年在沒有征求道爾頓本人意見的情況下，英國皇家學會增選他為會員。其后他先后被聘為柏林科學院名譽院士、莫斯科自然科學愛好者協會名譽會員、慕尼黑科學院名譽院士。對此道爾頓沒有絲毫興趣，他仍然像過去一樣，將自己的熱情和精力奉獻給科學，繼續從事原子論的研究，測定各種元素的原子量，繼續過著那樸實而緊張的隱居式生活。

1844年7月26日晚，道爾頓用發抖的手記下最后一篇氣象日記。第二天清晨，他就像嬰兒入睡一樣靜靜地長眠了，享年77歲。8月12日公葬時，有100多輛馬車送葬，數百人徒步跟隨，沿街商店也都停止營業，以示悼念。一位終身未娶、沒有后人也沒有錢財的普通市民，在死后能獲得這種非同尋常的禮遇，可見人們對道爾頓的崇敬。

科學發現

人類的祖先是猿。猿類是從漸新世開始出現的，距今大約已有3 000萬年了。可是，并不是所有的猿都是人類的直系祖先，有些猿是人類的“伯父”，有些猿是人類的“叔父”。被人類學家認為是人類祖先的猿是很晚才出現的。近代考古學家發現了大量的史前類人猿化石以及人類骨骼，通過研究逐步尋找現代人的真正祖先。

史前人類

愛德瓦得·拉爾泰（1801～1871年），路易斯·拉爾泰（1840～1899年）

愛德瓦得·拉爾泰是法國的一位農場主，對化石非常感興趣。1834年，有人從加斯可尼地區圣桑山上挖掘出的一顆大大的牙齒，愛德瓦得馬上辨認出那是早已滅絕的柱牙象的牙齒。通過進一步的發掘工作，拉爾泰找到了包括一塊典型的類人猿顎骨在內的許多哺乳動物的骨骼化石。

1836年出土的上新世古跡化石是人類發現的第一塊類人猿化石。這使得考古學家們紛紛推測類人猿與人類曾經有過一段共同的史前史。隨后愛德瓦得和他的兒子路易斯的一些重要發現證實了這一段史前史的存在。1852年，人們在法國南部的奧利納克地區山坡上的一個野兔洞穴里找到類人猿的骨骼?，F場挖掘的一條地溝通向一個山洞，洞口被一塊大理石石板給擋住了。在大理石石板下面發現的17具骨骼由于看上去像現代人的骨骼，人們便重新把它們葬在當地的墓區里。1860年，拉爾泰聽到這個發現之后，請人再次挖掘山洞并找到了古人類骨骼和一些已經滅絕的動物的骨骼。1863年，他宣稱這個發現可以作為古跡證明人類與已經滅絕的動物共同生活的證據。但是大多數同時代的學者們并沒有完全贊同他的這一看法。

1868年，路易斯取得了真正重大的突破。這一次，他發現類人猿遺跡不僅被有意識地埋葬，而且伴有個性化的裝飾品。它們躺在多德地區一個當地人稱作“克羅猛儂”的天然石窖的下面。至少包括一個嬰兒、一個年輕女子、兩個青年男子和一個老人在內的五具尸體。周圍還出土了穿孔的貝殼、動物牙齒、石器工具和零散的獅子、馴鹿、猛瑪象的牙齒。1874年，這些解剖學意義上的現代人被命名為克羅猛儂人。

尼安德特人

赫爾曼·沙夫毫森（1816～1893年）

1856年，人們在德國尼安德特山谷的山洞里發現了類人猿骨骼，雖然沒有引起多大的轟動，它卻改變了人類對自身的認識。對于那些依然堅信基督教《圣經》中關于人類起源說的西方人來說，19世紀早期的科學發現處于非常窘迫的境地。尼安德特人類化石遺址就發現打鑿過的石器工具，以及生活在冰川時期但已滅絕的猛犸象、巨鹿、多毛的犀牛等動物的骨頭。這些人類古跡遠遠超過人們的想像，我們祖先的生活根本不像《圣經》上所描述的那樣。

德國解剖學家赫爾曼·沙夫豪森最早認為，尼安德特遺跡發現的厚厚的眼眉脊彎曲的骨頭，屬于前羅馬時代的古怪的野蠻人種。1863年，這批化石的身世才被真正地揭開。它們是已經滅絕的人類的骨頭。蘇格蘭地質學家威廉·金把他們稱之為“尼安德特人”，第一次承認人類有已經滅絕了的親戚。

今天我們已經知道尼安德特人曾經占領過從威爾士南部到直布羅陀海峽，向東到達高加索地區的大部分歐洲地區。20萬年以前，他們源于人類另一支更為古老的親戚，在氣候起伏變化不定的冰川時期的第四紀直到28 000年前，他們頑強地生活在地球上。然后逐步絕跡。在最后的12 000年里，他們還不斷受到現代人的祖先的襲擊。

爪哇人

奧格·杜布瓦（1858～1940年）

1891年9月，在印度尼西亞爪哇島特里尼村附近的索羅河岸邊，荷蘭軍醫奧格·杜布瓦發現了一顆類人猿的牙齒化石，后來又發現了一個頭蓋骨和脛骨，這些遺跡為恩斯特·?？藸栮P于人類起源于東南亞的理論提供了重要的證據。德國生物學家海克爾是一位狂熱的達爾文主義者，他聲稱在現存的靈長類動物中，印度尼西亞的猩猩最接近古人類，因此人類的祖先應當源自那個地區。

1895年回到荷蘭之后，奧格·杜布瓦對歐洲的考古學家們講述他的發現的重要性。雖然不是源自東南亞，20世紀20年代末“爪哇人”最終被認定為已經滅絕的人類。正如達爾文所指出的那樣，人類源于非洲，約200萬年前離開非洲，170萬年前到達黑海地區，約80萬年前到達爪哇。27 000年前在爪哇與現代人同時生存在地球上。

丹翁人

雷孟德·阿瑟·達特（1893～1988年）

盡管達爾文預言人類祖先始于非洲，但自從尤金·杜波依斯19世紀80年代發現“爪哇人”之后，恩斯特·?？藸栒J為人類源自亞洲的說法開始盛行。1925年，澳大利亞的解剖學教授雷孟德·達特描述的一個頭蓋骨化石卻支持達爾文的觀點。

結束了第一次世界大戰軍醫生涯之后，達特成為倫敦大學的一名解剖學家。不久又到南部非洲的維特瓦斯德大學任職。沒有教學用樣本，他就用小額現金獎勵學生們提供有趣的動物骨頭。1924年，約瑟芬·薩洛蒙帶來一塊狒狒的頭蓋骨。驚喜之余，達特要求從找到狒狒化石的博茨瓦納丹翁地區的石灰石礦帶來更多的化石。

不久之后，正當達特為人主持婚禮時，他收到一個箱子。他把箱子打開，吃驚地發現里面有一塊包括面部骨骼、牙齒和下顎骨的頭骨化石。1925年，他撰文《南非古猿》，指出從他發現的南部猿的頭面部、小牙齒來看，這種猿應該是類人猿和人類之間“缺少的一環”。起初人們對他的觀點反響熱烈，不久贊成“辟爾唐人”是原始古人類的阿瑟·基思認為達特的樣本不過是一只年幼的猿猴。

1930年，為了搜集對自己的觀點有利的證據，他來到了倫敦。然而，戴維德森·布萊克發現的“北京人”更使他感到相形見絀。失望之余，他放棄了自己對丹翁人的研究。只有在南非工作的蘇格蘭醫生羅伯特·布魯姆支持達特的觀點。1936年，布魯姆在斯德科斯坦發現更多的古化石。即使如此，直到20世紀50年代利基的發現才真正為達特的觀點找到有說服力的證據。

（待續）