科學界最牛合影的策劃者

耿雁冰

如果問科學界最負盛名的合影是哪一張，估計很多人都會想到1927 年第五屆索爾維會議參加者的合影，因為照片里有居里夫人、普朗克、愛因斯坦、泡利、玻爾、海森堡、薛定諤、狄拉克等17 位諾貝爾物理學獎、化學獎獲得者，有的人居然還得到過兩次。

那么，到底什么是索爾維會議？是誰組織了這次會議？讓我們一起來了解這位了不起的化學家、企業家——歐內斯特·索爾維。

索爾維是誰

歐內斯特·索爾維是比利時的化學家、業余學者、企業家、政治家和慈善家。1838 年，索爾維出生于距比利時首都布魯塞爾約30 千米的一個小村莊，他的家境還不錯，父親擁有一個石礦，開了一家油鹽商店，后來又創辦了一座小小的鹽場。

受父親的影響，索爾維從小就對化學特別感興趣。但是，在16 歲時，索爾維因胸膜炎不得不退學，之后就沒受過什么正式的學校教育。后來，他在一家玻璃廠中做學徒，在那里完成了人生中的第一次化學試驗。21 歲時，他進入叔叔的工廠工作。工作期間，他依然保持著對化學的熱愛，23 歲時就獲得了他的第一個專利。

1863 年，索爾維與弟弟阿爾貝一起創辦了他們的第一家工廠，用以他名字命名的索爾維制堿法來生產純堿。時至今日，這個過程依然是制純堿的最重要的化學工藝。索爾維后來寫道：“我父親買來石鹽，將它溶在水中，然后通過蒸發獲得食鹽。這是一個非常出名的、簡單的過程。因此，我從小就已經結識了蘇打。”

索爾維雖然非常富有，卻依然關心社會問題。他希望能夠“將部分財富償還給人類”，所以創辦了多所教育機構，還支持了許多福利設施。1897年，索爾維資助了2.5萬比利時法郎給比利時的第一次極地探險活動。第一次世界大戰中，他與比利時一些工業家和銀行家創辦了“國家救濟委員會”，捐贈了許多錢來買糧食、衣服和煤救濟貧民。

索爾維會議是什么

在索爾維所做的眾多工作中，有一件事特別為人津津樂道，那就是他在布魯塞爾召集了當時世界上最著名的物理學家和化學家開會。

1911年10月，索爾維邀請了包括居里夫人在內的許多科學家，在布魯塞爾舉行了國際性的索爾維會議，探討物理學和化學發展中尚待解決的重大問題。會議規定以后每3年召開一次，并分為索爾維物理學會議和索爾維化學會議。索爾維是一個很像諾貝爾的人，本身既是科學家，又是家底雄厚的實業家，萬貫家財都捐給了科學事業。諾貝爾設立了以自己名字命名的科學獎，索爾維則提供了召開當時世界最高水平學術會議的經費。

第一屆索爾維會議于1911年在布魯塞爾召開，后來雖然一度被第一次世界大戰所打斷，但從1921年開始又重新恢復，定期3年舉行一屆。到了1927年，這已經是第五屆索爾維會議了，也是最著名的一次索爾維會議。

這次的索爾維會議，因為發軔于這次會議的愛因斯坦與玻爾的大辯論，被冠以“最著名”的稱號。這次會議上有三大陣營。以玻爾為中心的哥本哈根學派，年輕、激情是他們的標簽，因而被稱為“反叛的一群”，主要成員還有玻恩、海森堡、泡利等。盡管哥本哈根學派提出的量子力學有無窮的魅力，但是愛因斯坦、薛定諤、德布羅意等人還是對此提出了質疑，這些質疑同樣促進了量子力學的發展。而第三派是只關心實驗結果的實驗派，包括布拉格和康普頓。索爾維會議如一個歷史舞臺，見證著量子力學的發展。

索爾維制堿法又是啥

純堿是碳酸鈉（Na2CO3）的俗稱，它還有一個更常用的俗稱叫“蘇打”，是一種非常基礎的化工原料。化工行業中最基礎的原材料有“三酸兩堿”之稱，指的就是硫酸、鹽酸、硝酸和燒堿、純堿。人們在古代就發現，某些海藻晾曬后燒出的灰燼中含有堿類，用熱水浸取、濾清，可以得到褐色堿液用于洗滌。所以，純堿還有一個別名——“堿灰”。

除了天然開采獲得純堿，就要靠化學合成了。在索爾維制堿法誕生之前，已經有比較成熟的路布蘭法了。但是，此法的生產流程較長，產品不夠純（含碳酸鈉85％ ～92％），其基本原料硫酸鈉在當時是用硫酸和食鹽反應制得，因而生產成本較高。于是，許多人試圖改進路布蘭法，想用食鹽代替硫酸鈉當原料。

從1811 年開始，有不少人研究過用食鹽和碳酸氫銨制蘇打，而且確曾試制出少量的產品，建立了幾個初期的氨堿法工廠。但是，由于在工藝技術和設備結構方面還不成熟，這些工廠均先后倒閉。索爾維在前人研究的基礎上繼續改進，特別是在設備方面下了很大的功夫，終于成功地用氨、二氧化碳和食鹽合成出了純堿。當時，索爾維只是一位23 歲的青年技術人員。從此以后，路布蘭法就失去了它原來的地位，到了19 世紀末，路布蘭法就基本上不用于生產中了。

在索爾維法中，首先是用氨與二氧化碳、水反應生成碳酸氫銨，接著用后者與食鹽反應產生微溶于水的碳酸氫鈉。這樣得到的碳酸氫鈉晶體是粗品，其中含有許多雜質，如碳酸氫銨、氯化銨、氯化鈉，加熱焙燒后，產品基本上全是碳酸鈉，其中只含少量的氯化鈉了。主要化學反應方程式如下：

焙燒過程中放出的氨和二氧化碳氣體，都可以回收再用。

索爾維法從理論上說似乎很簡單，實際大規模生產過程中會有許多氨和二氧化碳氣體跑掉。于是，索爾維通過設計一個連續工藝解決了這一氣體丟失問題（路布蘭法是非連續工藝）。他設計了一個塔，讓二氧化碳在塔中從下往上流，與從上而下的用氯氣飽和的食鹽水接觸，此時即產生碳酸氫鈉沉淀；在將原料引入另一個反應塔內后，將前一個塔中生成的碳酸氫鈉取出來。

索爾維的早期經歷對他后來研究出索爾維法是有裨益的。索爾維回憶道：“我想制造當時很昂貴的碳酸銨，但是沒有成功。我想起我小時候的鹽。有一天，我想到，假如我將兩者混合到一起的話，我可能得到一個成果。我在試管里將它們溶在水中，搖晃，結果我獲得了一個成果，它就是蘇打。”

索爾維制堿法具有原料消耗少、生產連續、產量大、質量高、廢物處理容易等優點，因而在世界各地廣泛應用。但是，索爾維法存在一個嚴重缺點，即食鹽利用率較低：只有73％ ～75％的食鹽轉化為碳酸氫鈉，加上鹽水滴漏及精制鹽時的損耗，食鹽的總利用率只有大約70％。這一缺點是由我國制堿專家侯德榜彌補的，那又是另外一個值得書寫的故事了。

（責任編輯：白玉磊）