美國著名科學(xué)家、1965年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者費曼曾經(jīng)說過,如果用一句話來概括自然的科學(xué)規(guī)律,那就是:物質(zhì)是由原子構(gòu)成的。可見,原子論的思想對現(xiàn)代科學(xué)而言是非常重要的。盡管早在古希臘時期,留基伯、德謨克里特、伊壁鳩魯已經(jīng)提出了古代的原子論思想,但那時的原子論還處在哲學(xué)思辨和猜想階段,遠(yuǎn)未上升為科學(xué)理論。只有到了英國的道爾頓手上,科學(xué)的原子論才得以創(chuàng)立。而這,“標(biāo)志著化學(xué)新時代的到來”(恩格斯語)。
道爾頓1766年生于英格蘭北部一個偏僻的小鎮(zhèn)。他的父母親都是處于下層的紡織工人,辛苦勞作以供有六個孩子的家庭勉強生活。道爾頓小學(xué)畢業(yè)那年,由于當(dāng)?shù)厣顥l件很差,學(xué)校的老師全部離開了學(xué)校到其他地方謀生去了,12歲的他毅然留下來兼任教師和校工。他在這個職位上做了三年,直到他的弟弟接任他為止。
15歲的時候他到了遠(yuǎn)離家鄉(xiāng)的肯達爾鎮(zhèn)讀中學(xué)。這所學(xué)校不但有藏書豐富的圖書館。而且有優(yōu)秀的自然科學(xué)老師,其中對他影響最大的是一位盲人教師約翰,高夫。高夫兩歲的時候因病致瞎,但是憑著頑強的毅力,自學(xué)掌握了拉丁文、希臘文和法文,特別是他對自然科學(xué)知識有強烈的興趣,在數(shù)學(xué)、植物學(xué)、天文學(xué)等學(xué)科均有廣博的知識。據(jù)說,憑借他的觸覺和嗅覺,他可以辨識肯達爾鎮(zhèn)周圍二十英里的每一種植物。
約翰·高夫?qū)Φ罓栴D產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。在這里,道爾頓以高夫為榜樣,在科學(xué)知識的海洋里汲取營養(yǎng)。正是在高夫身邊,他學(xué)會了自己設(shè)計實驗儀器,比如風(fēng)向儀、濕度計、氣壓計等。從21歲開始,一直到他78歲去世,他不間斷地記下了超過20萬條的氣象資料。
道爾頓最主要的科學(xué)貢獻還是在化學(xué)領(lǐng)域,尤其是他的原子學(xué)說。從1801年起,他陸續(xù)發(fā)表了有關(guān)降雨、混合氣體、氣壓計、蒸發(fā)、氣體受熱膨脹等方面的論文。逐漸形成了他的原子理論。作為階段性成果,他發(fā)現(xiàn)了著名的氣體熱膨脹定律:一定壓強下,一定質(zhì)量的理想氣體的體積與溫度成正比(這個規(guī)律幾乎同時也由法國的蓋·呂薩克發(fā)現(xiàn));還有氣體的分壓定律:混合氣體的總壓等于每種氣體的分壓之和。
1803年他提出了近代原子論的要點:化學(xué)元素的基本組成是原子。它既不能創(chuàng)造,也不能被毀滅和分割,并且在化學(xué)過程中保持其本性不變: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)量和性質(zhì);原子的質(zhì)量是每一種元素原子的基本特征:有簡單數(shù)值比的不同元素的原子結(jié)合時,原子之間就發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成化合物?;衔锏脑臃Q為復(fù)雜原子。復(fù)雜原子的質(zhì)量為各種所含元素原子質(zhì)量的總和。
1808年道爾頓完成了他的《化學(xué)哲學(xué)新體系》。在這部著作里,他詳細(xì)闡述了原子論及其支持實驗。由于這一成就,1816年道爾頓被選為法國科學(xué)院院士,1828年當(dāng)選英國皇家學(xué)會會員。各種榮譽紛至沓來。盡管現(xiàn)在我們知道,道爾頓當(dāng)時還沒能區(qū)分原子和分子,但正是在其基礎(chǔ)上意大利科學(xué)家阿伏加德羅之后才形成了分子概念。近代原子論的建立,是自拉瓦錫化學(xué)革命之后化學(xué)史上里程碑式的事件。
關(guān)于道爾頓,我們還必須知道,他是一位色盲患者,而且還是人類歷史上第一位色盲發(fā)現(xiàn)者?,F(xiàn)在,英國為了紀(jì)念他,還把色盲癥稱為“道爾頓癥”。那是他年輕的時候,一次給母親買圣誕節(jié)禮物,他原本以為買的是一雙適合母親穿的藍色襪子,結(jié)果母親說是紅色的,其他人也說是紅色的,因此他才發(fā)現(xiàn)了自己看到的藍色其實是紅色。后來,他就色盲進行了研究并寫了一篇論文,盡管他的結(jié)論并不正確?,F(xiàn)在我們知道。色盲是一種遺傳癥狀,與體內(nèi)的x染色體有關(guān),而且總的來看。男性患色盲癥的幾率要高于女性。
道爾頓終身未娶,有傳聞?wù)f他曾經(jīng)遇到一位心儀的女孩,結(jié)果那位女孩只是夸夸其談,這讓道爾頓很失望,后來他便一心一意鉆研科學(xué)了。他晚年對科學(xué)興趣不減,去世前一天還完成了他最后一頁的氣象筆記。1844年7月27日長眠在曼徹斯特,有四萬多市民前去致哀,一百多輛馬車為他送葬,這是人們對這位杰出科學(xué)家的深切懷