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一、肖莱马的生平
在德国西南部的黑森州,有一座重要的工业城市——达姆斯塔德市。1834
年9月30日,近代有机化学的奠基人之一——卡尔·肖莱马就诞生在这座城
市里。
美丽的莱因河与它的支流美因河流经黑森州,给黑森州带来了滔滔的水
流与秀丽的景色。州内美因河畔的不少城市,比如:法兰克福、卡塞尔、威
斯巴登与达姆斯塔德等,都是德国著名的工业城市,盛产钢铁、煤炭以及化
工产品。达姆斯塔德是当时黑森州的首府,离此地几十公里的法兰克福与路
德维希港,是德国最大的两个化学工业中心。
肖莱马的父亲约翰逊·肖莱马,是达姆斯塔德城的一位木匠,母亲罗斯
是一位勤劳而纯朴的家庭妇女。他们两个人先后生育了9个子女,其中卡
尔·肖莱马是老大,这一大家子的生活都要靠父亲的辛勤劳动去维持,由于
人口多,所以日子过得很艰苦。父母亲都没有什么文化,因此他们明白有文
化的重要性,平时节衣缩食积攒了一点钱,陆续地送孩子们上学。卡尔在自
己家附近的一所小学读书,小小的他深知父母的心愿,他努力地学习、读书,
成绩总是在班里名列前茅。而一放学,他就急急忙忙地赶回家中,帮母亲干
家务活;照料弟弟妹妹们,他把白天在学校发生的各种各样的事情编成小故
事或笑话,讲给弟妹们听,弟妹们聚精会神地听连眼也不眨,有时又不禁“咯
咯”地大笑。但他的作业呢——早已经在学校做完了。
小学毕业后,12岁的卡尔进入了本城的实科初级中学读书。随着年龄的
增长,他更加懂事了,学习也更刻苦了;只要家里没有太多的事,他的时间
准是用在了学习上,所以他连年是优等生。在领悟了老师所教内容以后,他
常常会想到下一部分的内容,看书看不懂的内容他就去问老师,有些问题的
提出,往往会超出他所学的范围;但老师非常喜欢这个勤学好问的学生,因
此卡尔的问题每次都会得到满意的答案。
在学好各门功课的同时,肖莱马还非常关心那些学习上吃力的同学。他
自己学习成绩很好,但从来没有看不起那些学习上不如他的同学,他常与这
些同学在一起学习、游戏,无论谁遇到了问题,他都会耐心、细致地给予讲
解。一遍不懂就再讲一遍,直到同学的问题完全弄明白为止。学习优秀、对
同学无私帮助,使肖莱马在同学们中间有很高的声望;老师们也都很喜欢这
个品学兼优的好学生。
日子过得飞快,转眼4年过去了,肖莱马16岁时,从初级中学毕业了。
这时,父亲认为肖莱马已经长大了,应该找个工作为家里分担一些困难了;
肖莱马本人很理解父亲此时的心情,望着父亲那日益苍老的面容与逐渐成长
的弟妹们,肖莱马也决定不再上学而去找份工作来补贴家用。老师们了解到
这种情况后,就来到了肖莱马的家中,与约翰逊进行了交谈,他们认为如果
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此时就让肖莱马工作而不继续学习,那会埋没肖莱马的天才,以后的科学界
也就会少了一颗明亮的新星,因此,最好还是继续让他上学。肖莱马的母亲
也是这个意见。在他们的共同劝说下,父亲与肖莱马改变了主意,肖莱马准
备进入高级学校继续学习。经过认真的考前准备,他考入了本城的高级职业
学校。
在职业学校的前两年半时间里,肖莱马进一步学习了语文、数学、历史
与博物学;在最后一个学期里,他又学习了物理学与化学。在这三年的时间
里,肖莱马继续保持他勤学好问的优点,因此他各科的成绩都很出色,尤其
在物理学与化学两门学科中,成绩都是全班第一。在最后一个学期里,他迷
上了化学,整天泡在学校的化学实验室里,沉醉在内容丰富的化学实验中。
熟能生巧,学期末,肖莱马在实验操作上已经表现出了高超的技巧。
肖莱马生活的达姆斯塔德市,有“化学家摇篮”之称,比如著名的有机
化学家李比希(公元1800—1873)、凯库勒(公元1829—1896),都是在这
个城市出生,而离此城不远又有法兰克福市与路德维希港两个化学工业中
心。因此,无论从历史传统与所处环境来看,都会对一个立志于化学的年轻
人有很大的促进作用,而19岁的肖莱马正是这样的一个年轻人。
1853年,肖莱马从高级职业学校毕业。此时摆在他面前的有两条路:一
条是继续深造,学习自己喜欢的化学;另一条就是走入社会,找一份工作以
分担家庭的贫困。经过仔细思考以后,肖莱马实在不忍心让已年迈的父母再
为自己的学费操心了,所以他想暂时放弃深造的机会,找份工作以糊口,但
他又真的舍不得已经深深吸引他的化学。因此,他找到了一条折衷的方法,
选择了与化学研究最接近的制药行业。因为在那时,药房中的许多药物都是
自行制备的,而在药品的制备过程中必然会涉及到使用化学制剂与化学设
备,为此就需要药房的工作人员要有相当的化学知识,并要不断地学习与研
究化学。
这样,在1853年,肖莱马来到乌姆施塔德城的“林登堡药房”,当上了
学徒工。乌姆施塔德城是个山清水秀的地方,在城外有覆盖了各种树木的高
山。喜好观察与研究的肖莱马,经常在此地登山远足,同时采集了许多植物
标本,对于药用植物,他更是潜心研究,由此,他打下了广泛的植物学知识
的基础。这些知识对于他在以后关于药物学与化学的研究,起到了极大的帮
助。
野外考察的同时,肖莱马还利用药房便利的实验条件,进行了广泛的化
学实验与物质分析,这些都为他的化学研究打下了坚实的基础。两年半以后,
他的学徒期满,经过考试取得了药剂师助手的资格。
不久,肖莱马离开了乌姆施塔德城,来到了古老的德国城市海德堡,在
这里的一家“施万药房”当配药助手。工作之余,他经常去海德堡大学旁听
著名化学家本生(公元1811—1899)的化学讲座。用后代人的评论来说:“本
生的讲课对肖莱马的影响是如此之大,以至他决定放弃配药助手的职业,而
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渴望研究化学知识的心情久久不能平静下去。使他终于去了基森大学,为的
是系统掌握实验知识。”
1859年春,被化学研究强烈吸引的肖莱马,考入了著名化学家李比希正
在执教的基森大学化学系。他在李比希的学生威尔教授的指导下,学习了为
他后来的研究打下初步基础的分析化学课。肖莱马的一位大学同学,后来成
为著名制药师的施克里伯回忆这时的情况时说道:“肖莱马与我是夏季学期
的同学,我研究制药,他则专心研究基础化学。我们是在实验室里共同工作
时认识的。在那以后,我们相互交换心得,很快就成为了知己。与肖莱马相
处的那段日子,是我年青时最美好的时光,因为他是一位可亲而又可信的朋
友……肖莱马学习非常努力,对自己要求很高;在我们的同学中,他对化学
专业的掌握是最好的。但他对别人极其谦逊,同学们对他有求,他都必应;
他为人很热情,在化学实验时,他能够帮助别人知道自己的分析哪里有缺点,
定量分析计算时哪里有错误。他对我个人有很大帮助。当时威尔教授很赏识
他的知识与为人,所以常让他在实验室中作些个人的额外工作。”
在基森大学学习期间,肖莱马还选修了德国化学史家赫尔曼·柯普的化
学史讲座。早在中学时,肖莱马就很喜欢历史学,听了柯普的讲座以后,更
激起了他对化学史的浓厚兴趣,并且这种兴趣一直保持到了他的晚年。
尽管这位来自达姆斯塔德的贫寒学生在基森大学不知疲倦地学习,而且
初步显露出他的化学才能,但是由于没能够筹措到第二学期的学费,到了
1859年8月,肖莱马不得不离开基森大学,另谋出路。
就在这个关头,肖莱马接到了中学同学吉特马从英国寄来的一封信,信
中说由于种种原因,他辞去了英国曼彻斯特市欧文斯学院化学教授罗斯科的
“私人助手”职业,所以正需要有人来接替他。他问肖莱马,是否愿意从事
这一职业。
这封信的到来,对于前途渺茫而又情系化学的肖莱马来说,无疑是一个
极大的福音。于是他产生了去英国的念头。在与父母商量后,1859年秋天,
这位25岁的青年人离开了祖国,渡过英吉利海峡,来到了曼彻斯特这个大工
业城市谋生。这样,就开始了他一生中一个新的阶段,从此他在英国定居下
来,直到去世为止,长达33年。
来到英国后,肖莱马利用欧文斯学院提供的就业机会,不知疲倦地工作,
他把工作挣来的钱除了维持生活以外,全部投入到了化学研究中去。同时,
他充分利用了学院的化学实验室,经常是加班加点进行各方面的试验,有时
甚至一整天不出实验室的门。
在罗斯科教授的化学实验室里,肖莱马协助了教授从事的测定恒沸点稀
酸溶液组成的专题研究。两年以后,由于出色的工作,肖莱马成为欧文斯学
院化学实验室的正式助手。在担任正式助手以后,肖莱马开始给学生讲化学
实验课,并辅导他们的有机化学,同时开始了他自己在有机化学领域内独立
的科学研究。
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从1861年开始,肖莱马连续在有机化学,尤其是脂肪烃化学领域内,从
事了一系列理论与实验的研究,并分别以英文和德文在化学刊物上发表了60
多篇论文与多种专著。他的这些论文大部分是有机化学方面具有开创意义的
经典研究成果。这些研究成果,使得他成为有机化学领域内的权威人物。
由于在化学研究上的卓越成就,1871年肖莱马被选为英国皇家学会会
员。1874年,在欧文斯学院和英国各大学中首次开创了有机化学讲座,肖莱
马成了主持这个讲座的有机化学教授,并且连任18年。1878年,他又被美
国科学协会选为会员。
60年代初期,肖莱马在曼彻斯特与恩格斯结识,后来又通过恩格斯的介
绍在伦敦与马克思相识,并很快与他们两人成为亲密的朋友。受马克思与恩
格斯的影响,肖莱马逐渐树立了共产主义信念。随着德国工人阶级政党——
德国社会民主党的建立,卡尔·肖莱马与弟弟路德维希·肖莱马,都成了德
国社会民主党的最早一批党员。这样,肖莱马不仅在科学上有着明确的前进
方向,同时在政治信仰上也有了坚定的信念,此后他一直积极活动在工人运
动的最前列。
正当科学事业与工人运动都需要这位优秀人物作出新贡献时,由于长期
劳累与忘我的工作而造成的疾病缠住了肖莱马的身躯。从1890年开始,他的
身体日渐虚弱,1891年一场突发的疾病使得他丧失了听力。1892年6月27
日,无情的肺癌夺走了肖莱马的生命,享年58岁。
1892年7月1日,在曼彻斯特隆重举行了肖莱马的葬礼。参加葬礼的有
恩格斯,科学界的代表,欧文斯学院的教师及学生,还有德国社会民主党的
代表以及其他自发加入的群众。恩格斯在写给肖莱马家人的信中说道:“送
葬的行列很可观:前面是卡尔的生前好友,乘坐马车;接着是欧文斯学院的
教授们 (他们几乎都来了),也乘着马车;后面是卡尔的许多过去与现在的
学生……他们都送了花圈;除了家属,好友,党的执行委员会的花圈外,还
有一个很大的花圈,上面写着: ‘献给我们著名的同胞,伟大的肖莱马永垂
不朽——曼彻斯特的全体德国人敬挽。’”
与此同时,欧文斯学院的师生又联名倡议,为了永远纪念这位优秀的化
学家,应该在校园内建立一座“肖莱马实验室”。这一倡议很快得到了校方
与其他各界的响应,大家纷纷捐款并成立了专门委员会进行筹划。1894年,
一座宽敞的、设备齐全的“肖莱马实验室”正式落成,肖莱马在科学研究上
孜孜不倦、勇于进取的作风,将永远激励着每一位真正的学者自强不息地为
科学事业作出更大的贡献。
二、在化学领域内的实践
由于生活上的贫困,使得肖莱马失去了接受高等教育的机会。他在基森
大学化学系只上了一个学期就不得不中途辍学,背井离乡去英国当私人的助
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手。但后来肖莱马却掌握了渊博的科学知识,为人类化学事业的发展作出了
不朽的贡献。这些成就的取得,除了他的天赋才能外,更主要的是因为他勤
奋刻苦地自学。
肖莱马在研究化学之初,就对化学实验与化学分析表现出极大的兴趣。
在欧文斯学院化学实验室当助手期间,他充分利用了那里提供的实验仪器设
备与化学试剂,进行了许多独立的实验研究。他很重视化学分析,认为化学
分析是化学实验与化学研究的基础。对于这一点,他说:“有机化学的进步,
与化学分析的进步密切相关……只有少数有限的有机化合物可以靠定性分析
来识别;但在多数情况下,我们不得不在未知状态下准备所要实验的物质,
以决定其物理、化学性质,然后确定其定量的组成。要知道,不仅仅是新发
现的化合物需要进行这种仔细的研究,就是早已熟悉的常见物质,也只有用
这种方法才能辨别。”
肖莱马正是带着这种严谨的科学态度,进行了严格的各种化学分析,所
以在有机化学领域内完成了许多重要的科学发现。他对所用试剂和样品都力
求提制成纯品;在进行实验时,他细心观察并记录实验中所发生现象的细节,
然后对实验产物进行详细分析;有些重要的实验,他都多次重复实验,进行
对比与验证,以求最佳的实验结果。
肖莱马的化学研究是以对脂肪烃的研究为起点的,这项研究工作不只是
有理论意义,还有巨大的实践价值。因为在19世纪后半期,兴起了石油工业,
60年代初期内燃机出现以后,对于燃料的需求与日俱增。我们知道,石油及
其加工品,如汽油、柴油等,都是由碳氢化合物(其中包括脂肪烃)构成的。
但当时限于水平,化学家们对石油成分还缺乏系统的研究,对脂肪烃的认识
也仅限于少数几种。为了扩大能源的来源,科学家与实业家们开始试图从煤
炭干馏产物中得到汽油;而这项研究,对于此时缺乏石油资源的英国来说更
为重要。
正是在这时,曼彻斯特附近一家工厂的工程师巴罗,把该市附近出产的
烛蜡与长焰煤干馏产物中的轻油样品,送到欧文斯学院罗斯科实验室请求进
行分析化验。罗斯科教授对此未感兴趣,但却引起了该实验室里的年轻助手
肖莱马的注意,他向教授要求由他来进行样品的分析,教授同意了。
肖莱马接过这种生疏的化学产品后,立即以其熟练的分析技术,通过详
细的化验查明了这种油的成份是碳氢化合物,即后来被称为脂肪烃系列的那
些烃,于是他就开始致力于这些烃的深入研究。虽然这项研究与当时的工业
生产急需解决的实际问题密切相关,但由于其研究工作十分复杂并且充满了
风险,所以化学界还极少有人对此进行研究分析。然而肖莱马却知难而进。
正如恩格斯在回忆肖莱马时所说的:“那时候,他常常脸上带着血斑与
伤痕来看我。跟脂肪烃打交道可不是闹着玩的;这些大部分还没有认识的物
质,不时在他实验时发生爆炸,这样他就得到了不少光荣的伤痕。只是因为
戴着眼镜,他才没有为此丧失视力”。肖莱马正是这样勇敢而努力地工作着。
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他采用分馏净化法,逐一仔细地从煤焦油轻油馏份中成功地分离出一系列单
独的烃,这些烃在当时被当做“醇基的氢化物”(即烷烃)。