道尔顿与化学原子论

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1、穷乡僻壤的小学道尔顿（JohnDalton,1766-1844）生于英格兰北部肯伯兰（Cumberland）郡的「鹰之旷野」（Eaglefield），这是位于鹏宁山脉西部，非常偏僻的小村庄。村里的居民，靠着来自爱尔兰海的季风，所夹带来的一些雨水，在山边狭窄的土地上，垦地种植大麦与棉花。道尔顿的父亲是当地的佃农，到了道尔顿念小学的时候，才有经济能力承购耕种的土地。道尔顿的家境虽然贫穷，父母亲却像鹏宁山脉般的坚毅，耐得住长年贫穷的侵击。1778年，道尔顿小学毕业。村民实在太穷了，无法支付学校的开销费用，毕业典礼成为学校的关闭日，校长与老师都离职了。为了照顾学弟妹，道尔

2、顿只好留下来当校长、老师兼工友。道尔顿后来写道：「我开始根本不知道怎么教书，我的父母与村里的人凑了笔钱，到曼彻斯特买回一些书籍，每次上课我就逐字念给学弟妹听。」每天一早，道尔顿就到学校敲钟，提醒学生上课；放学后，他清理完教室环境才离去。回家后，又要准备日后需朗读的教材。用这种克难的方式，道尔顿维持这所小学继续运作了三年，直到1781年，道尔顿的哥哥自坎德尔寄宿学校（KendalBoardingSchool）毕业回来当老师，道尔顿才卸下教学的责任，前往60公里外的坎德尔寄宿学校就读。不要压扁葫芦壳坎德尔寄宿学校是当时英格兰北部最好的一所中学。这所中学有间藏书丰富的图

3、书馆，典藏科学家牛顿的原作《原理》（Principia），与仿制牛顿与博伊尔的实验科学仪器。道尔顿在中学时阅读过牛顿与博伊尔的原著，并且看过他们的实验设备，奠定了他在22年后发表〈化学原子论〉（ChemicalAtomicTheory）的基石。这所学校开授的课程具有高度的弹性，学校经常邀请杰出的大学教授到学校开授短期课程。坎德尔城位于伦敦与爱丁堡的必经道路上，学校极力挽留路过的学者到校短期任教。这些课程开拓了学生的眼光，启发学生对科学的学习兴趣。这所学校最大的特点，就是师资非常优秀。其中有位是影响道尔顿一生的果夫（JohnGough）老师。果夫是位盲人，但是「凭着

4、触觉与嗅觉，他能知道学校30公里内的每一棵植物与花朵」，道尔顿在1783年写道。他又说道：「果夫是最接近完美的老师，熟悉拉丁文、希腊文，又能讲标准的法语。在他的教导之下，我获益良多。他也通晓数学、天文、化学与医学等，他的心中彷佛有个知识的宝藏。而且他对学生很好，每位学生彷佛都是他熟悉已久的朋友，就在这种友谊式的互动里，带领我们学习数学与哲学。」影响道尔顿一生的老师果夫不仅是位博学的老师，也是个优秀的科学家，在科学史上，他是第一个以一条橡皮筋的受热变形实验，提出「热力学」的人。果夫在两岁时因病失明，却努力向上，后来不仅毕业于剑桥大学，而且多次获得数学竞赛的首奖。道尔

5、顿在求学时代，整理出许多果夫老师的教学内容。道尔顿写道：「果夫老师给我们的每一道习题，都是他与学生的『竞赛』。他给我们一个晒干的胡瓜，比谁能不压破胡瓜、而把它放入一个小盒子里。」「果夫给每个学生一支水银气压计，让我们在不同气候下观测、记录，之后再讨论大家观测的结果。」「果夫与我们讨论一幅古典艺术作品，他讲解那幅作品后，问了两个问题：『这幅作品是那位画家的生命表现，还是画给后人模仿的？如果要模仿他，是模仿他的生命挥洒，还是模仿他的工笔画风？哪一种模仿比较正确？』」「下雨的时期，果夫给每个学生一支量筒，挑战我们，谁能在一场雨中量到最大的雨量？是在上风处还是下风处？是在

6、高处还是在低处？果夫先生总是赢。」从果夫的教学内容看来，道尔顿是由研究大气的变化，渐渐进入学术的领域。只是没想到，一个失明的中学老师，带学生所做的大气量测，竟会促使其中的一位学生，破解了人类千年的原子探索之谜。果夫老师把中学教育的科学启蒙，带到登峰造极的境界。一夜无眠待雨停1785年，道尔顿中学毕业。果夫要他继续留校任教，担任机械、光学、气象学与天文学四门课的老师，并且负责维护实验的仪器。道尔顿写道：「当我想到能让气象观测更准确，别人将因着我的努力而获得一点点的好处，就感到很兴奋。」他又说：「夜里十点下了一场大雨，我在屋里等到雨停后，立刻冲出去，测量降雨的水深，以

7、避免雨后水分蒸发的损失。」在另一次的观测中，道尔顿写道：「这一场雨，从夜里九点一直下到隔日清晨六点。为了精准地量测降雨量，我终夜未眠，雨声陪伴我度过漫漫长夜。」在坎德尔寄宿学校任教的期间，道尔顿每星期两次继续与果夫老师讨论实验、研究与教学心得。两人除了讨论科学研究的内容，也探讨科学研究背后的动机。果夫老师这时回答了道尔顿最想问的一个问题：「是什么样的动机，支持一个失明的人，让他长期地克服身体障碍，去研究自然科学？并且让一个这么博学的人，长期委身在一所中学里，只为了深入地教导几个学生？」道尔顿后来写道：「科学研究的最深动机，在于喜爱真理。」就是真理，使果夫老师的生命

8、具有一种磁