1782年,在別人的引薦下,道爾頓來到坎達爾中學當上了數學老師。就在這期間,他認識了一位對他一生影響極大的人物,他就是該市有名的實驗家盲人學者約翰,戈夫。當他第一次看到約翰·戈夫雙目失明,卻能自己動手做實驗時感到十分的驚訝。約翰·戈夫似乎猜透了道爾頓的心思,對他說:“道爾頓先生,我完全理解你對我這個盲人能做實驗感到不可思議。可是你要知道,用眼睛看到的事物比起用大腦理解了的東西來,真是太渺小了。”

道爾頓反複咀嚼著約翰·戈夫這句話的深刻含義。就這樣簡單的一句話,道爾頓在他後來的科學生涯中一直牢記在心。

很多人都知道色盲是道爾頓首先發現的,但很少人知道這其中所包含的故事——

有一年,母親的生日馬上就要到了,道爾頓想送母親一件生日禮物。他不知送什麼才好,於是來到市場上,想看過之後再決定買什麼禮物。最後他精心挑選了一雙“灰色”的襪子作為生日禮物,因為他覺得它比較實用,媽媽肯定會喜歡。

“這雙襪子是送給我的嗎?”母親很高興,但又有點疑惑。

“是的,我特地為您挑選了一雙灰色襪子。”道爾頓恭敬地回答。

“難得你一份孝心,可是這是一雙櫻桃紅顏色的襪子,叫我怎麼穿啊?”

道爾頓感到十分奇怪,從媽媽手中拿過襪子說:“這明明是一雙灰色襪子,您怎麼說是櫻桃紅色的呢?”

於是道爾頓把襪子拿給家裏其他人看,可是大家都說是櫻桃紅色的。

“難道是我的眼睛有問題?”道爾頓馬上想到了這個問題。為了驗證自己的眼睛是不是有毛病,他又指著姐姐的上衣問大家:“你們說,這件衣服是什麼顏色呢?”

“綠色!”大家眾口一詞。

“唉呀,這可真壞了!我把它看成暗紅色了。”道爾頓大為驚訝。

為了弄清楚這到底是怎麼回事,道爾頓暫時放下手頭的其他工作,專心研究起顏色來。他把各種各樣的顏色剪成小方塊,然後排在一起,讓他所有的學生都來辨認。結果他發現,有很多學生和他一樣,把顏色看錯了。有些學生甚至連什麼顏色都分不清。

1794年,他寫了一篇論文——《有關辨色力的異常事實》,首次揭示了人類色盲的秘密。後來他又留下遺言,“我死後,希望把我的眼珠取出來進行研究”。

道爾頓一生成績斐然,共發表了116篇科學論著。但是他的實驗技術並不是一流的。他的實驗儀器很多是自製的,所得的實驗數據並不很準確。他又有“色盲”這樣的生理缺陷,可是他卻成功了。道爾頓晚年曾經說過這樣一句話:“如果人們認為我比前人獲得了較大的成功,即主要是——不!那完全是靠持續的勤奮學習和鑽研。”

由於長期接觸汞,道爾頓得了慢性汞中毒症。1844年7月29日清晨,道爾頓帶著他久病未愈的身軀離開了人世,終年78歲。

喬治·居維葉

喬治·居維葉,法國地質學家、古生物學家、比較解剖學家、動物學家。

1769年,居維葉出生於蒙貝利亞爾的一個胡格諾教徒家庭。小時候的居維葉體質十分虛弱,幸虧母親的悉心照料才不至夭折。但他十分聰明,天賦極好。母親經常教他學習各種知識,他一般聽一遍就記住了。他最喜歡的是各種風景畫和布豐《自然史》中精美的彩色插圖。在15歲那年,居維葉有幸進入德國斯圖加特的卡羅琳學院學習比較解剖學。1789年法國大革命爆發,居維葉的資助人、蒙貝利亞爾的弗雷德裏克公爵被迫退職,居維葉失去了繼續接受教育的經濟來源,被迫退學到諾曼底一位伯爵家裏去做家庭教師。

居維葉在伯爵家一邊做家庭教師,一邊利用業餘時間從事生物學研究。一個偶然的機會,居維葉遇到了農學教授泰希爾。泰希爾在詳細了解了居維葉的情況以後,對他極為欣賞。回到巴黎後,泰希爾向巴黎自然博物館館長聖提雷爾極力推薦居維葉,自稱在“諾曼底的糞土中獲得了一顆明珠”,建議聖提雷爾在巴黎自然博物館裏為居維葉安排一個研究職位。聖提雷爾接受了建議,給居維葉寫了一封邀請信,歡迎他到巴黎自然博物館來工作。從此,居維葉的生命曆程又掀開了新的一頁。

居維葉對於生物學的一大貢獻,就是提出了“器官相關生長律”。要對古生物進行研究,隻能通過化石。可是在長期的地質變遷中,完整的生物化石很難保存下來,隻能找到一些零碎的殘片。這給古生物學的研究工作增加了很大的難度。居維葉經過大量的考古研究後認為,每一個有機體都是一個完整的係統,它的每一個部分都必須同整體統一、協調,存在著必然的聯係。這樣,我們隻要對一隻爪、一片肩胛骨、一條腿骨、一個肋骨或其他任何部位的骨頭進行考察,就可以判斷出它屬於哪類動物的一部分,也可以據此推斷這一動物其他部位的特征。例如,古生物學家隻要看到一個偶蹄的印記,就可以得出結論:它是一個反芻動物留下來的。

可是,當居維葉剛提出器官相關生長律時,很多人都對此持懷疑態度。有的甚至對他進行挖苦、嘲諷。為了驗證自己觀點的正確性,居維葉決定進行一次試驗。他叫人從巴黎郊區的古生物化石遺址中任意取來一塊化石,進行當眾表演。化石隻露出了一丁點兒牙齒,其餘部分均被岩石覆蓋。居維葉仔細觀察了一會兒說:“這是負鼠的化石”,並立即在紙上畫出了負鼠的草圖。當人們仔細剝開整個化石時,果然發現它是負鼠化石。人們無不感到驚奇。這次試驗充分證明了居維葉“器官相關生長律”理論的正確性。後來,人們為了表彰居維葉的功績,將這種負鼠命名為“居維葉負鼠”。

居維葉的學生不相信老師真有這樣神奇的本領,決定搞一次惡作劇,對老師進行一次小小的測試。

在一個風雨大作、電閃雷鳴的夜晚,居維葉臥室的窗外出現了一隻怪獸。這隻怪獸頭上長著一對尖銳無比的硬角,頸脖上金黃色的毛一根根地豎起,眼睛裏冒著陰森可怕的綠光,張著血盆大口,露出一排銳利的牙齒,似乎餓極了。在閃電的光亮中,居維葉看見它不時地用前蹄敲打著窗戶,嘴裏似乎發出一陣陣的吼叫。

當居維葉第一眼看見這隻怪獸時,心裏確實大吃一驚。但當他看到那對尖銳的硬角和不斷敲打窗戶的前蹄時,頓時就放下心來。他點起了油燈,隔著窗戶端詳起這隻怪獸來。立刻,他就明白了這是一起惡作劇。他衝到門外,一把抓住怪獸,把它拖到了屋裏。

惡作劇被識破了,學生們哈哈大笑起來。居維葉望著這些淘氣的孩子,不由得也和他們一起大笑起來。

之後,一個學生問他:“居維葉教授,您為什麼不怕這隻怪獸呢?”

“這隻怪獸雖然看起來十分可怕,但一看它的一對硬角和前蹄,我就知道它是食草動物,根本不會吃人,相反隻會怕人。你們應該學會利用動物器官相關生長律去進行分析問題啊。”接著,居維葉又詳細講解了他識破學生惡作劇的理由。

居維葉一生著作頗多。1800~1805年,他發表了三卷本《比較解剖學講義》,1812年又發表了四卷本《四足動物骨骼化石研究》,1817年發表了四卷本巨著《動物界》,1825年提出了《地球表麵的災變論》。他在法國科學界享有崇高的地位,被稱為“生物學的獨裁者”。

1832年5月13日晚9點45分,居維葉因染上霍亂病逝世於巴黎,終年63歲。

安德烈·安培

1821年初,安培提出著名的假說:物體內部的分子中均帶有回旋電流,這形成了宏觀磁性。這一假說在70年後被證明,由此可知安培在電流磁性等方麵的卓越思想。

我們平常總說“電流”,這一概念是安培提出的。在奧斯特與安培之前,電學主要停留在靜力範圍內。安培首先提出“電動力學”,用以指明此學科是研究電荷的運動問題。庫侖定律是電靜力學中的基本規律,安培定律是電的動力學中的基礎法則。

電動力學是從安培手中誕生的。

在他之前的奧斯特隻是發現了一個現象,安培卻能在此基礎上迅速發展,在4個月的時間內由實踐到理論,誕生新的學科,可見他是一名理論與實踐能力均十分優秀的物理學家。他敏銳地推廣研究了電流與電流的相互作用,導出係列規律。

安培提出,不但磁針受電流周圍的力的作用,電流自己也互相發生作用。電流元之間的作用力與距離平方成反比,這奠定了電動力學的基礎,由電流所生的力歸結到平方反比定律,因此同萬有引力及磁極間、電荷間的力一致了。這邁出了“場物理學”的一步。

安培於1775年出生在富裕的商人之家。在法國大革命時期,安培的父親被處決,所以安培養成了孤獨鬱寡的性格。

他是一位愛陷入沉思的教授。有一次,國王邀請他參加宴會,他竟然忘記了。

在奧斯特的發現提出後,安培提出了磁針轉動方向與電流方向相關判定的右手定則。繼而,安培討論了平行截流導線間的相互作用。1820年下半年,著名的安培定律提出。

安培在實驗中發現,直流電對小磁針有作用,但是圓形導線和矩形導線形成的電流回路對小磁針也有磁力作用。安培利用地球的磁性和電流結合的原理,用圓電流來解釋地球磁性的產生,這很有創見。

有一次,物理學家阿拉戈去安培家拜訪,看到安培的桌子上放著伏特電堆做成的電源,還有許多儀器。

安培向他解釋說,在磁針上空有一條導線,通電之後,導線產生的磁力會使磁針偏轉。這就是奧斯特實驗。

安培又說:“現在,我這裏有一個線圈,我將這線圈通電,可以看到一個現象”。

線圈通電後,安培用磁鐵和線圈相作用。阿拉戈看到後有所醒悟地說:“看來,線圈也可以成為磁鐵”。

“不錯”,安培說,“正是電流通過線圈,線圈的兩端產生了磁力線,改變電流方向也就改變了電磁鐵的兩極。”

實驗繼續下去,通電的線圈把金屬中的鐵質物品都吸引住了,桌麵上的鐵屑,鐵釘之類物品紛紛向“磁鐵”靠攏,被通電線圈牢牢吸住。

安培突然間把電源關閉,電流不存在了,隻見通電線圈上吸附著的鐵釘之類的物品紛紛落下。

安培就這樣發明了電磁鐵。

電磁鐵靈活易用,對人類生活產生巨大影響。這是電磁理論的一個簡單應用,可見電磁學應用的重要性和社會價值。

G·F·高斯

高斯,德國數學家、天文學家、物理學家。1777年生於德意誌一個貧苦農民家庭。

高斯是數學史上少有的天才。很多人都認為偉大的科學家和才子都出自書香門第,家裏人可以對他的智力進行較早的開發。可是,高斯的出身卻正好推翻了這一論斷。高斯的祖父是一個樸實的德國農民,父親也以種果樹為生,母親則是一個窮石匠的女兒。由於家貧,他的母親在34歲時才做新娘,而他父親這時已經40歲了。父親根本就沒有指望他能讀書長學問,也根本不可能對他進行早期教育。幸運的是,高斯有一個聰明的舅舅,他是一位心靈手巧的織綢能手,雖然文化不高,但知道許多故事。這位舅舅也十分喜歡高斯,常常通過給他講故事來教育他。

高斯的父親整天忙於自己的事,根本沒有時間照顧小高斯。隻要高斯不哭,他就專心算自己的賬。而小高斯則經常在旁邊一聲不響地看父親算賬。有一次,還在牙牙學語的高斯像往常一樣聚精會神地看父親算賬。父親一邊算,一邊直搖頭,算來算去也算不出一個結果來,過了好久,才自言自語地報出一個結果。父親緊縮的眉頭終於舒展了,點上一支煙,深深地吸了一口,一邊準備把答案寫下來。可是小高斯在一旁卻用小手敲擊著桌子,不停地搖頭,向父親示意這個結果是不正確的,然後自己從小嘴中慢慢地說出了一個數字。父親感到十分驚異,兒子還不會說話,怎麼會報數呢?他突然靈感一現,莫不是高斯說的是自己所計算的正確答案。於是,父親抱著好奇的心理,重新進行演算,答案竟然真的和高斯說的一樣,高斯對了!

父親高興極了,逢人便誇自己的兒子還不會說話就會做數學了。此後,高斯的父親發現高斯具有良好的天賦,於是決定全家省吃儉用送他去讀書。

1795年10月,高斯遠離家鄉來到他渴望已久的哥廷根大學深造。很快,那裏豐富的數學藏書深深地吸引了他。

在哥廷根大學的第一年,高斯就用代數方法解決了兩千多年來對正幾邊形用直尺和圓規幾何作圖的世界性難題。同時,他還證明了單用圓規和直尺根本不可能作出正七邊形、正九邊形、正十一邊形、正十三邊形和正十四邊形。也就是說,高斯用一般性的方法歸納證明哪些正多邊形可以用直尺和圓規做出來,哪些做不出來。他的這種思想已經超越他所在時代的方法論水平,具有很高的創意。少年高斯的這一數學思想,將數學的方法論研究帶入了一個新領域。有一天,高斯帶著他正十七邊形可以用幾何作圖的代數證明去找哥廷根大學的數學教授卡斯特請教。高斯說明來意後,卡斯特先是大吃一驚,然後哈哈大笑起來。他根本不相信一個19歲的少年能解決這道兩千多年來的數學難題。

為了讓卡斯特對他的證明感興趣,高斯換了一個說法:“卡斯特教授,我曾經解出過一道十七次方的代數方程。”

“年輕人,別開玩笑了。科學是神聖的,容不得半點虛假。”卡斯特一臉嚴肅地說。

“但這是真的。教授,我把這個十七次方程化簡成了一個低次方程。”高斯冷靜地答道。

“噢,那好吧,讓我看看你的‘傑作’吧!”卡斯特略帶懷疑、甚至嘲諷的口氣說道,把高斯的手稿接了過去。

不看則罷,看了之後,卡斯特大吃一驚:這個少年太神奇了,其中的運算推理極其嚴密,看不出半點漏洞。卡斯特馬上讓高斯把證明過程重新整理,然後由他推薦到一家著名數學雜誌上去發表。高斯小小的年紀就引起了世界數學界的注意,他自己也對這個發現十分得意。他在日記中寫道:“這是多麼幹淨利索、周密漂亮!我死以後,要在墓碑上鐫刻一個正十七邊形,以紀念我在少年時代最偉大的發現!”

高斯是數學領域繼歐幾裏德、牛頓、歐拉以後最偉大的數學家,有人稱之為“數學之王”。

斯特魯維

19世紀,方位天文學進入天體物理學時代。天體物理學標誌著人類探索宇宙的新進展,這是一次質的飛躍。

在觀測天文學中,恒星視差的發現具有無與倫比的意義。

什麼是恒星視差呢?正如天才的布魯諾所預言的那樣,恒星不是看起來一成不變的,它們也在移動,不過恒星離我們實在是太遙遠了,所以,在基礎觀察階段,尤其是用肉眼,是無法看到這些移動的。

英國的天文學教授布拉德雷想證明恒星視差,但是卻沒有成功,然而卻意外地發現了光行差。他所能分辨的精度相當於離1萬米之外看一根1米長的棍棒。可是恒星離我們出奇的遙遠,單憑發現光行差所能分辨的精度根本無法準確地識別行星視差。

恒星視差,就是地球與恒星之間的距離問題。在觀測天文學階段,這是一道難題。1834年,德國血統的俄籍天文學家斯特魯維著手研究這一問題。

斯特魯維於1794年出生,他一直學習的是文科課程,以至到了30歲時還是語言學的準博士生。1825年,31歲的斯特魯維遞交了一篇論文名為《傑爾賓特天文台的地理位置》。就是這篇論文被導師們所欣賞,理科教授予以承認,從此,他開始了真正熱愛的工作——天文研究的生涯。

斯特魯維用自己新製的天文望遠鏡觀測織女星,天文學中稱阿耳法星。整整觀測了三年,他發現了織女星025角秒的周年視差。同時,1784年出生的德國天文學家貝塞爾也在觀測視差。

他使用的方法比斯特魯維更為先進。所以他的測量也更加準確。他使用了測量被測恒星與它附近恒星之間夾角的方法。斯特魯維的方法是:選定了一個固定的時間、固定的地點觀測,然後隔一段時間就在同一地點再觀測。這樣就會發現恒星的位置發生了移動。

英國人亨德林也觀測到了一些恒星的視差。

這裏麵最準確的當屬貝塞爾。但是因為他晚一年發表研究成果,所以世界上最早發現恒星視差的人是斯特魯維。

恒星周年視差的發現有一個突出的貢獻,即測定日地距離。也就是說,找到了一把“量天尺”。

半人馬座的阿耳法星,它的視差最大,那麼就可得知它是第一次測出的離地球最近的一顆恒星,因為越遠的恒星越不易察覺出它的移動。人們把離地球最近的這顆恒星稱作比鄰星。就是這樣,如果和太陽離我們的距離相比,也是遠得多。

宇宙中離地球最近的恒星是太陽,比鄰星到地球的距離是日地距離的272000倍!太陽係在宇宙中真是沙粒一般。

斯特魯維發現並測量了雙星和聚星。和赫舍爾相同,他發表了雙星表。

斯特魯維的觀測達到當時世界的先進水平,在天體物理學時代到來之前,他做出了舊時代後期巨大貢獻之一,和海王星的發現一起載入史冊。

斯特魯維創立了當時世界最先進的天文台即普爾科夫天文台,使此地成為“世界天文學之都”。他奠基了俄國天體測量學。

查理·達爾文

查理·達爾文(1809~1882年),19世紀英國傑出的生物學家、物種起源和發展學說的創始者、生物進化論的奠基人。他提出的以生存競爭、適者生存為精髓的進化論對學術界甚至整個人類的思想都產生了巨大的影響。

達爾文出生在英格蘭西部希魯普郡一個世代行醫的家庭。他的父親瓦爾寧曾把他送到愛丁堡大學學醫,希望他將來也能成為名醫,繼承家業。但達爾文從小就熱愛大自然,尤其喜歡打獵、采集礦物和動植物標本。進到醫學院後,他仍然經常到野外采集動植物標本。在這裏,他對兩種水生生物進行了研究,獲得了一些有趣的發現。於是,他在該校的學術團體普林尼學會先後宣讀了他最早的兩篇論文,那時他才17歲。他父親認為他“遊手好閑”、“不務正業”,一怒之下,於1828年改送他到劍橋大學,改學神學,希望他將來成為一個“尊貴的牧師”。達爾文對神學院的神創論等謬說十分厭煩,他仍然把大部分時間用在聽自然科學講座、自學大量的自然科學書籍上。他熱心於收集甲蟲等動植物標本,對神秘的大自然充滿了濃厚的興趣。

1831年,年輕的達爾文經漢斯羅教授的推薦,以自然科學家的身份,參加了“貝格爾號”巡洋艦曆時5年的環球考察。這5年考察,用達爾文自己的話來說,決定了他一生的整個事業。在這5年中,他跋山涉水,進入深山密林。大自然的奇花異草、珍禽異獸,千奇百怪的變異,把他的整個身心吸引去了。他開始對聖經上“形形色色的生物,都是上帝製造出來,而且物種是不變的”說教,開始產生了懷疑。通過對采集到的各種動物標本和化石進行比較和分析,他認識到物種是可變的。由此,他逐步擺脫神創論的束縛,堅定地走上了相信科學和追求真理的道路。最後,他終於以“物種逐漸變化”的大膽假設,摒棄了物種不變的說教。