1.年少成名
托博尔斯克,荒凉的西伯利亚平原上的一个小城镇。
德米特·伊凡诺维奇·门捷列夫就诞生在这个地方。他是家里第14个孩子,人们都亲昵地称他为“米佳”。
门捷列夫出生的那一年,父亲的双眼突然失明,被迫辞掉了中学校长职务。供养全家生活的重担,就落到了母亲一人的肩上。
舅舅不忍心门捷列夫一家受穷,把自己一座破旧的玻璃工厂送给了门捷列夫家。母亲凭着她的聪明智慧和吃苦精神,修复了这座工厂,生产出医院用的各种玻璃器皿。这使全家的生活渐渐好过了。
门捷列夫长大懂事了,父亲要他在家读书认字,可他偏偏闹着要跟母亲去工厂,亲眼看看那些晶莹透亮、奇形怪状的玻璃器皿是怎样造出来的。妈妈只好带他去。
到了厂里,门捷列夫对一切都感到新鲜,常常缠着工人问这问那。工人们也很喜欢这个活泼可爱的小家伙,常领着他到处转悠。
有一次,门捷列夫跟着一个名叫马克西姆的大叔来到了造玻璃瓶的车间。他见到工人们拿着长长的铁管子伸进炉子里,又迅速地抽出来,使劲一吹,另一头就冒出了一个前头粗,后头细的红泡泡来。过了一会儿,红泡泡就变成了透明的玻璃瓶子。
“咦!这是怎么回事?”门捷列夫歪着脑袋,眨巴着小眼,想了半天,也没有弄明白。他好奇地问马克西姆:
“大叔,您说,铁管里怎么吹出了玻璃瓶子来呢?”
“光靠吹是吹不出来的!”马克西姆大叔笑着摇了摇头,“那是因为铁管的另一头从炉里蘸了溶液。”
“溶液是什么东西呀?”门捷列夫问。
“是砂子、石灰石、纯碱等原料掺合在一起,放在炉子里烧化成的。”
“哦!我明白了。”门捷列夫点了点头,又问,“为什么这些溶液能变成透明的玻璃呢?掺别的东西烧化了也能变成透明的玻璃吗?”
“那可不行!”马克西姆大叔摆着手说,“掺别的东西溶化后,就成不了玻璃啦!弄不好要变成一堆石头疙瘩哩!”
“那是为什么呀?”
“究竟为什么,我也不明白。回家问你父亲吧,他书读得多,有学问。”
回到家里,经过父亲的讲解,门捷列夫不仅初步明白了制造玻璃瓶的道理,而且对化学产生了兴趣。
1841年的秋天,小米佳的哥哥保尔要报考托博尔斯克中学了,门捷列夫的父亲曾在这所学校担任校长。
小米佳听说自己的哥哥就要报考中学了,马上噘起了小嘴,一副看上去要哭的样子。
“哥哥去上学了,留我一个人在家里面可怎么办呢?”
母亲见小米佳一脸委屈的样子,赶忙把他拉在身边,安慰着说道:“米佳,没关系的,妈妈正和你爸爸商量让你和哥哥一起报考中学的事呢!”母亲用手慈爱地抚摸着米佳的脑袋,“快出去和你的小伙伴一起玩吧。”
因为米佳年龄小,以严格著称的托博尔斯克中学对学生入校时的要求极严。母亲为了让有天赋的米佳早点入学,希望丈夫能到学校去说一说。
父亲在母亲的陪伴下去学校说明了一下情况,还好,托博尔斯克中学答应了让米佳和保尔兄弟两个同时报考的要求。但校方还有两个附加条件:米佳成绩必须是优异,学校才予以录取并且米佳如果被学校顺利录取,他还要在一年级学习两年,直到满八周岁才能升入二年级继续学习。父母见两个儿子终于可以一起报名了,心里非常欣慰。
接下来是严格的考试,米佳的成绩,没出母亲玛丽亚的预料,是非常优秀的,并得到了校长的肯定和赞扬。1841年秋天,米佳和哥哥保尔同时收到了托博尔斯克中学的录取通知书,双双进入向往已久的中学,开始了正规的学校生活。
门捷列夫从托博尔斯克中学毕业后,他下一步该往何处去呢?父母当然为儿子有这样的天赋和品质而感到骄傲,他们希望自己的孩子能有一个辉煌的前程,他们期待着心爱的儿子能够继续接受高等教育。
然而,家里发生的一些变故几乎使门捷列夫继续求学的梦想成为一个泡影。1847年秋天,双目失明的父亲因患肺结核匆匆离开了人世。几个月后,家中的顶梁柱、母亲在家务上的得力助手,门捷列夫的大姐阿波琳娜亚丽也去世了。而母亲所经营的玻璃工厂因经不起市场的冲击也面临着危机。
母亲经营的玻璃工厂突遭火灾,结果这个靠母亲呕心沥血维持下来的工厂在顷刻间被夷为平地,整个工厂都化为了灰烬。这样,全家人的惟一经济来源就断绝了。
但,眼前这一切并没有动摇母亲的初衷——送儿子进入大学,把他培养成一个对国家、民族有贡献的人。门捷列夫因为眼前家庭所发生的种种不幸,也变得稳健、成熟多了。他更加体验到母亲对自己的期望是那样的迫切,于是他的学习更加勤奋了,他的心中似乎有着无穷的动力。
坚强的母亲安排好其他子女的生活之后,就变卖了家产,打点行装,带着门捷列夫和尚未出嫁的小女儿叶丽托维塔,告别了故乡托博尔斯克镇。他们坐上马车,赶往俄罗斯帝国的首都——莫斯科。
母子三人风雨兼程,怀着满腔的热情来到了莫斯科,而莫斯科却用冷冰冰的态度来迎接远从千里之外而来的他们。事情很简单,根据当时莫斯科大学的招生简章规定,它只招收莫斯科学区内的中学毕业生,而门捷列夫所毕业的那个托博尔斯克中学属于喀山学区,门捷列夫只能报考喀山大学。
母亲玛丽亚为了把儿子送进理想的莫斯科大学深造,不得不在莫斯科四处奔波,她挨个寻找丈夫昔日的好友,求自己娘家的几个兄弟,让他们帮助门捷列夫能够参加入学考试;最后,她还找到了当时的教育部长。但这一切努力都无济于事。她决定到彼得堡去试一下,因为那里有丈夫生前的许多好友,那里也是俄罗斯的文化重镇,有多所著名的高等学府。
1850年春天,母亲玛丽亚带着两个子女风尘仆仆地来到了彼得堡。
母亲一连数日在奔波,她为了儿子能够进入高等学府完成学业倾尽了所有的心血。
经过准备,门捷列夫不孚众望以优异的成绩考上了医学院。这个消息让家里人足足高兴了几天。
刚入学不久,门捷列夫听辅导老师说要安排解剖课,心里就发怵了,考入医学院自己面对的就是这些!与儿时到工厂里玩看到的景象,产生的疑惑,相距真是太远了。门捷列夫虽然内心对医学没有强烈的兴趣,但他平常坚持要去上解剖课,看看自己到底有没有发展的潜力。
等门捷列夫来到解剖室,他禁不住打了个寒颤。当他看到停放的尸体时,门捷列夫内心默念着给自己壮胆的话,和同学们站在一起,看老师进行示范讲解。突然,一滩殷红的东西映人眼帘,那是血!门捷列夫赶忙扭过头,但已经来不及了。这种强烈的刺激已使得他晕倒在地,幸亏有几个同学在他身旁,搀扶着他把他送到门外休息一下。可门捷列夫无论怎样调节自己,还是感到强烈的恶心和头痛,浑身无力,好像马上就要倒下去的样子。
门捷列夫回到了家,他的状态还是没有调整过来。母亲劝慰了门捷列夫几句,希望他能好好面对困境。门捷列夫也极力地克制自己,可是第二天等他一踏入解剖室的大门,连半分钟也坚持不了。事实证明,门捷列夫天生就不适宜从事医学研究工作。
母亲又得为儿子入学的事奔波了。
最后,母亲在好朋友彼得堡师范学院院长的帮助下,从教育部获得了一个特批的机会:只要门捷列夫能够通过各种考试就可以入学。门捷列夫终于抓住了稍纵即逝的机会,重新点燃了步入科学研究殿堂的希望,他以优异的成绩被彼得堡师范学院物理数学系录取,并得到了政府特殊津贴——学杂费、膳宿费全免的待遇。这样,门捷列夫就可以安心地在彼得堡读书求学了。
门捷列夫在彼得堡师范学院学习,真可谓是如鱼得水,他在知识的海洋中汲取着各种营养。
这所大学只有100余人,从属于著名的彼得堡大学,所以这里的大部分课程由彼得堡大学派来的教师来讲授,其中有许多著名的科学家。由于学生人数少,学生可以与任课的老师朝夕相处,他们可以在一起随时随地切磋学问,这使得学生进步很快。
在这里,最令门捷列夫感到欣喜的还是他的几位老师,正是他们把门捷列夫带入科学研究的神圣殿堂。
彼得堡数学学派的奠基人,著名数学家米哈依尔·奥斯特罗拉德斯基和电磁感应理论的提出者、著名物理学家米里·赫利斯钦诺维奇·楞茨对门捷列夫影响很大。他们深入浅出的讲解,使得门捷列夫对数学和力学发生了浓厚的兴趣。被称为“大自然实验家”的地质学家、矿物学教授斯切潘·库托尔加以渊博的学识和无与伦比的口才,受到了学生们的热烈欢迎。他的课令学生们如痴如醉,往往在不知不觉中一节课就结束了。
在上库托尔加的课程时,门捷列夫可以说是一个最热心的学生。每次他总是坐在第一排,能够一字不落地把库托尔加的讲课内容给记下来。一个学期下来,门捷列夫就记了整整6个大本子的课堂笔录。
机会总是降临在有准备的人身上。
“米佳同学,你愿意和我一道进行暑期考察吗?我和几位老师已经约好准备到高加索地区游历一番。这次的主要目的是想考察那里的矿物和植物。但我们缺少一个肯于动手,善于采集标本的助手。我征求了大家的意见,大家都提到了你,希望你能做我们的助手。”库托尔加热情地向门捷列夫提出了邀请。
“谢谢库托尔加先生。如果能和你们一起出去考察,那正是我梦寐以求的,但愿我能完成你们交给我的任务。”门捷列夫满心喜悦地答应了下来。
就这样,门捷列夫陪同库托尔加等三位彼得堡大学的老师游历了高加索地区,他们的这次长途跋涉进展得非常顺利,也取得了许多成果。
门捷列夫利用这个暑期的旅行,不但从老师那里学到了很多知识和经验,增长了博物学方面的知识,而且还开阔了视野。
1857年1月,年仅22岁的门捷列夫被批准成为彼得堡大学化学教研室的副教授。这个消息在彼得堡乃至整个俄罗斯的化学界都引起了轰动。大家都认为,这个副教授一定会是俄罗斯化学界权威——齐宁和沃斯科列森斯基的最好的接班人。
2.老来惊人
门捷列夫早在担任教授期间,感到化学中还有许多许多的问题没有解决。就拿化学元素来说吧,当时世界上已发现了64种。还有没有新元素?如果有,能不能用最简单的方法发现?把这些先后发现的元素按顺序排列起来,它们之间有没有联系和规律呢?这些问题一直在门捷列夫的脑海里翻来覆去。
为了弄清这些问题,门捷列夫除了教学外,不分白天黑夜,写啊,算啊,试验啊,甚至吃饭、睡觉、走路的时候,也在思考着。编制一张化学元素周期系的图表。
门捷列夫接连三天三夜没有睡觉,坐在办公桌旁研究、计算,画出的草稿扔了一地,但是总也没有画出一张满意的图表来。
“安东!”门捷列夫兴奋地把仆人喊了进来,他已经百思不得其解许多天了,今天突然有了一个想法。“到实验室去找几张厚纸,把它们和筐一起拿来。”
安东见主人今天吩咐自己干这些,莫名其妙地耸耸肩,很快就拿来几大卷厚纸。
“快帮我把它剪开。”门捷列夫在纸上打了许多方格子,吩咐说,“所有的卡片要像笔记本那样大小,我要在上面写字。”
安东边干活,边用不解的眼神望着主人,心里想到:“今天主人怎么了?”
一堆整整齐齐的卡片做好了。门捷列夫坐在书桌前一直工作到深夜。他非常认真地在每一张卡片上写上元素的名称、原子量、化合价、化合物的化学式及其主要特性。门捷列夫写好一个就扔进筐里一个,慢慢地筐里装满了卡片,卡片注明了当时关于每种元素的已知材料。
第二天,门捷列夫把这些卡片加以整理,然后像打扑克牌一样,把它们排列在桌子上,进行细心的比较和对照。门捷列夫首先按原子量大小排列……毫无结果。后来,他打乱了这种排列方式,把手中的卡片按照元素的性质再分别排列成几行,……还是找不出动人的“旋律”。
一天,门捷列夫的好友,彼得堡大学地质学教授依诺斯特兰采夫来拜访他。
“你在玩什么游戏?”依诺斯兰采夫见门捷列夫手里拿着扑克牌样的卡片,神情严肃、专心致志地站在书桌旁边,于是问道,“是在玩牌吗?”
门捷列夫向他的好友谈起了他的想法和工作,依诺斯特兰采夫听完门捷列夫的介绍,由衷地敬佩他的魄力和智慧,“我看,你在排列组合的时候,无妨再准备一个表格,这样更容易看出其中的奥妙。”
门捷列夫接受了好友的建议,他又制成几张表格放在身边,随时把排列的结果填在上面。
但到底按什么标准来排列呢?门捷列夫还是不得要领。无妨再来一遍,从最基本的做起——原子量。
渐渐地,门捷列夫看到了黎明的曙光,隐隐约约发现了动人的旋律,虽然有几个“音符”还不那么和谐,但它的大致轮廓已经出来了:如果把元素按原子量的递增而依序排列,元素的金属性越来越弱,非金属性越来越强,并且当这种变化趋势继续下去,会突然发生一个中断,出现金属性极强的元素来。同样,再继续下去,金属性又会逐渐减弱。这样看来隐藏在元素中间的竟然是这样美妙绝伦的音乐,它像7个音符一样,周期性地出现。
门捷列夫兴奋地在书房内踱着步。“这就是说,元素的性质与它们的原子量是周期性的关系!”但这样的猜想有一个绕不开的障碍,在锌和砷之间还有两个空位。门捷列夫停住脚步,静静地思考了一会儿,大胆地作出了一个推论:“这些空位属于两个尚未发现的元素,并且它们在性质上也应该和铝和硅相近。”
门捷列夫迅速地走到书桌旁,抓起铅笔在纸上写道:“根据元素的原子量及其化学近似性试排的元素周期表。”