1855年春天,凱庫勒離開英國之後又回到了達姆斯塔德。凱庫勒一邊以副教授身份在海德堡開課,一邊在自己簡陋的小實驗室裏對雷酸及鹽類進行研究,因為當時這些鹽的結構還沒有搞清。仔細研究雷酸生成的各個階段,確定雷酸應當屬於哪些類型——這些問題都是很重要的,如果解決了這些問題,就可以豐富並充實類型論的內容。
凱庫勒在自己所著的《論雷酸汞的結構》一文中闡述了他得出的結論,他將自己的論文寄給了李比希。李比希在接到他的論文後造訪了這個年青化學家的簡陋的實驗室。
“我看您的實驗設備過於簡陋了,”李比希進屋之後說道,“您該考慮換個地方,凱庫勒博士。”
他們一起坐在工作台旁,李比希繼續說道,“您是否已經結束了對雷酸的研究工作呢?”
“還在繼續研究呢。剛才我還製得了雷酸的銀鹽”。
“我可以看看嗎?”
“當然。”凱庫勒邊說邊伸手去取一個小玻璃瓶,裏邊裝滿了白色的結晶物質。
“不要動它!”李比希突然厲聲製止了他,“這是銀鹽嗎?”
“是銀鹽。”凱庫勒一邊回答著,一邊心裏在納悶。
李比希掂著腳尖走了過去,小心地打開了瓶子,迅速往瓶子裏倒入了濃鹽酸。
“您這是幹什麼呀!教授?!”凱庫勒痛心地嚷了起來,“您知道這個實驗花費了我多少心血和財物啊!”
“我想,您的生命更寶貴,凱庫勒,您還能活著,這已經是萬幸了!您怎麼可以用這麼大的劑量進行實驗研究呢?如果這種鹽爆炸的話,不要說您自己,就連整座樓房也會蕩然無存的!要知道,正因為如此,才把這種酸稱為雷酸!而雷酸銀的爆炸力比雷酸更大。您怎麼能這麼輕率呢!這簡直是不可原諒的!”由於激動,李比希深深地歎了一口氣,“您在別處還有裝著這類東西的罐子嗎?我感到仿佛有一個大火藥庫,就在我的腳下。”
凱庫勒搖了搖頭。
“您可記住了,這類實驗需要特別的不能再犯這種粗枝大葉的毛病了!”
李比希救了年青冒失的凱庫勒一命。
七、農業化學
李比希把自己研究工作中的相當大的一部分時間都花在了研究農業化學方麵。因為,在當時人們對植物,尤其是農作物的營養和發育問題都還沒有一種統一的見解。對於每一個文明的國家來說,土壤的肥力問題都具有特別重要的意義,這會直接影響到農作物的產量,農作物的產量多少決定著國民的溫飽問題。
各個國家的農民和科學家都考慮著這樣的問題:怎樣才能提高農作物的產量呢?用什麼辦法來恢複土壤的肥力呢?在實踐中,人們已經逐步認識到:單純地給土壤施加圈肥看來還是不能達到恢複土壤肥力、提高農作物產量的目的。現在,為了農業的發展,要求科學家進行更加深入係統的研究工作,必須探索出更加行之有效的改變農業現狀的方法。
前人在有關植物營養方麵所掌握的知識,主要集中在包括人畜糞便在內的各種有機肥料和水。對於前人的各方麵理論,李比希當然是非常熟悉的。不過,對於這些理論問題,他有自己的看法,所以他需要通過親自實驗來檢驗前人的這些理論。
李比希進行的最初實驗是開墾土地、種植農作物。他將實驗的地點選在了費赫丁塔爾的貧瘠的土壤上——它是基森附近的一個砂土盆地。在這塊貧瘠的土地上隻生長著極富生命力的鬆樹和瓔珞柏。李比希雇了一些工人首先清理並開墾土地,然後,在新墾的土地上種了各種農作物——穀類、豆類和蔬菜。在這裏,他首先想研究各種無機鹽,如鉀鹽、磷酸鹽對植物生長的影響。
經過一段時間的對農作物施加無機鹽肥料的實驗,原來貧瘠的土地中所種植的作物獲得了較好的收成。第一批實驗的結果表明:鉀鹽和磷酸鹽對植物的生長具有特別重要的意義。正因為土壤中儲存著這些無機鹽,才使得土壤擁有一定的“肥力”,而土壤之所以喪失了肥力,原因就在於土壤中儲存的這類無機鹽被逐漸地消耗掉了,所以才會使農作物生長得一年不如一年。
李比希得出這些結論以後,以他高超的文筆和充足的論據出色地向人們敘述了他所做的實驗以及他所得到的結論。他的文章引起了人們極大的興趣和廣泛的關注,同時,他的研究工作特別受到了許多英國科學家的關注。英國科學協會向他發出了邀請函,邀請他對英國進行學術訪問。
李比希於1837年冬天到達了英國,在那裏,他受到了意想不到的熱烈歡迎和款待。不論是在曼徹斯特、倫敦,還是在利物浦,每當在一處講演或是進行學術討論,他都強烈地感受到了人們對他的尊敬。
而英國給李比希印象最深的並不是人們對他的款待和尊敬,而是英國的文明。在英國,李比希乘坐了每小時行駛10英裏的火車。用他自己的話來形容,他感到自己在“用鳥飛的速度前進。”這使他“激動得像個小孩子一樣,簡直高興得想跳起來”。
在英國,英國科學協會請他寫書,總結一下有機化學的發展狀況。而李比希卻大大擴充了原來的題目,並於1840年出版了一本名為《有機化學在農業和生理學中的應用》一書。這本書引起了人們極大的興趣,供不應求,發行了數版。這本書的出版對於後來農業化學的發展產生了深遠的影響。
當李比希從英國訪問歸來時,還有一件出乎意外的愉快事情等待著他——韋勒來到了基森,要和他共同搞一些協作性的研究。
應李比希的請求,韋勒擔當起了《年鑒》的部分編輯工作。韋勒建議李比希將雜誌的名稱改為《化學及藥物學年鑒》,因為這本期刊裏所發表的文章絕大部分實際上是純化學方麵的。
從1840年起,雜誌就以這個名稱出版了。在李比希逝世後的1875年,人們為了紀念李比希在化學方麵的卓越成就和貢獻,將這本雜誌改名為《尤斯圖斯·李比希化學年鑒》。直到目前,這本雜誌仍然沿用這個名稱。
在1840年出版的《有機化學在農業和生理學中的應用》一書中,李比希科學、係統地論證了土壤的肥力問題,這在科學史上還是第一次。李比希在書中寫道:除碳、氫、氧和氮外,植物還需要許多種其他的元素,例如硫、鉀、磷、鐵、鈣、錳和矽等。他對植物燃燒後所剩下的灰作了仔細的分析,結果證明了上述的論點。植物吸收上述所有各種元素的唯一源泉就是土壤。但是,土壤中各種元素的含量是有限的,為了不使因為植物不斷吸收上述各種元素而造成土壤逐漸貧瘠,從而最終導致作物產量的下降,就必須對土壤施用人造肥料。
根據這些結論,李比希開始著手研究製取人造肥料的工作。他曾經做過這樣的假定:植物最需要的一種元素是鉀。事實上他在費赫丁塔爾那裏所做的實驗,早就已經證實了他的這種假定。因為最便宜的鉀鹽是碳酸鹽,所以李比希製造人造鉀肥的實驗就從碳酸鉀開始。
但是,由於碳酸鉀在水裏的溶解度太大,所以需要將它轉變為溶解度相對較小的一種狀態。為此,李比希把經過仔細粉碎的碳酸鉀與碳酸鈉混合在一起,然後熔融,再把熔化後的產物冷卻,碾碎,這就製成了所希望得到的鉀肥。李比希將他製得的第一種人造肥料投放到他的實驗田裏後,農作物的收獲量大大地提高了。李比希因此取得了生產這種肥料的專利權。
同時,李比希的著作《化學在農業中的應用》出版了。這本書的出版又在科學界引起了空前的興趣。這本書在幾天之內就被搶購一空。他的這部著作每年都要再版,如他的前一本書一樣供不應求。
在書中,李比希提出了許多急待解決的問題。這些問題引起了人們空前熱烈的討論。參加到討論行列中的有化學家、農學家、自然科學家、醫生,甚至還有哲學家。這其中,有的人讚成李比希的思想,有的人則全然反對。但是不論討論結果怎麼樣,有些思想活躍而又富於進取心的農民已經在那些激烈的討論聲中開始漸漸地使用各種人造無機物肥料了。
李比希把生產鉀肥的專利權賣給了一個英國工廠主詹姆士·穆斯普拉特。穆斯普拉特是李比希的學生。他不僅是一位化學家,同時又是一位工業家,他是英國製堿工業的創始人。
由於要到英國工廠裏去考察和指導生產,李比希有機會又訪問了英國幾次。每次到達英國,他都會受到人們的歡迎和極大的敬慕與尊重。
在德國本國,這位科學家也同在英國一樣享有很高的聲望。1845年,李比希被授予男爵稱號。此後,好幾個大學都聘請他去擔任化學教授。他先後受聘擔任了海德堡大學的化學講座教授和維也納大學的化學教授。
然而,李比希開始覺得他已經無力再擔任其他大學的教學工作了。因為這個原因,他謝絕了俄國化學家請他到彼得堡或莫斯科大學授課的邀請,雖然李比希在1830年就當選為彼得堡科學院的外國通訊院士,並兩次被授予俄國獎章。
給大學生講課,已經使這位年紀並不小的科學家感到了疲倦。與此同時,他還要費盡心力去說服他的反對者們。為了耐心地說服他的幾十個論敵相信他的思想是正確的,李比希與他們展開了激烈的辯論,這一工作成了他沉重的負擔。他之所以患了嚴重的折磨人的失眠症,其原因也許就在這裏。失眠症嚴重地消耗著他的體力,使他感到十分痛苦。
更令他感到傷心的是,穆斯普拉特生產出來的無機肥料竟然沒有任何肥效!這個使李比希感到傷心的消息令那些反對李比希的人感到很高興,他們又開始對李比希幸災樂禍。
“為什麼肥料沒有發揮其應有的效力呢?”李比希煩惱地冥思苦想著,“要知道,植物需要鉀這是十分明顯的呀!也許用可溶性的鹽會好一些?”可是李比希又擔心這些可溶性的鹽在尚未發揮出肥效之前,就會被雨水將其從土壤中衝走。他同時又猜測,也許在植物吸收它所需要的鉀之前,鹽就已經從土壤中被衝洗走了。
李比希並沒有因為生產的失敗和對手的嘲笑而退縮,他以頑強的精神繼續工作著,並且又研究出了多種可溶性的鹽作為無機肥料。
他又投身到了實驗當中。經過實驗,顯示出他研究出的肥料在植物生長的最初階段,效果就已經很明顯了:拿來用作對照試驗的沒有施加無機肥料的植物,比作試驗的施加無機肥料的植物在生長方麵大大落後了。在下過一點雨之後,肥料越發能夠促進農作物的生長了。現在李比希終於弄清楚了:盡管構成無機肥料的這些鹽是很容易溶解的,但是水分並沒有將它們從土壤中衝走。這位科學家的研究工作證明:土壤具有把可溶性的鹽長期保持住的性質,因而也就不存在鹽被衝刷掉的危險。
李比希通過實驗所得出的結論是一項新的成就,但是那些一直堅持反對李比希的人並沒有認輸,他們仍舊認為李比希的結論是錯的。於是,李比希又不得不花費精力去說服那些懷疑他的人,向他們證明自己是正確的。
八、晚年生活
隨著年歲的增加,李比希的健康狀況也就每況愈下。他愈來愈不怎麼到他的助手們工作的實驗室裏去了。這時,這位科學家最喜愛的工作場所就是他的書房。這就是為什麼他又欣然接受慕尼黑大學聘請他擔任講課教授的原因,因為他去大學講課的條件是:隻負責講課,而不管大學生的實驗課。
當時的慕尼黑是巴伐利亞王國的都城。巴伐利亞王國由一個暴君——馬克西米連二世統治著。這個國王是一個對人橫征暴斂而失信於民的統治者。然而這個沽名釣譽的統治者卻妄圖撈取一個維護科學和藝術事業的偉大衛士的桂冠。因此,馬克西米連二世不惜錢財地普及科學,他創建了一所大學,在這裏講課的都是各學科最著名的學者,而且大學的課堂對於一切有誌於學習的人都是開放的。馬克西米連二世的這一舉措,客觀上確實起到了普及和推動科學事業發展的作用。
李比希來到慕尼黑大學後,剛上了第一次課,他就成了大學生中最受歡迎的人了。他講課時妙語連珠,巧妙的幽默貫穿於整堂課,他的課中不僅包括了豐富的化學方麵的知識,而且還介紹了與化學相關的多種學科方麵的大量知識和信息,其中包括生物學、農業學、哲學等方麵的知識。這些引起了聽眾極大的興趣。
全城的高官顯貴們也都在注意著這位科學家。在各個邀請參加晚會和慶祝會的請帖上,李比希的名字往往被列在首位。
環境的變化和新的生活方式都對這位科學家產生了良好的作用。李比希的健康狀況越來越好,他重新感到自己的精力像以前一樣充沛,心情像以前一樣愉快。
李比希又開始在自己的書房裏埋頭於寫書,編雜誌和撰寫稿件。主張用無機的理論說明植物營養的論文,在他的筆下一篇接一篇地撰寫了出來。李比希在他的文章中指出,不隻是鉀肥,還有磷肥,都對增加土壤的肥力有著特別重要的意義,二者同樣都是不可忽視的。他還確定,骨灰是給土壤提供磷元素的最理想的來源,因為動物骨骼中富含磷元素。他同時還指出,由於骨骼裏所含的磷元素都是以磷酸鈣的形式存在的,而磷酸鈣是不能溶於水的,所以不能被植物吸收。為了能獲得我們需要的效果,必須在將骨灰撒到田裏之前,用硫酸處理骨粉,這樣才能使不溶於水的磷酸鈣轉變為可溶性的酸式磷酸鈣,最終使農作物吸收到磷元素。
李比希的這些文章使得科學家們和農民們對使用磷肥逐漸感到了興趣。於是從那時起,不僅僅從動物骨骼裏,而且也從各種天然的磷酸鹽裏,開始提煉、生產磷肥。由於李比希的研究成果,開創了一種新興的工業部門,不僅使農業得到了發展,對工業的發展也是一種促進。沒有它,今天的農業是不可想象的。
19世紀中葉的德意誌還不是一個統一的國家,形式上僅僅是近40個邦和自由市的聯合,其中包括奧地利、普魯士、巴伐利亞等。1848年初,《共產黨宣言》問世前夕,歐洲大陸爆發了聲勢浩大的革命運動。這次革命的火花首先在意大利迸發了出來,然後蔓延到巴黎、維也納、柏林、慕尼黑、布達佩斯等廣大地區。1848年2月22日,法國巴黎工人、學生、市民發動了革命。在法國“二月革命”的影響下,德意誌西南部的巴伐利亞等地區陸續爆發了人民革命運動。慕尼黑發生了騷亂;維也納發生了武裝起義;柏林的示威群眾同政府軍隊展開了搏鬥。
為了鎮壓騷亂,馬克西米連二世派軍隊殺害了許多參加騷亂的平民。馬克西米連二世的殺人行為和在慕尼黑的騷亂,使李比希下決心永遠離開德國。
然而,這位科學家很快又放棄了這個念頭。因為慕尼黑的人民愛戴李比希,他講授的課受到所有人的讚賞,人民不願李比希離開他們。於是李比希留在了慕尼黑,他一邊向農民普及科學知識,同時還一邊教農民如何合理地使用土地。
在慕尼黑,恐怖的日子剛剛過後不幾天,李比希便被授予榮譽證書,他成為了慕尼黑的榮譽公民。
1860年,李比希當選為巴伐利亞科學院院長。這時,由於李比希在化學領域中的傑出貢獻,他已經聞名於整個歐洲了。幾乎在德國、英國、法國、瑞典、俄國以及其他許多國家中沒有哪一個科學學會、科學院和大學不把這位卓越的科學家選作他們的榮譽成員。
在慕尼黑,人們都對李比希表示出自己的盛情。其中,卡斯特納教授的妹妹莎羅塔·卡斯特納女士對李比希表現的盛情使他感到由衷的愉快。她常常在郊外的寓所裏舉行盛大的招待會,邀請一些最著名的學者們一起聚會。韋勒也曾經在業餘時間到她家裏去度假日,因此李比希在那裏常能與他的老朋友相會。
一次,在莎羅塔女士的招待會上李比希遇到了一位50年沒見麵的故交——申拜恩。這使得李比希又想起了50年前,兩個互相敵視的學生社團的成員並肩而坐卻又絕不交談的情景。但是兩個人都已經不再是年輕衝動的學生了。這時的申拜恩已經是一位頗有名氣的化學家和教育家了。他在1839年發現了臭氧,並和其他科學家合作,於1845年製得了火棉,1846年又製得了火棉膠。
共同的愛好和所投身的事業,把兩個曾經彼此將對方視作仇人的人又聯係到了一起。李比希十分珍視和敬重申拜恩在發現和探討臭氧方麵所做的研究工作,當即向申拜恩建議:由申拜恩在李比希的課上向學生們詳細地談談他發現臭氧的經過及臭氧的性質。
申拜恩教授給大學生們作的講演十分成功。從這以後,這兩位科學家屏棄前嫌,成為了好朋友。申拜恩常常從瑞士趕到慕尼黑來,以便參加李比希和韋勒舉辦的曆時數日的郊遊活動。在遊玩的過程中,這幾位科學家總是在愉快的氣氛中討論那些奠定現代化學基礎的許多具有偉大意義的發現。這種討論活動,一直持續到李比希的最後歲月。
李比希常常對別人說:“一個人應該從事創造性的活動,但是也應該善於休息。清新空氣——對人來說是一種真正的愉快。”
李比希的一生一直從事著具有偉大意義的創造性工作,到了這個時候,李比希已經感覺很累了,到了該好好休息的時候了。
冬天,李比希有時在院子裏披著暖和的毛毯,坐在皮製的安樂椅上曬太陽,呼吸新鮮的空氣,往往一呆就是幾個小時。
可是,1873年4月的一天,李比希不小心感冒了,醫生確診他患了嚴重的肺炎,這對於這位70歲的老人來說是致命的。
1873年夏天,中央教堂的風琴奏出了莊嚴肅穆的樂曲——世界著名的化學家李比希與世長辭了。
李比希的一生,從一開始就與化學結下了不解之緣。他把畢生的精力都貢獻給偉大的化學事業。從對雷酸的研究,到各種或簡單或複雜的有機物;從在實驗室中得出來的分析結果,到他的研究成果在農業生產中實際應用,無不傾注了他滿腔的熱情和過人的智慧。說李比希是一位偉大的化學家,不僅僅是因為他所得出的研究成果為人們在有機化學和農業化學領域指引了道路,更重要的是,他用自己的熱情和心血培養出更多的化學家,並且在他的身後不斷弘揚著他的精神,將化學科學推上了一層又一層更高的台階。
就讓今天的一代人,以至今後的每一代人都繼續投身到尤斯圖斯·李比希為之奮鬥終生的偉大事業中去,用自己的成就來告慰這位先去的科學家吧!
附:李比希生平大事記
1803年夏,誕生於塔姆斯塔德城;
1818年,發現雷酸;
1820年,進入波恩大學,學習化學;
1822年秋,到巴黎躲避政府的搜捕;
1823年6月23日,在法國科學院報告了對雷酸的研究成果;
1824年春,成為基森大學化學教授;
1826年5月,與亨利艾塔·莫頓豪爾結婚;
1828年12月,與弗裏德裏希·韋勒結識;
1831年,編輯出版《年鑒》;
1836年,開始研究農業化學;
1840年,《年鑒》更名為《化學及藥物學年鑒》;著作《有機化學在農業和生理學中的應用》出版;《化學在農業中的應用》出版;發明鉀肥;
1845年,被授予男爵稱號;
1846年前後,於慕尼黑大學任教;發明磷肥;
1860年,當選為巴伐利亞科學院院長;
1873年夏,病故。