(09)科技之谜-第12章

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的类似绿黄色蚜虫的害虫。这种害虫是附在嫁接用的葡萄枝条上从美国传去
的。葡萄酒是法国的名产，由于这种害虫的出现，葡萄大幅度减产，农民叫
苦连天。
　　　　　1876年，波尔多大学的植物学教授佩尔·马利·亚历克西·米亚卢德
　（1838～1902年）不忍目睹当地的这一惨状，抛弃了纯科学研究，开始研究
防止这种病虫害的方法。他把对这种病虫害有很强的抵抗力的美国葡萄作为
砧木，然后嫁接上欧洲的良种葡萄接穗，从而成功地减轻了灾害。
　　　　　然而，在葡蚜传入的同时传进的病害（也叫露菌病）却开始蔓延开来，
这是由一种霉菌引起的葡萄病害。
　　　　　1882年10月的一天，米亚卢德经过波尔多附近葡萄园中的甬道。只见
一望无际的葡萄树由于露菌病而枯萎了，米亚卢德心里非常难过。但是他发
现了奇怪的现象，靠甬道的葡萄都没有染上病，生长得很茂密。这一行葡萄
为了防止过路的人偷吃而喷上了波尔多液。这种溶液是由硫酸铜和石灰混合
而成的，看上去成绿色，似乎有毒，走过的人害怕葡萄上有毒，谁也不敢摘。
　　　　　米亚卢德感到不解。他突然想起是否是因为波尔多液有防止露菌病和霉
菌繁殖的效力呢？他回到大学后便立即着手研究。
　　　　　经过三年的艰苦努力，他找到了波尔多液防止露菌病的霉菌繁殖的原
因。即在波尔多液中，硫酸铜溶解后产生了铜离子，这种铜离子能够防碍露
菌病霉菌孢子发育，因此，霉菌就不能繁殖。
　　　　　在那一段时间里，露菌病的流行暂时被控制住了。但到1885年再次开始
蔓延开来。为此，米亚卢德开始了大规模的实验。他把一个大葡萄园一分为
二，一半喷洒波尔多溶液，而另一半什么也不喷洒。不久，没经喷洒处理的
葡萄染上了露菌病，而喷洒了波尔多液的葡萄几乎都没有染病。
　　　　　法国的葡萄栽培家们立即采用了波尔多液，从而减轻了露菌病害。消息
传开，波尔多液不仅为欧洲，而且为全世界所使用，收到了非常大的效果。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　维生素的发现
　　　　　日本、中国、东南亚等常食大米的地区，很早以前就有一种叫做脚气的
疾病。患上这种病，脚会浮肿，没有力气。如果病情加重，会不能走路，也
会因心力衰竭而引起死亡。将别是19世纪后半叶，大米加工机械化，食用精
米的人多起来，脚气病患者迅速增加了。
　　　　　1882年，从东京到新西兰的日本军舰“成骁号”，在272天的航海中，
有169人患了脚气病，25人死亡。1884年，军舰“筑波号”走同一条航线时，
海军军医大监高木兼宽把乘员的伙食改为近似西餐，让乘员多食用面粉、蔬
菜和肉类。这次在287天的航海中，只出现了14名脚气病患者，没有人死亡。
由于很好地利用了这一经验，大大减轻了脚气病对日本海军的威胁。但脚气
到底是怎样引起的？其原因尚不清楚。
　　　　　在荷属东印度　（今天的印度尼西亚）殖民地军中服役的荷兰军医克里斯
琴·爱克曼　（1858～1930年），从1890年起被分配到巴塔维亚　（现在的雅
加达）陆军医院新设立的脚气病研究所工作。一天，他发现医院养鸡场的鸡
突然得了病。这些鸡的脚无力，不能行走，表现出的症状同脚气病完全一样。
他非常感兴趣，对鸡作了仔细观察。然而，在这期间，这些鸡的病又好了。
　　　　　爱克曼非常吃惊，进行了调查，经过调查，他才明白：开始时，饲养员
用医院的精米喂鸡，在此期间鸡得了脚气病，后来，饲养员换了人，新来的
饲养员认为，用给病人吃的精米喂鸡太可惜，于是他把精米换成了糙米。这
样一来，鸡的脚气病便好了。为了慎重起见，爱克曼又进行实验，证实了这
个事实。
　　　　　爱克曼想，人的脚气是否也是这个原因。引起的呢？为此，他对荷属东印
度的100多个监狱作了统计，看犯人中有多少人患了脚气。调查后，他发现，
在只给吃糙米的监狱中，每10000名囚犯中，脚气患者只有一人，而在吃精
米的囚犯中，则有3900人之多。由此，他完全弄清楚了精米同脚气的关系。
　　　　　显然，在糙米中有一种能防止患脚气的什么东西，而在精米中没有。也
就是说，这种东西存在于糠皮中。但是，为了彻底找出这种未知的物质却花
费了很长的时间（1910和1911，铃木梅太郎和卡西米尔·芬克分别发现了这
种物质）。芬克把这种物质叫做维生素。以此为开端，人们发现了多种维生
素，为人类的健康做出了巨大的贡献。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　青霉素的发明
　　　　伦敦的桑特梅利医院附属医学校教授亚历山大·弗莱明　（1881～1955
年）早就为发明一种能杀死病原菌的药物而反复进行研究。1928年，他作为
研究材料，培养了从病人的脓中提取出来的葡萄球菌，他把掺有菌饵的果子
冻放进玻璃平皿，培养葡萄球菌。细菌大量繁殖起来，很多菌聚集在一起的
群落密密麻麻地出现在果子冻上。
　　　　但是，弗莱明发现了一个意外的现象。平皿里，有一个地方沾上了绿色
的霉，开始向四周蔓延。霉的孢子总是漂浮在空气中，因此，在培养细菌中，
要特别注意不让霉混进平皿。尽管如此，稍不注意，霉就会混进去，夺走为
细菌准备的营养，迅速繁殖起来。这样的事情经常发生。一出现这样的事情，
培养就告失败，必须从头做起。
　　　　　弗莱明感到不顺心，想把平皿中的东西倒掉。但是，他偶然注意到，青
霉周围没有一个细菌群落，空着的空间形成了一个圆圈。弗莱明想，这或许
是因为这种霉产生了特别的物质，而这种物质向四周蔓延，阻止了细菌的生
长和繁殖吧。他把掺进去的霉作为宝贵材料，着手研究。霉被称作青霉属真
菌，是一个珍贵的种类。他重新培养纯霉，并且证实这种霉妨碍各种细菌的
生长和繁殖。
　　　　微生物之间也存在着生存竞争，别特是在土壤里，有着数不胜数的微生
物，它们之间不断进行着你死我活的斗争。这种霉在长期的进化过程中，具
备了产生杀死其他细菌物质的本领。
　　　　　弗莱明想，能不能把这种物质从霉中提取出来，用来杀死进入人体的病
原菌呢？因此，他在肉汤里培养了这种霉，把含有霉的肉汤倒在培养的细菌
群落上，细菌群落都死了。于是，他了解到，霉产生的有效物质可以溶解在
肉汤里。他给这种有效物质命名为青霉素。
　　　　还需要提纯青霉素，但弗莱明没有取得成功。过了十年，牛津大学教授
霍厄德·弗洛里和他的助手恩斯特·廷终于成功地从肉汤中分离出了青霉素。
青霉素挽救了无数病人的生命。同时，他也是后来产生和利用很多抗生物质
的起点。青霉素的发明完全是偶然掺进霉孢子的结果，也是弗莱明目光锐利，
没有忽视这种现象的结果。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　焦油变染料
　　　　奎宁是一种特效药，可以说它对治疗疟疾有奇迹般的疗效。但它只能从
南美产的奎宁树树皮中提取，因此，在欧洲很贵。
　　　　　威廉·柏琴（1838～1907年）14岁时进入伦敦皇家化学学校学习。他很
聪明，也很用功，因此，很受从德国到该校任校长的奥古斯特·霍夫曼（1818～
1892年）的器重，从一年级时候起，就让他兼作自己的实验室助手。柏琴在
向霍夫曼学习的过程中，认识到天然物质能在实验室里人为地创造出来，因
此，他想自己动手制造奎宁。他认为，如果能够成功合成人造奎宁，那将降
低奎宁的价格，会对人类有很大帮助，自己也能成为富翁。
　　　　柏琴就在自己家里的顶楼上搞了一个简易的实验室，进行研究工作。1856
年，他利用复活节放假的机会，开始实验合成奎宁。他发现从焦油中提取出
来的几种物质的分子式与奎宁的分子式极其相似，因此，他想把这些物质作
各种化学处理，使之成为奎宁。但是，搞来搞去也没有成功。
　　　　　最后，他把从焦油里提取出来的苯制成苯胺，再在苯胺里加进重铬酸钾，
使之氧化，出现了肮脏的黑色沉淀物。他以为又失败了，想倒掉，但是，他
偶尔把生成物溶解在酒精里，却产生了鲜艳的紫色溶液，这使他大吃一惊。
把布浸进溶液，立刻染上了鲜艳的紫色，即使用肥皂洗，在太阳底下晒，也
不褪色。
　　　　柏琴想：“奎宁没制成，或者能制成染料吧。”于是，他把染成紫色的
绢作为标本，送给一家大染料公司。公司答复说：“确实是一种新的优质染
料。”　18岁的少年柏琴高兴得手舞足蹈。
　　　　　同年暑假，柏琴研究出了这种染料的工业制法，获得了专利。1857年，
他离开学校，从父亲和哥哥那里取得资本，建了一座工厂，生产这种新染料
出售。他给这种染料起名为茂布。
　　　　　开始，在技术上有各种难题，而且，让保守的印染业者采用新染料也很
困难。但年青的柏琴以他的努力和热情克服了这些困难。该他走运，当时紫
色衣服从巴黎传到英国，风行一时。茂布非常畅销，柏琴才20多岁，就成了
百万富翁。
　　　　　以茂布为开端，以焦油为出发点的合成染料工业取得了重大发展，抛弃
了木兰和茜草等天然染料。这也是今天的塑料工业和化学纤维工业的开端。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　“梦”的启示
　　　　德国的化学家弗里德里希·奥古斯特·凯库勒（1829～1896年），有在
似睡非睡的状态下作梦的习惯，有两个梦竟成了重大发现的开端。
　　　　　19世纪中叶，化学家们给各种元素分配表示其结合能力的数字，即原子
价，并用短线，亦即化合价加以表示。这在当时成了一股风。比如说，氢具
有一个化合价，氧具有两个化合价，氮具有三个化合价，碳具有四个化合价。
而且，各自伸出手，以手握手的形式组成化合物。比如说，一个氧和两个氢
结合成水，一个碳和四个氢结合成甲烷。
　　　　　但是，碳和氢组成的化合物种类相当多，碳原子和氢原子往往分别由几
个到几十个结合在一起。这些碳原子和氢原子是怎样结合在一起的呢？当时
还不太清楚。举一个简单的例子说，乙烷是由两个碳原子和六个氢原子组成
的，但是，碳的原子价合计为八个，氢为六个，所以，双方对不上。
　　　　　凯库勒得到了解开这个谜的启发。事情是这样的，1854年，凯库勒作为
讲师被派往伦敦。一天晚上，他去朋友家玩。回来的路上，坐在最后一班双
层蒸汽公共汽车上层。在车上，他昏昏欲睡，作起梦来。大原子和小原子在
他眼前跳跃。渐渐地大原子聚集起来，连成一条链子，只在一端附着小原子。
在乘务员的报站声中，他突然醒来，一个清晰的想法在他脑海里形成了。即：
碳水化合物的结构是，碳原子互相结合，形成了一个长链，而氢原子附在上
面。这种碳水化合物被称为链式化合物。
　　　　　但是，这种理论也解释不了由六个碳原了和六个氢原子组成的苯那样的
化合物。1865年的一个晚上，凯库勒在家里写教材。心情不大好，因此，坐
在椅子上烤火，昏昏欲睡，又作起梦来。梦中，原子开始在他眼前跳跃。而
这次，原子连成一串，像一条蛇，一会弯曲，一会翻蜷。但是，突然，一条
蛇咬住自己的尾巴形成了一个环，滴溜滴溜地转了起来。凯库勒像被电击了
似地陡然醒来。
　　　　　当天晚上，他通宵未眠，经过深思熟虑，终于确立了苯是由六个碳原子
结合在一起，形成六角形的环状结构的理论。这个环是难以打破的，有这样
环的化合物被称为芳香族化合物。
　　　　　根据凯库勒的结构理论，可以把很多碳氢化合物整理、分类得一清二楚。
而且，以苯为出发点，很多重要的芳香族化合物都可以合成了。这些都是从
梦的启发中取得的成果。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　落在火炉上的橡胶导致了重大发明
　　　　　　“如果你在路上看到头戴胶皮帽，身披胶皮风衣，内着胶皮背心，下穿
胶皮裤子，脚登胶皮鞋，手拎胶皮钱包　（里面没有一文钱）的人，那他一定
是古德伊尔。”
　　　　　1840年前后，美国康涅狄格州新黑文的居民是这样嘲笑古德伊尔的。确
实，查尔斯·古德伊尔（1800～1860年）中了橡胶迷。他一生都很贫穷，生
活困苦不堪，因为还不起借债而几次坐牢。但他却终生热衷于研究橡胶的制
法和改良质量的方法，从未间断过。
　　　　　橡胶是生长在南美的橡胶树的树液收集起来凝结而成的。刚开始时，橡
胶只是用来做橡皮。但是，1823年，美国的麦金托什把橡胶徐在布上，做成
雨布后，橡胶的水密性和气密性引起了人们的注意。但是，橡胶有很大的缺
点，夏天在高温下溶化，粘糊糊的，而冬天却又硬梆梆的。要使橡胶实用化，
首先必须克服这种缺点。
　　　　　古德伊尔从1830年前后起，开始研究改良橡胶的质量问题。他想出了一
种办法，即把氧化镁掺入橡胶，然后用石灰水煮，使橡胶表面光滑，但这种
办法未能实际应用。接着，他发现了用硝酸煮橡胶，可以消除其粘性的方法。
他在纽约成立了公司，用这种橡胶制造台布和围裙等，但在1836年的金融恐
慌中破产了。
　　　　　1837年，古德伊尔回到他的故乡新黑文，认识了纳撒尼尔·海沃德。海
沃德想出了在橡胶表面撒上硫磺粉末，然后拿到太阳底下晒，以改变橡胶质
量的方法，获得了专利。古德伊尔买下了他的专利权，合资生产政府征购的
橡胶邮袋，但又失败了。
　　　　　1839年，他把橡胶、硫磺和松节油精掺在一起用坩埚煮。他手里捏着坩
埚耳和朋友谈话，谈着谈着，忘记了手里的坩埚，一打手势，橡胶块从坩埚
里飞了出来，落在烧得通红的炉子上。若是普通的橡胶，遇热就会熔化流下
来，然而这块橡胶却没有溶化，逐渐烧焦了。
　　　　　古德伊尔的脑海里立刻闪现出一个念头，在橡胶里加进适当的硫磺，用
适当的时间进行适当的加热，就一定能得到不发粘的胶皮。他又反复进行实
验和研究，终于确立了橡胶加硫的制造法。
　　　　　这构成了后来整个橡胶工业发展的基础。但是，这个发明几乎没有给古
德伊尔本人带来任何好处。据说，他终生都和他人侵犯其专利权作斗争，而
死时只留下了20万美元的债务。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　在寻找铝的过程中得到碳化物
　　　　　1886年，美国的查尔斯·梅钦·霍尔（1863～1914年）和法国的鲍尔·路
易·艾尔（1863～1914年）分别独立地发现了把冰晶石掺入氧化铝进行熔化
电解的方法，从而使铝进入大量生产阶段。在此以前，铝的价格高得大体上
同贵金属相等。为此，世界的发明家都在拼命努力，想找到生产铝的简便方
法，这样能赚大钱。
　　　　　在美国北卡罗莱纳州的木棉工厂工作的詹姆斯·穆尔黑德就是其中的一
个。自称为加拿大的发明家T·L·威尔逊向他谈了这样一些使他爱听的事情。
威尔逊说，如果像炼铁那样，把木炭掺入氧化铝中加以高温，就会还原成金
属铝。但是，这需要比炼铁高得多的温度，不能用熔矿炉，而必须用电炉。
　　　　　穆尔黑德听信了这番话，出钱成立了一个公司，由威