书城童书上下而求索(科学知识大课堂)
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第1章 艰苦奋斗(1)

范霍夫艰难成才

第一位荣获诺贝尔化学奖的范霍夫,是饱受磨难才登上这一领奖台的。

在莱茵河自东向西横贯荷兰流入北海的河口附近,有一个繁华的小镇鹿特丹。镇前的小岛横卧莱茵河上。范霍夫1852年8月20日就出生在这个岛上一个名叫米德尔哈尔尼斯的风景优美的村庄里。

到了上学的年龄,他的父亲、医学博士老范霍夫就把他送到当地有名的学校。进入中学后学校开设了物理和化学实验课,他立即对这些的神奇的实验产生了浓厚的兴趣。

一个阳光明媚的星期天下午,学校的霍克维尔先生在校园里散步,欣赏初春的美景。突然,他看见了实验室里有一个人影在晃动,于是便走进去看个究竟。啊,原来是小范霍夫在实验台前忙个不停。“喂!小伙子,你在干什么?”“我在蒸馏硝基苯。”小范霍夫头也没抬地回答,手也没停地仍旧忙碌着。“你从哪里进来的?”“我从窗户爬进来的。”“你这个调皮蛋,你违反了校规,我要把你送到校长那里去。”霍克维尔对他旁若无人、满不在乎的态度显然十分不满,对他大声吼道。小范霍夫这才发现来的是霍克维尔先生,脸色一下子被吓得苍白。

违反校规小范霍夫倒不在乎,他怕的是父亲知道这件事,更加反对他搞化学研究。原来,老范霍夫希望他不要研究化学,而要当一名律师。“把酒精灯吹灭,我们一起去找你的父亲,我要和他谈谈。”霍克维尔说。小范霍夫担心的事终于发生了。

老范霍夫知道此事后果然大为生气,他原想把儿子培养成为一个高尚的人,而现在他却迷上了“下三流”的化学,想成为一个人人都瞧不起的化学家,这简直是家庭的耻辱,大损于他有名望的家庭的声誉。出于对儿子前途的忧虑,他便开导儿子:“你的学习精神很好,但是你却不能终生从事化学。你应该明白,化学家不是一种职业,他连自己的生活都不能维持。

连药剂师都比化学家强,因为药剂师至少是一种职业。的确,化学在医学、生物学中也有用途,但化学本身却什么也不是。”“爸爸,化学方面也有一些伟大的成就,深奥的哲学不只是存在于书本之中,更来自于大自然。”小范霍夫并不服气。“不,我不能同意这一点,你这样比较是不恰当的。”父亲武断地结束这段不愉快的谈话。

小范霍夫想当一名化学家的事很快就传遍了全镇,引得议论纷纷。范霍夫遭到无数冷嘲热讽,舆论压得他几乎抬不起头来。

然而,小范霍夫认准了的事谁也阻挡不了,他的信条是“走自己的路,让别人说去吧!”他坚定的态度使他的父亲也不得不作出让步,虽然仍禁止他偷偷溜进学校实验室做实验,但却允许他在自己医疗室的一个房间内做实验。小范霍夫终于在这一抗争中取得了胜利,经受住了第一次磨难。莫尔认为:“人生中最困难者,莫过于选择。”小范霍夫正是战胜了选择的困难,才最终取得成功的。

那么为什么当时人们会瞧不起化学家呢?原来,在17世纪以前,科学被视为雕虫小技,科学家被视为不务正业的浪子。相对于天文学、物理学、生物学、数学来说,化学得到人们的承认更晚,直到19世纪中叶——有些国家甚至更晚,化学家才作为一种职业得到社会的认可。此前,如果有小孩说他长大要当化学家,必然会招致人们的轻视和嘲笑。

1874年,范霍夫在荷兰首都阿姆斯特丹的乌德勒大学获得博士学位。同年,年仅22岁的范霍夫提出了碳原子化学键的四面体立体结构学说,把当时公认的所有分子结构都是平面的概念,发展到立体的概念,由此开创了一门崭新的化学新学科——立体化学。但是,著名的俄国化学家勃洛赫得到这个消息后,不仅对这一新理论横加否定,而且还对范霍夫本人进行讽刺:“有个在乌德勒兽医学校任职的范霍夫博士,显然他的兴趣不是在搞精密化学研究。他认为,坐在飞马(也许是从兽医学校租来的)上比较舒服。在那里,他可以向世界就原子在宇宙空间中的分布高谈阔论。”由于传统的平面结构的概念和对年轻人的蔑视,年仅23岁的范霍夫经受了第二次磨难。

为什么勃洛赫会那么尖刻地讽刺范霍夫呢?除了他囿于分子结构都是平面的这一传统观念,不敢越雷池一步外,就是他是一位年高德劭的化学家。正如杨振宁所说:“当你老了,你就会变得越来越胆小……因为你一旦有了新思想,马上会想到一大堆永无止境的争论,而害怕前进。”看来,老年人如何“坚晚节于岁寒”(杨万里),在青年人身上吸取活力,和青年人如何在老年人身上吸取经验一样重要。

然而,科学的理论不是嘲笑就可以被否定的。在当年9月的范霍夫在那本小册子中提出碳的四面体结构以后仅两个月,法国化学家勒贝尔(1847~1930)也提出了相同的结构。其后1885年,德国化学家拜尔(1835~1917)又从他的张力学说中提出了类似的结构,1890年萨赫斯(1854~1911)和1918年德国摩尔(1873~1926)也从不同依据提出的无张力环学说,再次肯定了碳的四面体结构,并逐渐得到人们的承认。后来,经过许多化学家的努力,从1815年法国比奥(1774~1862)发现有机化合物旋光性开始的研究,使有机立体化学已成为不可缺少的重要化学分支。

1911年3月1日,范霍夫在柏林辞世。这位敢于战胜世俗观念、传统理论、历经磨难的化学家走完了自己奋斗的一生。

“任凭溺水三千,我只取一瓢饮。”范霍夫正是凭着这对化学“只取一瓢饮”的专注,做出了正确的抉择,冲破传统观念的牢笼,才一步步走向成功的。

从笨孩子到著名数学家

父教母诲

希尔伯特1862年1月23日生于东普鲁士首府哥尼斯堡一个乡村法官家庭。希尔伯特的祖父和父亲都是法官。两代人的法官生涯培养了这个家庭严谨、求实的传统。

希尔伯特的母亲是一个有知识有教养的女性。她很喜欢学习。虽然是一个没有社会职业的家庭主妇,可是她不仅懂得哲学、天文学,还对数学有很深的研究。她读书学习并不是为了谋职,而是出自个人的兴趣和爱好。长期对知识的追求,使她成为学识丰富和眼界开阔的人。

常言道:“父母是子女的第一任老师。”从希尔伯特出生起,父母就十分关注他的成长,注意采取各种形式对儿子进行教育。在家庭生活中,创造出崇尚知识、热爱科学的良好氛围。

这个家庭,不摆古玩字画,不养花鸟鱼虫,当着孩子不谈官论商,不讲钱财田产。然而,他们却购买书籍,谈论知识和知名科学家。在这样一个追求知识、崇尚学习的家庭中,希尔伯特受到的影响是,学习和思考是一种美德。当希尔伯特稍稍懂得一些道理时,父亲开始教育他,做人的基本原则应该是:守时、守信、守法、严谨、俭朴、勤奋。父亲的这些教诲,在希尔伯特一生的行为中都留下了明显的痕迹。

母亲崇敬康德、哥白尼等伟大的科学家,经常给希尔伯特讲述他们的故事。母亲并不满足于对儿子进行一般性的教诲,她还非常细致地观察儿子的思维特点,设法从儿子的行为中找到特长。希尔伯特上学之前,母亲就开始了对他的数学教育。在母亲的影响下,思维缓慢的希尔伯特竟然喜欢上了抽象、严谨而且枯燥的数学。

希尔伯特小时候的表现是令人失望的。他的语言能力很差,思维有些迟钝,反应能力也不及同龄的孩子。这对于一个天分很高且望子成龙的母亲来说,无疑是一个不小的打击。然而,当别人坦言希尔伯特愚笨的时候,这位母亲却坚信儿子智力发育正常,身心健康,只要启发得当,儿子一定能够成大器。她在教儿子学习时,明明知道别的孩子教一两遍就能掌握的知识,希尔伯特却需要教上三五遍才能掌握。然而,母亲并不认为这是笨,而是学习方法不当,还没有找到迅速掌握知识的方法,一旦找到了适合于他自己的方法,学习速度立刻就能提上来。正是这种坚定的信念,使这位母亲不仅把希尔伯特从笨孩子堆里拉了出来,还为世界培养了一位伟大的数学家。

笨拙少年

希尔伯特少年时代,按照当地的习惯,有条件的家庭,通常在孩子6岁时就送他们上学了。

希尔伯特满6周岁了。同龄的孩子都背起书包高高兴兴地上学了。希尔伯特看了眼红,他也要求上学。可是,父母没有同意。他们知道儿子智力不如其他孩子,如果急于送入学校,就可能害了他。同龄的孩子到一起必然产生竞争意识。在学习和知识的竞争中,智力发育较慢的希尔伯特显然是弱者。当他的理解力、反应能力和考试分数都比别人差时,即使老师和同学不嘲笑和责骂,一个有自尊心的孩子,也会感到羞愧和自卑。在这种压抑和自卑的心情下,对智力发育是不会有任何积极作用的。因此,父母亲没有急于把希尔伯特送进学校,而是在家对他进行启蒙教育。

希尔伯特已经7岁了,同龄的孩子该读二年级了。看着小伙伴们高高兴兴地离家去上学,希尔伯特又动心了。他吵着要去上学。然而,母亲没有立刻表态,而是找来了小学一年级课本,让希尔伯特读一读,算一算,还提出一些问题,让希尔伯特回答。测验结果表明,希尔伯特在数学能力方面,达到甚至超过了一年级的程度,而在语言能力和反应速度方面,还是比较缓慢。母亲觉得,思考问题很认真、反应又明显迟缓的特点,使希尔伯特暂时还不适应小学环境。在母亲的劝说下,希尔伯特同意再过一年再去上学。母亲的选择是正确的,这样做既可以给希尔伯特的智力发育留出充分的时间,又可以利用自己的才智在家中对孩子进行启蒙教育。

希尔伯特到了8岁才上小学,比一般孩子晚了两年。上学之后,他学习很吃力,除了数学之外,没有一科成绩突出。在语言、作文以及需要死记硬背的科目中,希尔伯特经常考试不及格。他还常因写不好作文被老师批评。为了不影响希尔伯特上学的积极性,母亲不得不替儿子写作文。

希尔伯特上学的学校是哥尼斯堡的名牌学校,教育方式死板,教学内容陈旧,没有自然学科,数学只占很小的部分,所设学科主要是为政治服务,诸如历史、宗教、哲学、语言、写作、神学等等,仅语言就有德语、希腊语、拉丁语等。这对于语言能力较差、记忆力不强而且对死记硬背很反感的希尔伯特来说,实在太为难了。希尔伯特常因为背不下老师规定的内容而烦恼。有几个淘气的学生,戏称希尔伯特为愚笨的“老学生”,因为他在班级里年龄最大,学习成绩却最差。

这个愚笨的老学生也有高兴的时候,这就是上数学课和回答数学问题时。上数学课时,希尔伯特就像变了一个人似的。老师刚把算题写在黑板上,希尔伯特就演算完了。在当时的数学条件下,数学课程不被重视,数学老师也不被人看重。可是,出了希尔伯特这样对数学感兴趣的学生,使老师很高兴。任课老师有时专门出一些数学难题让学生们比赛,看谁做出的多,想以此来刺激学生们学习数学的兴趣。这样的竞争最适合于希尔伯特。他可以充分显示自己的数学天赋。所以,每次数学竞赛,都能给希尔伯特带来愉快。由于老师的启发,热爱数学的学生多起来。他们遇到难题或者解不出的数学题,老师不在时,就向希尔伯特请教。这给希尔伯特带来了自信和荣誉。

读四年级时,班上来了俄籍犹太人闵可夫斯基三兄弟。他们都聪明过人。老师讲解的问题他们听一遍就能准确地记住。同学们不明白的问题,三兄弟都能解答。三兄弟成了班上的小老师。特别在数学问题上,有时老师讲不明白的问题,闵可夫斯基兄弟能讲明白。闵可夫斯基兄弟的到来,使希尔伯特在数学上的才能大为逊色。这使他很沮丧。他在学校抬不起头来,回到家中则闷闷不乐。

希尔伯特的父母及时发现了儿子的情绪变化,便和希尔伯特一起讨论学习中遇到的问题。他们使希尔伯特相信,虽然他在数学上暂时不如闵科夫斯基兄弟,可是,比别人还是强的;在其他学科上虽然暂时不如别人,然而,自己同自己比,还是进步很快的。他们告诉儿子,学习并不是为了比赛,而是为了自己掌握更多的知识,既然每一天的学习都能给自己带来收获,还有什么必要管别人说自己是聪明还是愚笨呢?父母在帮助希尔伯特恢复学习信心后,又帮助他找出自己的长处和短处,使其在学习过程中能够扬长避短,鼓起勇气战胜困难。在希尔伯特学习遇到挫折的时候,他总是能够从父母那里及时得到支持和鼓励。

有些家长听到自己的孩子议论希尔伯特,也跟着说,希尔伯特如何愚笨。每当听到这样的说词,父亲总是不屑一顾。而母亲则是很客气地说:“这孩子的头脑有些怪,和普通人不一样。虽然他记不住死板的概念,但却能够给大人讲解数学问题。究竟是愚笨还是天才,等长大了再看吧。”这种回答常令一些家长无话可说。

用适合自己的方法学习

在父母的鼓励和帮助下,希尔伯特自觉地认识到,他的记忆力不如聪明的同学,在反应能力和理解新概念的能力上也不如其他同学,但是,在计算能力和对问题理解的深度方面,却比一般人强得多。当一个新概念刚刚出现时,有些同学很快就记住并初步理解了,希尔伯特却要经过慢慢的思考和消化之后才能理解。而那些理解概念较快的同学,仅仅是一般性地复述老师讲过的内容,并不真正懂得这一概念的实质。希尔伯特虽然不能原原本本复述老师所讲的内容,但他通过自己的努力却可以弄懂概念的来龙去脉,掌握相互联系的概念、定理、定义间的逻辑关系。这样,在解题时他就能自如地运用这些概念。

当希尔伯特找到自己的弱点和长处之后,就寻找适合于自己的学习方法。他在学习中发现,数学课程既不需要死记硬背,又有很强的逻辑联系,这很适合于他。于是,在数学的学习中,他找到了自己,找到了一生最大的乐趣。而对于神学、语言、历史等课程,他实在没有什么兴趣。

数学老师注意到了希尔伯特的思维特点。他对别的老师说:“虽然大卫·希尔伯特对概念的理解似乎没有别人快,可是,一旦他承认自己理解了某一概念,那是他确实理解了。他对‘理解’的认识是,彻底把问题弄清楚,包括概念的逻辑证明和推论。他‘理解’的结果是,既能对概念作出解释和论证,又能用它们解答问题。这才叫作真正的‘理解’。而其他人所谓的‘理解’其实是一知半解。这种所谓的‘理解’这不如希尔伯特的‘不理解’。”老师的评价大大鼓舞了希尔伯特,使他看到了自己的长处,增强了自信。这也使其他同学对希尔伯特刮目相看。