书城科普上下而求索(科学知识大课堂)
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第16章 执着追求(7)

托马斯早年丧父,在法院担任小职员的时候,接受了夜校教育,后来成了一名牧师。他在夜校的化学课上,听到了贝塞麦炼钢法存在的问题。从此以后,他便开始孜孜不倦地钻研化学、冶金学等教科书,同时着手进行实验。他所进行的工作,就是想找到一种来源广、成本低的能够使铁水脱磷的材料。他通过化学分析发现,贝塞麦的炼钢方法之所以不能除磷,是由于在铁水处于1300摄氏度的情况下,氧气确实可以与磷发生氧化反应,生成五氧化二磷,但随着温度升高,达到1600摄氏度时,五氧化二磷又发生分解,这种磷又回到钢水里去,所以炼出来的钢因含磷高而变脆了。针对这一问题,他想出了一个办法,这就是在炉料中加入石灰,使铁水中的磷与碳酸钙发生反应,生成可以沉淀的碳酸磷。这样一来又发生了另外一个问题:转炉的内壁都是用一种酸性的耐火砖砌筑的,叫酸性炉衬。当加入碱性的石灰之后,由于酸与碱的中和作用,便产生了对酸性炉衬的腐蚀作用,使转炉的炉衬寿命大大缩短了,没等炼几炉钢,炉衬就破损了。这又该怎么办呢?经过探索,他终于找到了一种白云石作原料的耐火砖作炉衬。由于这是一种碱性的炉衬,冶炼时当加入石灰之后,就不再对炉衬发生腐蚀作用了。托马斯用这种办法圆满地解决了炼钢中的除磷问题。人们把托马斯发明的炼钢法叫作碱性转炉炼钢法,相应地把贝塞麦的炼钢法叫作酸性转炉炼钢法。由于有了这两种互为补充炼钢方法,使得几乎任何一种矿石都能用于炼钢了。从此,转炉炼钢技术就基本上完善了。

贝塞麦转炉炼钢法的推广应用,使钢产量大增,产生了大量的工业废钢。于是又出现了如何利用废钢铁的问题,因为转炉炼钢只能利用铁水作原料来炼钢。凡是有问题的地方,就有发明家在探索。1864年,法国人马丁在英籍德国人西门子兄弟的帮助下,终于用废钢铁和生铁作原料炼出了优质钢,创造了西门子—马丁平炉炼钢法。平炉炼钢可不像转炉那样冶炼时间很短,炼一炉平炉钢一般需要24小时,但由于一炉可以炼出上百吨钢水,所以产量仍然很高。在以后的相当时期内,它与转炉炼钢法并驾齐驱,在各国推广应用。

转炉炼钢法的完善,平炉炼钢法的问世,使人类稳步地进入了钢铁时代。在19世纪最后的30年内,钢铁工业迅速发展。1870年,全世界钢产量为51万吨,到1900年则跃至2783万吨,猛增了50倍。大量生产钢又促进了炼铁生产,冶炼生铁的高炉日益大型化,有了钢铁又促进了各种轧钢技术的发展。轧钢机则可以轧制出人们所需要的各种各样的钢材。这真是一石激起千重浪。钢铁的洪流最初正是由于贝塞麦转炉炼钢法的问世所引发的。廉价而又大量生产钢的方法的出现,更使许多工业奇迹从梦想变成现实。今天的人们仍然享用着钢铁带给人类的幸福。因此,人们不能忘记钢铁时代的开创者——贝塞麦。

贝塞麦在发明转炉炼钢法之后,一刻也没有止步,继续热衷于技术发明的活动。他一生共取得120余种专利特许权,其中绝大部分是在他完成转炉炼钢的发明之后搞出来的。鉴于他在技术发展中所做的贡献,因而被选为英国皇家学会会员。

贝塞麦作为一个富有的名人、杰出的发明家,度过了自己的晚年。1879年,他被英国国王授予爵位,1898年于伦敦逝世,终年86岁。

免疫先锋梅契尼可夫

每当你得了某种传染病的时候,你总是发热、头痛。如果你到医院去看病,医生首先要你去检查血液、尿液。

在化验室里,化验人员在你的耳垂上或手指上用针刺破皮肤,取出一点点血来化验。一般说,这种化验的内容,主要是检查你血液中白细胞(或白血球)的数目,另外,也要检查一下你的白细胞的种类。白细胞一般有单核细胞和多核细胞;多核细胞还分成嗜酸性、嗜中性和嗜碱性。当然,有时也要检查一下血液中红细胞的数目,偶尔还要查查其他项目,比如血小板什么的。

检查白细胞的目的,是为了了解你的身体对侵入体内的病原菌的反应。一般说,细菌侵入人体,人体就对它产生一些反应,以便消灭它们。其中最敏感的反应,就是白细胞的增加。白细胞是身体的“卫士”,它们具有吞噬的功能,能把病菌及其他有害的外来异物加以包围、吞噬,最终歼灭。这些细胞又称为吞噬细胞。吞噬细胞的多少反映出人体对外来侵袭的反应、抵抗能力和身体的状态。

人体这种吞噬细胞的功能,也表明人体抵抗疾病的能力,又称为免疫现象。当然,免疫现象很复杂,白细胞的吞噬作用只是其中的一项内容。

最早发现白细胞吞噬作用的,就是梅契尼可夫。

一个动物学家

梅契尼可夫,全名伊利亚·伊利奇·梅契尼可夫,1845年5月16日出生在俄国的乌克兰哈尔科夫州伊万诺夫村。父亲是帝国卫队中的一名官员,所以他幼年的家境不错。

少年时期的梅契尼可夫就很好学,并且喜欢动脑筋思考问题。凡有什么事,他都要问一个为什么,看个究竟。

17岁的时候,他已经修完中学课程,考入哈尔科夫大学,而且只用了两年的时间就读完了大学的课程。他发现,大学里的东西,不能满足他的求知感。

大约在这之前不久,伟大的生物进化论的奠基人达尔文已经发表了《物种的起源》一书。这个学说有力地批判了所谓“上帝创造人”的谬论。这本书对当时的科学界震动很大。梅契尼科夫当时对生物学很感兴趣。在围绕生物进化论这个大是大非的问题上,他是站在达尔文一边,坚决反对神创造人的唯心主义言论的。

就在这个领域里,梅契尼可夫专门研究生理学和胚胎学的问题,通过胚胎学的研究来说明生物的进化。20岁时,他研究了一些低等动物,包括蛔虫、乌贼鱼的发育问题,他很想通过这些研究,得到一些有助于说明生物进化的结论。

他的论文虽然还只能算是初出茅庐的作品,但在当时也产生了一定的影响。他的后一篇论文成为他获得硕士学位的论文。

随后,他再接再厉,继续对动物胚胎学进行研究。当时的研究对象是一种狭甲虫的胚胎,他认真地研究了它发育的过程,最后又写出了一篇相当精彩的论文,并因此而获得了博士的学位,这时,他才满23岁。

由于他的学习成绩优异,俄国公共教育部给他一笔奖学金。后来他到国外去深造。

他来到意大利的那不勒斯海滨动物实验室,在这里,他认识了柯瓦列夫斯基。他们在一起研究了胚胎学。研究的对象仍然是各式各样的无脊椎动物。

动物学教授

在意大利,梅契尼可夫研究胚胎的范围扩大了。他研究棘皮动物、腔肠动物以至于其他无脊椎动物。这个时候,他已经稍有名气,已是一名颇有影响的动物学家了。

当时,许多国家的大学、科学研究机构都慕名而来写信给他,答应用高薪聘请他去工作、去研究问题。

年轻的梅契尼可夫没有被金钱和名誉所迷惑。他惦念着自己的祖国,他觉得自己虽然有一些名气,但这应该用来为自己的祖国服务,为祖国效劳。

1867年,他由国外回到祖国,在敖德萨大学任讲师,专门攻研动物学,具体是研究比较胚胎学。

所谓比较胚胎学,就是研究各种动物胚胎发育的情况,通过比较,可以说明动物在进化历史上的血缘关系。例如,高等动物像猪、狗等脊椎动物,它们的胚胎也是从一个受精卵开始,逐渐分裂,不断分化,最后才发育成熟的。这一段发育历史,说明了高等动物也是从低等单细胞生物,一步一步地发展起来的。

不久,他来到当时俄国最大的城市圣彼得堡,在圣彼得堡大学当上动物学教授。这时候,他才25岁。

这期间,他又经常到国外访问,交流学术经验。他经常去意大利,访问过西西里岛上的梅辛那城,并在那里进行实验。

梅契尼可夫热爱的是他的祖国,他的性格刚直不阿,反对暴政。

有一次,在圣彼得堡大学讲课时,他曾经说:

“如果做皇帝的来搅乱学者们所进行的研究工作,那他就是自取灭亡”。

看来,他反对统治阶级干预自己的事业、干预神圣的科学研究。

当时,沙皇实行的是独裁的高压政策。对凡是不服从他的统治,有反对他的言论的人都进行迫害。梅契尼可夫的话传到了沙皇那里以后,沙皇勃然大怒,下令对他进行审查,甚至进行各种各样的迫害。

尽管梅契尼可夫热爱自己的祖国,愿意为她服务,愿意贡献自己的聪明才智,但是,在专制统治下,在沙皇的淫威的胁迫下,他感到十分痛苦。

他无法安心地工作,沙皇政府多方搜捕他。1882年,他被迫离开亲爱的祖国。他是化装成商人,含着热泪告别祖国、告别亲人的。

他再次来到意大利后,关起门来从事研究工作,他不问政事,一呆就是好几年,主要是继续他对胚胎学的研究。其间,他还到过巴黎。

在巴黎的时候,帝俄驻巴黎的使节奉命向他道歉,并希望他能回到俄国工作。

这时候,梅契尼可夫的声誉已经很大。他一直想念着祖国,想念着亲人。他决心回国,为自己的祖国服务。

可是,在他还未跨入祖国的大门时,有一条消息使他大为震惊。他的老母亲由于受不了沙皇政府的迫害,已经含冤死去了。不仅如此,他妹妹的一家,也因为他的缘故,而受到连累,受到迫害。

听到这些消息,梅契尼可夫忍无可忍,他改变自己的初衷,不再回俄国工作了。他又重新回到巴黎,并且在那里一直从事他的研究工作,直到1916年他逝去时也没能再看到自己的祖国一眼。

不迷信权威

早在敖德萨大学工作的时候,梅契尼可夫就开展了比较胚胎学的研究,他研究的对象包括低等的无脊椎动物,也有脊椎动物。

当时,比他年长的一些专家、教授在这方面已经做了不少工作。例如俄国著名的胚胎学家贝尔就已经研究了高等动物的胚胎学,他提出了一种“胚叶”的理论。认为高等动物的胚胎是从一个受精卵子开始,一分为二、二分为四的不断分裂下去,变成了一团多细胞的胚层。胚层后来分成3层,分别叫外胚层、中胚层和内胚层。这3个胚层继续发展下去,就分别发育成生物体的不同器官和组织。

胚层又称为胚叶。这就是“胚叶”的理论。

贝尔的胚叶理论是指高等脊椎动物而言的。梅契尼可夫研究比较解剖学,他想弄清楚贝尔的“胚叶”理论,对低等的无脊椎动物是不是同样适应呢?

当时,因为还没有人进行过这种工作,所以对贝尔的理论都深信不疑。

梅契尼可夫决定用低等动物做实验,他选择了头足类软体动物和昆虫这两种无脊椎动物做为实验的对象。

低等动物的生命力比较强,很容易被分裂、繁殖。经过梅契尼可夫认真深入的观察,他终于证实:贝尔的胚叶理论不仅是脊椎动物的胚胎发育原则,就是在昆虫、软体动物这些无脊椎动物身上,它们的发育同样经历着胚叶的发育阶段,其中外胚叶逐渐分化发育成动物的表皮层和神经系统;中胚层不断分化,变成许多小节,再分化成各种器官;而内胚层则最后分化成消化器官的内壁层。

换句话说,梅契尼可夫用实验证实,贝尔的胚叶理论既是说明高等动物胚胎发育的理论,它同样适用于低等动物的胚胎发育。

在同一时期,在胚胎学界还流行着另一种学说,叫做胚胎“二源论”,认为:多细胞的动物在胚胎时期,有两种不同的发育情况。一种是在胚胎体内有体腔的,另一种则是没有体腔的。这种学说在当时占统治地位,有很大的影响,大家都认为是正确的。

梅契尼可夫在研究胚胎的过程中,发现所有的胚胎都是同一个情况,并不像“二源论”所说的那样,有两种不同的发育情况。

但是,以前他没有专门研究这个问题,而仅仅是有点印象。搞科学研究,光凭印象可不行。

梅契尼可夫决定把这个问题弄清楚,他决定做实验来看个究竟。

在有脊椎动物,所有的胚胎都曾发展到有体腔的阶段,所以,主要的问题是弄清楚无脊椎动物是否有体腔发育上的不同。

他选择了两种动物,一种本身是有体腔的,一种则没有。他们分别是棘皮动物和栉水母,后者是没有体腔的。

他从最简单的单细胞开始,认真观察,一直到它们分别发育为成形的动物。每一个阶段他都有认真的记录,并且绘成图形。

经过这个比较研究,他终于得出结论:“二源论”的理论是错误的。动物在其胚胎发育的阶段,不管是高等的,还是比较低等的,都同样经历相似的发育阶段。尽管发育成熟的动物在形态上差异很大,甚至绝然不同,但它们在发育时的经历,基本上是同一个格局的。

梅契尼可夫这个研究,在很大程度上给予达尔文的生物进化论以重要的支持,说明动物不论高等还是低等,都有一个共同的祖先。

他就是这样,不迷信权威,敢于怀疑已有的、被认为理所当然的一些理论。他认为:理论是人们提出来的,可能是对的,也可能有错误,需要用实验来加以验证。

他同时也认识到,自己对已有的理论的怀疑,也同样有两种可能:一种是对的,另一种是错的。经过自己进行验证,可能得出正确的结果,即否定原来的假设或理论,提出新的学说和理论。当然,也可能得到负的结果,也就是说没有足够的证据来推翻原有的理论或学说,或者得出支持原来学说的结论。