法拉第在皇家学院工作非常勤奋,并很快掌握了实验技术,成为戴维的得力助手。戴维一生中有过许多重大发现,但就像他后来所说:“我一生中最伟大的发现,是法拉第。”
1813年lO月到1815年3月,法拉第跟随戴维途经法国、意大利、瑞士等地,有机会会见了当时许多知名的科学家并参观了他们的实验室,这使他的眼界大开,他把这次旅行看作是一所“社会大学”。
1815年,法拉第回到英国,开始进行科学研究,并显露出了惊人的才干,成果累累。1816年,他首次在《科学季刊》上发表了他的第一篇科学论文《多斯加尼本生石灰的分析》。1817年到1818年,他发表了17篇化学分析方面的论文,其论文涉及的面很广。1820年,他把化学分析用于社会和生活方面。1821年,法拉第任皇家学院实验室总监和代理实验室主任,并开始进行电和磁的研究。
1821年4月的一天,沃拉斯顿教授对戴维说:两个金属碗中间夹一根导线,通上电流,然后拿一根磁棒移近导线,导线就会绕着自己的轴转起来。戴维很热心地帮沃拉斯顿安装好仪器来做实验,但实验没有成功。
当两个科学家正在讨论的时候,法拉第来到实验室。法拉第早就对电十分感兴趣,他整天忙于化学实验,反而把电的研究搁在一边。戴维和沃拉斯顿的讨论,像火星落在干柴上引起了他的兴趣,法拉第又重新研究起电来了。
一次他在一个玻璃缸中央立上一根磁棒,缸里倒上水银,露出一个磁极。用铜丝捆在软木上放到水银的缸里,导线一头接在磁棒的一极,另一端通过铜线再与磁棒的另一极相接,接通电源后,导线开始移动了。
当时谁能想到,这竟是世界上第一个马达。法拉第的试验是电磁学上的一个重要的突破。法拉第报告了自己的实验结果并详细说明它和沃拉斯顿的电磁转动实验的不同之处。
1821年的圣诞节,大家都忙着过节,法拉第又做了一个电磁转动的实验。这次他是让通电导线在地球产生的磁场里转动。一根导线通上电转了起来,把电池正负极掉换过来,导线又反转起来。
沃拉斯顿看了实验大加赞赏,他称赞了这位勤奋的青年。此前有许多关于法拉第剽窃沃拉斯顿成果的传言,至此也就销声匿迹了。法拉第又开始去研究合金钢、玻璃、氯气……
1825年2月7日,法拉第被任命为皇家学院实验室主任。1833年,他在皇家学院获得教授的头衔,那时他已经43岁。戴维和沃拉斯顿去世后,法拉第又重新研究电磁学。
1831年lO月17日,磁转变成电的试验成功了,法拉第把这种磁棒运动在线圈内所感应出来的电流叫“磁电”,为了同“伏打电感应”区别开来,他把这种感应称为“磁电感应”。接着他根据电磁感应原理制造出世界上第一台发电机。有了它和变压器,电就可以大量地产生出来,电从此就从科学家的实验室走向了工厂、农村和每一个家庭。
法拉第拒绝了各种有丰厚报酬的商业性技术研究,潜心钻研试验。皇家学院院长诺森伯兰公爵去世后,学院理事会请法拉第出来当院长。一个没有受过正规教育按周拿工资的实验助手,经过半个世纪的不懈努力,终于登上科学的顶峰,现在可以当上皇家学院院长,这将在科学史上传为佳话,但是法拉第谢绝了这一邀请。
法拉第避开荣誉,荣誉却紧紧盯住他。每有一次重大发现后,国内外的大学、学会和科学学会就纷纷给他颁发荣誉奖状、奖章和学位,他把这些荣誉证书统统放在盒子里。盒子里还有一张法拉第自己写的证书:“在这些成绩记录和重要事件中,我谨记下一件事的日子,作为荣誉和幸福的源泉,这件事的重要性远远超过其他——我们是1821年6月12日结婚的。”
1858年,英国维多利亚女王赐给法拉第汉普顿宫的一所房子。1867年8月25日,法拉第坐在书房的一把椅子上,安详地停止了呼吸。如果他同意,他会被安葬在威斯敏斯特大教堂公墓,和牛顿相邻,但他坚持要像普通人一样安葬在海格特公墓。
在法拉第的一生中,他用可操作的、可重复的实验演示来解释科学原理的能力是无与伦比的。他可能是世界上最杰出的实验天才,他对于大自然统一性的坚定信念帮助他确立了电和磁之间的新的联系,并导致他对各种物质的电磁性进行研究。他创造了许多至今仍普遍采用的电子学术语,变压器、电动机和发电机以及场物理,都起源于他具有开拓性的科学研究。
法拉第进入皇家学院实验室以后,心里只有工作,由于爱情需要花费大量的时间和精力,所以他暗下决心,拒爱神于千里之外他曾在笔记本上写过一首长诗,列数爱情的几十餐“罪状”然而,就在法拉第写下这篇声讨爱情的“檄文”不久,爱神偷偷地对他发起了进攻,向他“劝降”,1818年,法拉第在教堂里认识了老银匠巴纳德,一来二去,便和银匠的全家人交了朋友,尤其和巴纳德的长子爱德华结为至交。第二年夏天,法拉第无意中把笔记本拿给爱德华看。爱德华看到了那首声讨爱情的诗,笑得前仰后合,还半真半假地把法拉第嘲讽了一通。回到家里,爱德华悄悄地把法拉第的古怪想法告诉了年方20岁的妹妹萨拉。对法拉第抱有好感的萨拉勇敢地向法拉第索要他所写的诗。手忙脚乱的法拉第,硬着头皮连夜在笔记本上赶写了一首新诗,“……希望将来我能改变,用行动来改正我的错误……”
1820年7月5日,法拉第果真直言不讳地向萨拉求爱了一法拉第终于做了爱神的俘虏。历史证明,他做对了。婚后,萨拉成了法拉第的贤内助。她无微不至地照顾着丈夫的身体,完全消除了他的后顾之忧,让池毫无牵挂地投身科学研究,并最终取得了成功。
他是第一真正了解细菌的人,这个留着山羊胡子的小个子男人在带给人类健康的同时,自己却付出了病痛的代价。
人类健康的功臣
——法国生物学家巴斯德
路易斯·巴斯德于1822年12月27日,生于法国多尔镇的一个普通工人家庭。祖上世代都是农奴,他的父亲原是一个没有受过教育的士兵,复员后在一家制革厂当制革匠。母亲虽然也没有受过教育,但她是一位勤劳而富于思想的女人。巴斯德的父母痛感自己小时候家境贫困、无力上学之苦,决心要让儿子接受教育,培养他成为一个有用的人。他们节衣缩食甚至不惜举债让巴斯德上完小学后又支持他到巴黎上中学。
少年时代的巴斯德曾认为词典中最重要的三个词是“意志”、“工作”和“成功”,并立志要在这三块基石上建立起成功的金字塔。他在给妹妹们的一封信中说,“立志是一件很重要的事情,因为行动和工作总是紧随着意志的,而工作差不多总是由成功做伴的。这三者,工作、意志和成功,使人们不虚度一生。”
1843年,巴斯德以第四名的优异成绩考入巴黎高等师范学院,攻读化学。在校期间,巴斯德虽曾半工半读,每天两小时外出任教,但他以少有的勤奋,出色地完成了各门学习课程。尤其是他的实验能力出类拔萃。巴斯德读了德拉福斯教授的结晶学著作后,对结晶学特别感兴趣,决心在这门新兴学科中作进一步研究。有关结晶学的实验如提炼纯磷,是一件既费力气又花时间的麻烦事,许多同学都视若畏途。巴斯德却很有耐心,他买了一堆骨头,把它们烧成灰,再经过一系列繁杂的处理,终于得到60克纯磷。这件事在同学中产生了很大反响,大家都十分钦佩巴斯德顽强的毅力。
1856年夏天,巴斯德在里尔城大学任教。用甜菜糖制酒是当地重要的地方工业,但当时在制酒过程中却经常发生一件怪事:本来香醇芬芳的酒突然都变成了一种带酸牛奶味的东西,酒厂老板们因此蒙受了巨大损失。于是,他们请大名鼎鼎的化学家巴斯德帮助解决这个问题。
巴斯德明知这是一个难题,但他没有推辞,立即开始了工作。他每天到一家工厂去调查研究,并在显微镜下一次又一次地仔细观察发酵过程,对变酸和未变酸的酒反复进行比较,最后他得出了一个重要结论:发酵的真正原因是一种肉眼看不见的微生物在起作用。不同种类的微生物所产生的酒质各不相同,酒变酸实际上是一种灰白色的杆状微生物作祟的结果。巴斯德把这种微生物称为乳酸杆菌。
问题的症结找到后,巴斯德进而研究起消灭使酒变质的乳酸杆菌的方法。通过许多次的试验他发现,当把酒加温到55℃时,可杀死酒中的乳酸杆菌而酒质不受影响,如果此时密封保存,则酒可在相当时期内不变质发酸。巴斯德的方法挽救了里尔的酿酒业,以后这个方法被称为“巴斯德消毒法”,广泛应用于医学、酿酒等食品工业中,直到现在还在使用。
1865年,巴斯德受农业部委托,动身去法国南部亚来斯蚕区,开始研究蚕病。尽管巴斯德对蚕病一窍不通,甚至从来还未看到过一条蚕,但巴斯德还是毅然挑起了这一重担。他一方面查阅大量资料,学习有关知识;一方面详细地进行实地考察和实验室检查。他用显微镜仔细地检查了蚕的各个发育阶段,再分别把一只只病蚕和健康蚕加水磨成糊汁,各吸上一滴放在玻璃片上,用显微镜观察比较。在当时简陋的显微镜下,在外行看来是一片混沌的显微世界里,有各种形状的蚕组织细胞碎片,以及形形色色的微生物,使人如坠云雾中,不仅茫然找不到头绪,而且看久了两眼酸痛难忍。可是巴斯德却对这数不清的样品认真细致地进行观察、分析和比较,从1865年到1870年,通过五年的辛勤工作,终于找到了使蚕患病的细菌,证明疾病主要发生于蛹期,病蛹化成的蛾必然产生带病的卵。要治蚕病,只有一只只地观察产卵后的雌蛾,把有病的雌蛾连同其卵一起烧掉,把健康的蛾卵保存下来留作蚕种,以切断蚕病的传染途径。就这样,巴斯德以他的检种新法,成功地挽救了处于危机中的法国养蚕业。
巴斯德在解决了酒变酸和蚕病问题之后,已经是一位闻名遐迩的大科学家了。但他并不自满,遵循着自己提出的“不要在已成事业上停留”的格言,又把目光瞄准了新的研究领域。
他从酒变酸和蚕病都由微生物所致,联想到威胁千百万人生命的狂犬病、斑疹伤寒、霍乱、产褥热以及禽畜的瘟疫等,可能也都是由微生物引起的。他决心弄清这一点,并找出征服这些病魔的方法。
在乌尔姆大街那所小小的实验室里,他把自己的智慧倾注到与狂犬病的斗争之中。狂犬病是一种死亡率极高的疾病,在当时的医学史上还不曾有过一位狂犬病患者幸存下来。巴斯德推想,假如能够将狂犬病毒的毒性大大减弱,就可以当做防疫菌苗使用,促使人体产生对致命的狂犬病毒的抵抗力。
他冒着生命危险,用一支玻璃管从一只疯狗嘴里吸取唾液,然后将这种唾液注射到兔子身上。当这只兔子染上狂犬病而狂怒发作的时候,他又抽出兔子的脊髓——因为脊髓是狂犬病毒侵蚀的主要目标。然后,他将这些脊髓挂起来晒干,希望以此将病毒的毒性减弱到一定程度。动物实验证明,他的推断完全正确。晒了十四天的脊髓制成的乳剂即使再注射到动物体内,也不能使其患狂犬病了。它们的确产生了对这种疫病的免疫力。
这种乳剂也能够使人产生同样的免疫力吗?1885年7月6日,巴斯德得到了回答这一关键性问题的机会。一个9岁的小男孩约瑟夫·米斯特被一条疯狗咬了十四下,当然也就注定要死了。巴斯德打算给这位病儿使用由他制成的狂犬病疫苗。但他知道,如果失败了,医学界的敌人将会指控他为杀人犯。
巴斯德怀着焦虑的心情,将用晒过十四天的兔子脊髓制成的疫苗注射到病儿身上。第二天又注射了晒了十三天的毒性较大的疫苗。这样,所用疫苗的毒性依次增大。最后,他用前一天才死的一只兔子的脊髓制成疫苗给病儿注射。结果正如巴斯德所希望的那样,孩子的抵抗力日见增强。末了,他将必使人致死的狂犬病毒直接注射到孩子身上,孩子毫无反应。病儿终于得救了。
这一振奋人心的消息一经传开,被疯狗等狂兽咬伤的人们带着伤痕纷纷前来求救,乌尔姆大街上这家小实验室被挤得水泄不通。病人中有十九位俄国农民,两周之前,他们被一只疯狼咬伤。他们来巴黎时,只会一个法语词“巴斯德”。由于他们受伤时间太久、感染过重,能救活他们的希望十分渺茫。然而,巴斯德还是尽了自己的最大努力。结果十九人中竟有十六人得救。
以往还从来没有一项研究成果能够令公众为之如此倾倒。一场募捐运动在全世界展开,以帮助巴斯德建立自己的研究院。小学生们送来一个个铜板,意大利米兰的一家报纸向读者收募了一千二百美元,俄国沙皇亚历山大三世寄来了两万美元,巴西皇帝及土耳其苏丹也都赞助了资金。一幢规模巨大的砖结构建筑在迪托大街拔地而起——后来那条大街根据巴斯德最卓越的学生之一的名字改名为鲁克斯大夫大街。1888年11月14日,大楼落成。法国总统及其他知名人士出席了庆祝仪式。巴斯德在致辞时激动得热泪纵横、哽咽难语,最后只好由他儿子代读。
在这巨大成功的背后,巴斯德所付出的艰辛劳动是难以形容的。特别是在巴斯德全力以赴地研究蚕病并取得很大进展的时候,个人生活中却接连遭到沉重的打击。1865年,慈爱的父亲逝世,一年后爱女夭折,儿子在战争中饱受苦难,另外还受一些人的造谣诽谤。但他仍拼命工作,每天工作达18小时,他说:“只有工作才能使我忘却无限的悲痛。”1868年lO月,他突发脑溢血,以致半身不遂,但他病危时仍念念不忘研究工作,病情稍有好转,又立即恢复工作。
如今的巴斯德学院尽管已经成了一个庞大、繁忙的机构,但还是能够寻觅到它早年的印迹。学院里的草坪上耸立着一尊小男孩的铜像,他就是第一个患狂犬病的得救者、后来终生为巴斯德学院看大门的约瑟夫·米斯特。学院内巴斯德的住所仍然保留着巴斯德去世时的样子,他的仪器和实验记录都陈列在玻璃匣内。路易斯·巴斯德被誉为“人类编年史上的传奇人物”。他所创建的巴斯德学院堪称人类历史上的一大奇迹。