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[物理史] 俄罗斯第一位现代科学家洛蒙诺索夫的诞生



(译自APS News ,2011年11月)

[物理史] 俄罗斯第一位现代科学家洛蒙诺索夫的诞生

洛蒙诺索夫 (Mikhail Lomonosov)

1711年11月19日,洛蒙诺索夫 (Mikhail Lomonosov) 出生在俄罗斯北部靠近阿干折 (Archangel) 一个相对自由的国家农民(即农奴)转渔民的家庭。为了追求发展机会,他19岁时只带着两本他最喜欢的书《文法学》(Grammatica ) 和《算术》(Arithmetica ) 逃离家。

洛蒙诺索夫花了5个星期,在冰天雪地和运载冷冻鱼的雪橇车队走了800哩,终于抵达莫斯科,在那裏,基于需要,他谎称自己是贵族之子,才得以进入斯帕斯基修道院的斯拉夫希腊拉丁语学院 (the Slavic-Greek-Latin Academy of the Spassky Monastery) 就读。虽然一天3戈比 (kopek) 的津贴只够半饱,但他仅花了4年即完成拉丁文、希腊文、古时教堂用的斯拉夫语、地理、历史、哲学和天主教教义问答等8年的课程。1736年,斯帕斯基修道院的斯拉夫希腊拉丁语学院有12名最优秀的学生进入圣彼得堡科学院 (Sankt Petersburg Academy of Sciences) 继续深造,他是其中之一。

1736年秋天,圣彼得堡科学院送洛蒙诺索夫到德国深造。在马堡大学 (the University of Marburg) 3年,他研习数学、化学、矿业、博物学、物理学、力学、水力学,并和知名、知识广博的科学家及哲学家,莱布尼兹 (Leibniz) 的主要弟子沃尔夫 (Christian Wolff) 学习人文学科。沃尔夫非常看重洛蒙诺索夫的能力。

洛蒙诺索夫于1739年在佛来堡 (Freiburg) 和汉可尔 (Johann Henckel) 研习矿业实务后,和伊丽莎白‧吉尔希 (Elizabeth Zilch) 结婚,之后于1741年回到俄罗斯。回国后,由于他有许多优秀的学习报告,定期从国外寄回国,还写了一首华丽的诗歌颂辞给安娜女皇,所以获得了圣彼得堡科学院物理副教授的职位。他是第一位出身本土的俄罗斯院士,1745年被选上,还出任院长室的专员之一,于1757年掌管所有科学及教育的活动与部门,至1765年4月15日过世为止。洛蒙诺索夫也被选为瑞典科学院 (1760年) 和圣彼得堡艺术学院 (1763年) 的荣誉院士,波隆纳 (Bologna) 科学院的院士。

圣彼得堡科学院于1724年,在莱布尼兹的建议下,由彼得大帝下令创立。虽然学院全由出生外国的科学家所掌控,但一开始即非常顺利,吸引了知名的科学家,例如白努利 (Daniel Bernoulli) 和欧拉 (Leonhard Euler)。

当洛蒙诺索夫从德国回国时,科学院由于经营不善,经费不稳定,所以几乎失去了所有才华之士,包括白努利和欧拉。洛蒙诺索夫激烈地与当时的情势对抗,试着让它回到彼得大帝所立下的规模。他挑战成功,增加了科学论文以俄文(除拉丁文和德文)发表的篇数,还坚持院士以俄文授课。结果,科学院的俄籍院士以及附属高等学校的实习教师和学生都显着增加。1755年,他在莫斯科创立了俄罗斯第一所大学,现在以他的名字命名。

这位俄罗斯启蒙运动时的巨人之博学本质可由他的书《完整着作》(Complete Works) 看出来:第1 – 4册有关物理学、化学和天文学;第5册有关矿物学、冶金学和地质学;第6册有关俄罗斯历史、经济和地理学;第7 – 8册有关哲学、诗和散文;第9 – 11册有关通信、书信和翻译。他洞察力的深度更是惊人,单是在自然科学方面就独自在俄罗斯第一国家实验室完成了4,000多个化学实验,支持所有在连续以太中物理和化学现象都基于质点力学的解释。他于1752年造了一个名词「物理化学」,认为绝对冷是指微粒停止直线和旋转的运动情况。

1756年,洛蒙诺索夫将置于密闭容器中,并无法与空气接触的铅板做实验,经加热后不会改变重量,来证明物质守恆律,比拉瓦节 (Lavoisier) 提出类似的结果早了17年;1744 – 1756年,基于最早有关电定量实验的研究结果─此实验相当危险,因为他的同事里奇曼 (Georg Richmann) 被球状闪电击中丧生,而洛蒙诺索夫自己也「奇蹟生还」─洛蒙诺索夫提出了大气电的原创理论,超越富兰克林的主张,并同时说明闪电和极光。1754年,为了找出将气象仪器和静电计送上天空的方法,他设计且製造出第一个可行的直升机模型。此模型使用两个螺旋桨,以相反方向旋转,补偿转矩,再经由钟錶弹簧提供动力,成功地将它轻轻举起。在1761年5月26日金星凌日期间,洛蒙诺索夫在初切和终切观测到金星四周一道明亮的日晕,发现了金星的大气层,他详尽说明其光学折射效应。他早赫歇耳 (Herschel) 30年,于1762年发明,且製造出一个实用的新型反射望远镜,其主透镜倾斜4度,因此能在侧边的目镜直接看到形成的影像;后来又在同一年,他发明了定星镜机制,可以只需倾斜前面的平面镜,不需倾斜整个40呎长的望远镜,即可用以追蹤星体。

在俄罗斯的科学史上,洛蒙诺索夫广泛被认为是最重要的科学家,然而,他在西方并不知名,因为在他那时代,他在例如文法、镶嵌艺术、尤其诗文方面的成就广泛、非凡,比他在自然哲学的研究方面更出色。他未广为人知还因为俄罗斯科学界在1800年代末期以前很弱,而他和西方 (除了欧拉外) 又缺乏私人的接触;另外一部份由于他相对短命的缘故。2011年,俄罗斯全国庆祝他300岁纪念。


原文刊载于物理双月刊2015年12月号37卷第6期,感谢杨信男教授同意授权刊载。

系列文章100篇已集结成册,由五南出版,书名为《物理奇才奇事》。


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