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科学发现的故事
巴斯德(Pasteur,Louis)于1822年12月27日生于法国汝拉省的多尔,他的父亲是拿破仑军队的一名退伍军人,是个以制革为业的硝皮匠。1847年,巴斯德毕业于巴黎师范学院,毕业后,他从事化学研究,研究酒石酸盐的晶体,发现这些晶体并不完全相同,它们有隐蔽的不对称性,一些结晶是另一些结晶的镜像,正如左手和右手那样的关系。他在晶体研究方面的成就,对立体化学起到了决定性的推动作用。后来,人们发现,巴斯德在采取制备结晶的方法时是很幸运的,要得到分离的两种结晶,必须用一种特殊的方法,而巴斯德完全出于偶然,而采用了这种特殊方法,在他之后也很少有人能像他那样制出大的不对称结晶来。这正如巴斯德所说,“机遇偏爱有准备的头脑”。
巴斯德一举成名,他接到许多教授聘任书,并成为荣誉勋位团的成员。他虽然在化学方面成名,但使他彪炳史册的却是他在微生物学方面的巨大成就。
1854年9月,法国教育部委任巴斯德为里尔工学院院长兼化学系主任,在那里,他对酒精工业发生了兴趣,而制作酒精的一道重要工序就是发酵。当时里尔一家酒精制造工厂遇到技术问题,请求巴斯德帮助研究发酵过程,巴斯德深入工厂考察,把各种甜菜根汁和发酵中的液体带回实验室观察。经过多次实验,他发现,发酵液里有一种比酵母菌小得多的球状小体,它长大后就是酵母菌。
过了不久,在菌体上长出芽体,芽体长大后脱落,又成为新的球状小体,在这循环不断的过程中,e68a84e8a2ade799bee5baa6e997aee7ad94336甜菜根汁就“发酵”了。巴斯德继续研究,弄清发酵时所产生的酒精和二氧化碳气体都是酵母使糖分解得来的。这个过程即使在没有氧的条件下也能发生,他认为发酵就是酵母的无氧呼吸并控制它们的生活条件,这是酿酒的关键环节。
巴斯德弄清了发酵的奥秘,从此开始,巴斯德终于成为一位伟大的微生物学家,成了微生物学的奠基人。
当时,法国的啤酒业在欧洲是很有名的,但啤酒常常会变酸,整桶的芳香可口啤酒,变成了酸得让人咧嘴的粘液,只得倒掉,这使酒商叫苦不迭,有的甚至因此而破产。1865年,里尔一家酿酒厂厂主请求巴斯德帮助治治啤酒的病,看看能否加进一种化学药品来阻止啤酒变酸。
巴斯德答应研究这个问题,他在显微镜下观察,发现未变质的陈年葡萄酒和啤酒,其液体中有一种圆球状的酵母细胞,当葡萄酒和啤酒变酸后,酒液里有一根根细棍似的乳酸杆菌,就是这种“坏蛋”在营养丰富的啤酒里繁殖,使啤酒“生病”。他把封闭的酒瓶放在铁丝篮子里,泡在水里加热到不同的温度,试图即杀死了乳酸杆菌,而又不把啤酒煮坏,经过反复多次的试验,他终于找到了一个简便有效的方法:只要把酒放在摄氏五六十度的环境里,保持半小时,就可杀死酒里的乳酸杆菌,这就是著名的“巴氏消毒法”,这个方法至今仍在使用,市场上出售的消毒牛奶就是用这种办法消毒的。
当时,啤酒厂厂主不相信巴斯德的这种办法,巴斯德不急不恼,他对一些样品加热,另一些不加热,告诉厂主耐心地待上几个月,结果呢,经过加热的样品打开后酒味纯正,而没有加热的已经酸了。
巴斯德成了法国传奇般的人物时,法国南部的养蚕业正面临一场危机,一种病疫造成蚕的大量死亡,使南方的丝调工业遭到严重打击,人们又向巴斯德求援,巴斯德的老师杜马也鼓励他挑起这副担子。
“但是我从来没有和蚕打过交道啊!”巴斯德没有把握地说。
“这岂不是更妙吗?”老师杜马鼓励他说。
巴斯德想到法国每年因蚕病要损失1亿法郎时,他不再犹豫了,作为一名科学家,有责任拯救濒于毁灭的法国的蚕业。巴斯德接受了农业部长的委派,于1865年只身前往法国南部的蚕业灾区阿莱。
蚕得的是一种神秘的怪病,让人看了心里非常不舒服,一只只病蚕常常抬着头,伸出有脚像猫爪似的要抓人;蚕身上长满棕黑的斑点,就像粘了一身胡椒粉。多数人称这种病为“胡椒病”,得了病的蚕,有的孵化出来不久就死了,有的挣扎着活到第3龄、4龄后也挺不住了,最终难逃一死。极少数的蚕结成茧子,可钻出来的蚕蛾却残缺不全,它们的后代也是病蚕。当地的养蚕人想尽了一切办法,仍然治不好蚕病。
巴斯德用显微镜观察,发现一种很小的、椭圆形的棕色微粒,是它感染一丝蚕以及饲养丝蚕的桑叶,巴斯德强调所有被感染的蚕及污染了的食物必须毁掉,必须用键康的丝蚕从头做起。为了证明“胡椒病”的传染性,他把桑叶刷上这种致病的微粒,健康的蚕吃了,立刻染上病。他还指出,放在蚕架上面格子里的蚕的病原体,可通过落下的蚕粪传染给下面格子里的蚕。
巴斯德还发现蚕的另一种疾病——肠管病。造成这种蚕病的细菌,寄生在蚕的肠管里,它使整条蚕发黑而死,尸体像气囊一样软,很容易腐烂。
巴斯德告诉人们消灭蚕病的方法很简单,通过检查淘汰病蛾,遏止病害的蔓延,不用病蛾的卵来孵蚕。这个办法挽救了法国的养蚕业。
巴斯德一生发明很多,对生物科学和医学作出了杰出的贡献。一次偶然的机遇,使他找到了片服鸡霍的灵丹妙药。
鸡霍乱是一种传播迅速的瘟疫,来势异常凶猛,家庭饲养的鸡一旦染上鸡霍乱就会成批死亡。有时,人们看到有的鸡刚才还在四处觅食,过一会儿却忽然两腿发抖,随后便倒了下去,挣扎几下便一命呜呼了。有的农妇晚上在关鸡窝时,还在庆幸地看到鸡都死光了,横七竖八地躺在窝里。1880年,法国农村流行着可怕的鸡霍乱,巴斯德决心片服这种瘟疫。
为了弄清鸡霍乱的病因,巴斯德从培养纯粹的鸡霍乱细菌作为突破口,他试用了好多种培养液,他断定鸡肠是鸡霍乱病菌最适合的繁殖环境,传染的媒介则是鸡的粪便。他经过多次实验,但都失败了。茫然无序中,他只得放松一下,停下研究工作,休息了一段时间。
休息几天以后,巴斯德又开始了研究实验,这时,他们发现“新大陆”了。他用陈旧培养液给鸡接种,鸡却未受感染,好像这种霍乱菌对鸡失去了作用。这是怎么回事呢?巴斯德顺藤摸瓜,终于发现,因空气中氧气的作用,霍乱菌的毒性便日渐减弱。于是,他把几天的、1个月的、2个月和3个月的菌液,分别注入健康的鸡体,做一组对比实验,鸡的死亡率分别是100%、80%、50%和10%。如果用更久的菌液注射,鸡虽然也得病,便却不会死亡。事情并未到此结束,他另用新鲜菌液给同一批鸡再次接种,使他惊奇的是,几乎所有接种过陈旧菌液的鸡都安然无恙,而未接种过陈旧菌液的鸡却死得净光。实践证明,凡是注射过低毒性的菌液的鸡,再给它注入毒睡足以致死的鸡霍乱菌,它也具有抵抗力,病势轻微,甚至毫无影响。
预防鸡霍乱的方法找到了!巴斯德从这一偶然的发现中,导致了他对减弱病免疫法原理的确认,使他产生从事制造抗炭疽的疫苗的设想。虽然在他这前英国医生琴纳发明牛痘接种法,但有意识地培养制造成功免疫疫苗,并广泛应用于预防多种疾病,巴斯德堪称第一人。
“意志、工作、成功,是人生的三大要素。意志将为你打开事业的大门;工作是入室的路径;这条路径的尽头,有个成功来庆贺你努力的结果……只要有坚强的意志,努力的工作,必定有成功的那一天”,这是巴斯德关于成功的一段至理名言。
一天,他一边喝茶,一边看着那一动一动的壶盖。他看看炉子上的壶又看看手中的杯子,突然灵感来了:茶水要凉,倒在杯里;蒸汽要冷,何不也把它从汽缸里也“倒”出来呢?
这样想着,瓦特立即设计了一个和汽缸分开的冷凝器,这下热效率提高了三倍,用的煤只有原来的四分之一。这关键的地方一突破,瓦特顿然觉得前程光明。他又到大学里向布莱克教授请教了一些理论问题,教授又介绍他认识了发明镗床的威尔金技师,这位技师立即用镗炮筒的方法制了汽缸和活塞,解决了那个最头疼的漏气问题。
一个皮革商喜欢钓鱼,他经常去的地方是纽芬兰渔场。有一年冬天的一个早晨,皮革商又来到了这个渔场。也许是因为头天晚上下过大雪,那天天气很冷,飕飕的风刮在脸上像刀割一样。皮革商费了很大的力气才在结冰的海上凿了个洞,然后开始钓鱼。他看到一个很有意思的现象:钓的鱼一放到冰上很快就冻得硬邦邦的了,而且只要冰不融化,鱼过个三五天也不变味。难道食物结冰就可以保鲜?皮革商这样问自己。他开始了试验。经过多次探索,他发现不仅鱼类在冰冻条件下可以保鲜,其他食物,比如牛肉、蔬菜都可以这样做。他决定制造冰冻的机器。
有关于科学家发明、发现的小故事:
一、雷达
在一九四七年一月号的英国奋勉杂志上,有个科学家发表了一篇很搞笑的文本,给我们解释蝙蝠在黑暗中如何指导自己飞行,不论如何黑暗,如何狭窄的地方,绝不碰壁,这是什么原因?它怎样明白前面有无障碍呢?
关于这事有两位美国生物学家格利芬和迦朗包在一九四○年已经证明,蝙蝠能够避免碰撞,是藉一种天然雷达,但是是声波代替电磁波,在原理方面完全相仿。从蝙蝠口中发出一种频率极高的声波,超过人类听觉范围以外。
二位科学家用一种特制的电力设备,在蝙蝠飞行时,将它所发的高频率声波记录出来。这种声波碰到墙上,必然折回,它的耳膜就能分辨障碍物的距离远近,而向适宜方向飞去。蝙蝠传输声波也像雷达一样,都是相距极短的时间而且极有规则。
并且每只蝙蝠,有其固有的频率,这样蝙蝠可分清自己的声音,不至发生扰乱。因这缘故,蝙蝠飞行之时,常是张口,假如你将它口紧闭,它便失去指挥作用,假如堵上它的耳朵,便要撞到墙上,无法飞行。这个搞笑的实验,道破了它的秘密。
二、富兰克林
1752年6月的一天,美国费城郊区,乌云密布,电闪雷鸣,在一块宽阔的草地上,有一老一少两个人正兴致勃勃地在那里放风筝。突然,一道闪电劈开云层,在天空划了一个“之”字,接着一声雷响,雨点就倾泻下来了。7a64e58685e5aeb9366只见老者大声喊道:“威廉,站到那边的草房里去,拉紧风筝线。”
这时,闪电一道亮过一道,雷鸣一声高过一声。突然威廉大叫:“爸爸,快看!”老者顺着儿子指的方向一看,只见那拉紧的麻绳,本来是光溜溜的,突然怒发冲冠,那些细纤维一根一根都直竖起来了。他高兴地喊道:“天电引来了!”他一边嘱咐儿子小心,一边用手慢慢接近接在麻绳上的那把铜钥匙。
突然他象被谁推了一把似地,跌到在地上,浑身发麻。他顾不得疼痛,一骨碌从地上爬起来,将带来的莱顿瓶接在铜钥匙上。这莱顿瓶里果然有了电,而且还放出了电火花,原来天电和地电是一个样子!他和儿子如获至宝似地将莱顿瓶抱回了家。
这捕获天电的人就是富兰克林和他的儿子威廉。富兰克林不仅是一位伟大的科学家,还是一位杰出的政治家和外交家,他是《独立宣言》的发起人之一,是美国第一任驻外大使。
三、阿基米德
阿基米德出生在叙拉古的贵族家庭,父亲是位天文学家。在父亲的影响下,阿斯米德从小热爱学习,善于思考,喜欢辩论。长大后飘洋过海到埃及的山历山大里亚求学。他向当时著名的科学家欧几里德的学生柯农学习哲学、数学、天文学、物理学等知识,最后通古博今,掌握了丰富的希腊文化遗产。
在亚历山大里亚求学期间,他经常到尼罗河畔散步,在久旱不雨的季节,他看到农人吃力地一桶一桶地把水从尼罗河提上来浇地,他便创造了一种螺旋提水器,通过螺杆的旋转把水从河里取上来,省了农人很大力气。它不仅沿用到今天,而且也是当代用于水中和空中的一切螺旋推进器的原始雏形。
四、诺贝尔
诺贝尔的父亲是一位颇有才干的发明家,倾心于化学研究,尤其喜欢研究炸药。受父亲的影响,诺贝尔从小就表现出顽强勇敢的性格,他经常和父亲一起去实验炸药。多年随父亲研究炸药的经历,也使他的兴趣很快转到应用化学方面。他开始了对硝化甘油的研究。
这是一个充满危险和牺牲的艰苦历程。
死亡时刻都在陪伴着他。在一次进行炸药实验时发生了爆炸事件,实验室被炸的无影无踪,5个助手全部牺牲,连他弟弟也未能幸免。这次惊人的爆炸事故,使诺贝尔的父亲受到了十分沉重的打击,没有多久就去世了。
他的邻居们出于恐惧,也纷纷向政府控告诺贝尔,此后,政府不准诺贝尔在市内进行实验。
但是诺贝尔百折不挠,他把实验室搬到市郊湖中的一艘船上继续实验。
经过长期的研究,他终于发现了一种非常容易引起爆炸的物质--雷酸汞,他用雷酸汞做成炸药的引爆物,成功地解决了炸药的引爆问题,这就是雷管的发明。它是诺贝尔科学道路上的一次重大突破。
五、巴普洛夫
小时候,巴甫洛夫和他的弟弟一起挖种苹果树的坑,坑已经挖好了,父亲一看,说位置不对,重新再挖。弟弟放下铁锨不干了,而巴甫洛夫却又挖了起来,手上磨了血泡也不管,一直到把坑挖好,种上苹果树才歇手。
后来,巴甫洛夫成为生理学家,成天在实验室里研究狗的条件反应。他常常用自己的工资去买实验用的狗。在解剖狗时,一干就是四、五个小时。他非常细心地数着从玻璃管中流出来的狗的唾液,详细地记录在笔记本上。一位新来的助手数了一会儿,就感到单调、厌倦。
而巴甫洛夫却郑重地对他说: "如果科学需要,就数他十年、二十年!"巴甫洛夫在八十七岁高龄时,得了肝炎,后又患肺炎,但他仍在做"科学的苦工"。他还为自己作为一个科学家没有完全尽到对人类的义务感到十分遗憾。