化学研究与其他科学创造活动一样是极其复杂的创新活动。纵观化学史 上各类化学人才的成长之路,可以发现他们大多具有用功、勤勉、鲜明的目 的感、全神贯注和坚持不懈以及遭受逆境难挫等基本的特征。
一、高度的事业心和进取心 科学工作者具有强烈的事业心,才能迸发火样的科研热情,充分调动智力因素,产生惊人的毅力,以坚韧不拔的精神从事科学创造。同样,科学工 作者的强烈进取心则可激发与维持科学工作者的创新意识,增强科学工作者 个人与集体的成就感与荣誉感。化学人才对化学科学的热爱以及为化学献身 的精神是强烈的事业心和进取心的具体体现。诺贝尔化学奖获得者、捷克化 学家海洛夫斯基(J.Heyrovsky)热爱化学科学,终生孜孜不倦地从事化学研 究事业,创立、发展了极谱学这一化学的新领域。居里夫人终生致力于镭的 研究,为镭化学及放射性治疗癌症奠定了基础。可她自己却因为长期受放射 线的侵害而死于恶性贫血。她为科学献身的精神来源于强烈的事业心和进取 心。俄国化学家门捷列夫 18 岁时患了肺结核,在接受治疗的同时,他仍然坚 持学习,并以优异的成绩从高等师范学校毕业。患病后,医生曾预言他顶多 只能再活 8—10 个月,可他却以惊人的毅力战胜了病魔,活到了 73 岁的高龄, 从而能够在化学领域里从事了长达 50 年的学术研究,发现了举世闻名的元素 周期律。这与他对化学的浓厚兴趣以及发展化学理论的强烈的事业心和进取 心是分不开的。
二、勤奋努力和百折不挠
古今中外,科学家创造的成功都是勤奋的结晶。单是勤奋不一定使科学 创造成功,而科学创造成功却一定离不开勤奋。科学创造是艰苦的、长期的 创造性劳动。勤奋使科学工作者的创造力不断积累、不断强化。勤奋使科学 工作者创造力在一定时期产生飞跃,表现为创造力的效应,产生科研成果。 同样,在科学创造的过程中,也需要坚韧不拔的坚强意志、百折不挠的进取 精神。因为科学创造是在未知领域里开拓新路,寻求对自然之谜的解答。而 “大自然是如此扑塑迷离,真理是如此深藏不露,事实是如此煞费苦心,原 因是如此闪烁不明,精力是如此难以持久,皆可使因失望而不复振奋者逡巡 不前。”①所以,没有坚韧不拔的坚强意志、百折不挠的开拓精神,要获得创 造的成功也是不可能的。纵观化学史上新理论、新发明的诞生,无一不与化 学人才的勤奋努力的工作、百折不挠的开拓精神紧密联系在一起。门捷列夫 说:“天才是百分之一的灵感、百分之九十九的血汗。”这是他一生学术生 涯的深刻体会。门捷列夫元素周期律的最初提出到完善一共花费了近 20 年时 间。居里和居里夫人在研究放射性元素时,其工作条件非常艰苦。有人参观 了他们的实验室之后说,看那景象,竟是一所既类似马厩,又宛如马铃薯窑 的房子,十分简陋。他们就是在这样艰苦的条件下,艰苦奋斗,日夜奋战, 结果花了 45 个月的时间才从几吨沥清铀矿中提炼出一克镭。英国著名生物化 学家托德(A.R.Todd)十五年如一日,辛辛苦苦、兢兢业业地深入研究核苷 酸和核苷酸辅酶,在经历了无数的失败与挫折之后,最终取得了优异成绩并 荣获 1957 年度诺贝尔化学奖。高分子化学理论今天已经获得了科学界的广泛①
P.B.梅达沃:《寄语青年科学工作者》,科学出版社,1987 年版,第 7 页。
承认,但是高分子化学理论的形成却经历了漫长而又艰难的里程。①德国高分 子化学家施陶丁格(H.Standinger)从本世纪 20 年代开始研究高分子化合 物。当他在有关论文中第一次使用“高分子”这个术语后,他的这个“虚幻 莫测”的见解曾引起许多自然科学家的强烈反对。他们认为高分子根本不存 在。为了给高分子化合物的存在提供理论依据,施陶丁格虚怀若谷,勇猛无 畏,力排众议,继续进行深入细致的研究。经过多年勤奋工作和不懈的努力, 终于奠定了高分子化学的理论基础,开创了高分子化学的新时代。
智力因素在科学研究中占有重要地位。但如果只是智商高、天资好而不 从事创造性活动,或从事创造性活动而没有勤奋努力的工作和坚韧不拔的意 志,也仍然不会有创造力的积累与飞跃,从而就不可能取得科学创造的成功。 相反,即使天资差些的人,只要有了勤奋,也能不断地使创造力积累,在一 定的条件下使创造力发生飞跃,也可获得科学创造的成功。
三、丰富的想象力和勇于创新的精神 在科学创造中,观察力、记忆力、思维能力使科学工作者获得信息。在错综复杂的信息面前,丰富的想象力使科学创造活动能够“思接千载”、“视 域万里”,打破时间与空间的限制,使科学工作者的智力展翅高飞,开阔视 野,看到前所未见的新天地。正如英国物理学家丁达尔(J.Tyndall)所说: “有了精确的实验和观测作为研究的依据,想象力便成为自然科学理论的设 计师。”①在科学创造中,想象力渗透到观察记忆、思维、操作中去。英国化 学家普利斯特列曾说到想象力渗透到科学创造中的作用。他说,“每个实验 都倾向于证实某个假说,而后者无非就是关于某种自然现象的条件和原因的 猜测。最有发明才干、最精明的实验家(就最广意义说)是这样的人,他们 充分发挥自己奔放的想象,在风马牛不相及的概念之间寻找联系。即使这些 对疏远的概念进行的比较是粗略的、不现实的,它们也还是会给别人作出重 大的发现提供幸运的机会,而审慎、迟钝且又胆怯的‘智者’对这种发现甚 至都不敢去想。”②化学上的许多新发现和发明都离不开化学人才的丰富的想 象力和对未知世界勇于探索的精神。
近代化学之父、英国化学家道尔顿富于建设性的想象力形成了原子理论。恩格斯在他的遗稿《自然辩证法》中说“化学中的新时代是随着原子论 开始的”这一论断,高度赞扬了道尔顿丰富的想象力和深刻的洞察力。以天 才化学家而闻名于世的戴维(H.Davy)特别富有想象力,碱金属的发现、碱 土金属及硼元素的分离等都是他丰富的想象力和勇于创新精神的具体体现。 德国化学家凯库勒终生致力于探索有机化学的未知领域。在奠定有机化 学理论基础、提出革新的有机化学的碳四价学说和链状结合假说以及苯结构 假说方面都是他丰富想象力和勇于探索的结晶。他叙述了他坐在桌前写作他 的化学教程教科书时怎样想象出了苯结构式:“但事情进行得不顺利,我的心想着别的事情。我把坐椅转向炉边,进入半睡眠状态。原子在我眼前飞动: 长长的队伍,变化多姿,靠近了,连结起来了,一个个扭结着、回旋着,像 蛇一样。看,那是什么?一条蛇咬住了自己的尾巴,在我眼前轻蔑地旋转。 我如从电掣中惊醒。那晚我为这个假说的结果工作了整夜。 先生们,让①
H.Morawez :Angew,Chem.Int.Et.Engl.[26]93—97(1987)。
① W.I.B.贝弗里奇:《科学研究的艺术》,科学出版社,1979 年版,第 59 页。
② 周昌忠:《科学研究的方法》,福建人民出版社,1983 年版,第 173 页。
我们学会做梦吧!”① 四、强烈的好奇心 英国著名科学家贝弗里奇说:“也许,对于研究人员来说,最基本的两条品格是对科学的热爱和难以满足的好奇心。”②当爱因斯坦誉满全球时,他 却说:“我并没有什么特殊的才能,我只不过是喜欢寻根问底地追究问题罢 了。”③对科学的热爱使科学家终生致力于科学研究,在艰苦的探索中百折不 回。好奇心则激发科学家对科学的热爱和兴趣,促使科学工作者思索问题、 寻求问题的解答,从而推动创造性思维与创造性想象的进行,结果就产生了 新的发现和发明。对科学工作作出贡献的科学家不仅具有强烈的好奇心,而 且他们的好奇心永远满足不了。一个好奇心满足了,新的好奇心又产生了。 化学史上作出重要贡献的化学人才大多具有对自然之谜永不枯竭的好奇心。
20 世纪卓越的美国物理化学家朗格缪尔(I.Langmuir)①从小就对自然 现象怀有强烈的好奇心。早在三岁时就常常向父母亲提出诸如“水为什么会 沸腾?”“水为什么会结冰?”等类问题。童年的经历养成了朗格缪尔对自 然的强烈好奇心、敏锐的观察力和详细记录各种经历的良好习惯,为他在化 学领域中作出卓越的贡献打下了坚实的基础。
德国著名化学家奥斯特瓦尔德在“如何成为化学家”②的演讲中将他成功 的主要原因归结于从少年时代起对自然现象的强烈好奇和勇于探索的精神。 孩提时代,他就和他的伙伴们详细考察家附近一条小河中的一切,并广泛讨 论各种自然现象和每一个新发现。当他燃放烟花后,就思考烟花如何制作的 问题,并按照做烟花的旧书上的说明亲自动手制作。正是这些有趣的探索进 一步激发了他的强烈的好奇心,将他的兴趣转到化学实验上来。
五、具有创造性的实验能力
化学是以实验为基础的科学,化学上的每一个新的发现和发明几乎都与 一定的化学实验紧密相关。化学史上卓有成就的化学人才大都经历过良好的 实验技能的基本训练,并具有创造性设计实验的能力。
德国化学家李比希①在少年时期就十分向往化学这门科学。平时他喜欢观察锻铁、铸造、染布技术和肥皂厂的生产工艺。在市场上,他观看小商贩为 孩子们制造摔炮,并学会其制备方法。他的父亲从图书馆借来的化学书,他 总是如饥似渴地全部读完,并做了许多书上描述的实验。后来他父亲又送他 去乡村药铺当学徒,希望他成为药剂师,可他早已具备了那些药剂师应有的 化学知识和实验技能。在埃尔兰根大学就读的 10 个月中,他的大部分时间用 于化学研究与实验。后来他又四处游学、遍访名师,在著名化学家盖·吕萨 克的指导下度过了几个月的学习、研究生活。正是这样的经历给了李比希良 好的实验技能的训练,为他的研究生涯中创造性地设计实验奠定了基础。
美国物理化学家朗格缪尔从小就喜欢动手做实验。6 岁时曾和哥哥一起 在家中的地下室建了一个小工场。12 岁时又在哥哥的帮助下建了一个小实验① F.A.Kekul:T.Benfey (Translator),J.ChemicalEducation,35,22(1965)。
② W.I.B.贝弗里奇:《科学研究的艺术》,科学出版社,1979 年版,第 143 页。
③ 《爱因斯坦文集》,第三卷,商务印书馆,1979 年版,第 391 页。
① 《化学通报》,1983 年,第 3 期,第 57 页。
② W.Ostwald:J.ChemicalEducation,(12),606—608(1953)。
① [日]原光雄著:《近代化学的奠基者》,科学出版社,1989 年版,第 142—149 页。
室。在实验室中他做了许多实验。正是从这里开始,他步入了硕果累累的科 学研究生涯,在半个世纪中单独或与别人合作发表了 200 多篇研究论文和报 告,获得了 63 项专利。
德国实验有机化学权威拜耳(A·von Baeyer)②从小就对自然现象感兴 趣。9 岁开始使用中学的化学课本做实验。1900 年,在靛蓝合成的历史的演 讲大会上,他回忆了这个时期:“我将永远不会忘记在我 13 岁生日的那天, 我用两个达勒(Thaler,德国古时货币名称)从药房买到了一大块靛蓝,当 我握在手中时我是多么的高兴啊,怀着崇敬的心情我闻到了邻硝基苯酚的芳 香,而紧接着的工作就是按维勒(W?hler)的《有机化学概要》一书中的方 法将染料转变成靛红。”正是从童年开始对化学实验的热爱,拜耳成了实验 有机化学的权威。
②
R.Huisgen:Angew.Chem Int.Ed.Engl.[25]297—311(1986)。