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第11章 《趣味地球化学》

一、概述

阿·费尔斯曼是前苏联一位才华横溢、知识渊博、思想敏锐、成就卓著并富有开拓创造精神的天才学者,他的一生是在刻苦勤奋、追求真理的探索中度过的。这位创立地球化学的先驱者和奠基人,不仅是杰出的矿物学家、地理学家,也是位出类拔萃的科普作家。《趣味地球化学》是他的代表著作,自1948年问世以来,风靡全球,曾被翻译成多国语言,在世界各地家喻户晓。它征服了各个阶层的读者,鼓舞和引导世界各地的青少年走上了探索地球奥秘的征途。作为历史上真正意义的经典科普名作,《趣味地球化学》是世界上弥足珍贵的文化遗产之一。

地球是一部极其庞大而深奥的百科全书,是蕴藏无限知识的宝库,地球的演化进程就像永不停息演奏的一首交响乐。在地球化学发展初期的艰难年代里,他是一位荆棘丛生的密林中的开路者,是一盏在迷雾弥漫中引导人们前进的智慧明灯。费尔斯曼在自己研究地球的基础上,以动人的语言、奇妙的素材和新颖的构思创作了《趣味地球化学》一书,深入浅出地向人们介绍了与地球相关的完整的科学知识系统,以极大的感染力吸引读者,征服读者,以科学精神和科学方法武装读者,并激励读者为追求真理、探索科学勇往直前,对几代人的成长都有着深刻而广泛的影响。

一本好书往往会影响人的一生,一位科学家的优秀科普读物,也可能使一个人走上科学的道路,甚至创造一番惊人的事业。在《趣味地球化学》一书中,费尔斯曼渊博的自然科学、哲学、历史知识的高度融合将其独具特色的观点表现得淋漓尽致,无处不闪烁着智慧的光华。该书不仅传播了系统而丰富的科学知识,还教给我们正确的科学思维与科学方法,因此在其出版的年代引起了学术界,尤其是科普界的巨大轰动,即使在今天,该书在人类科学发展进程中仍然继续发挥着不可估量的重要作用。

二、内容简介

《趣味地球化学》是费尔斯曼1945年5月20日逝世后,由他的同事和学生赫洛平院士、维诺格拉多夫院士、谢尔巴科夫院士等根据他的手稿整理并补充,于1948年出版的。前苏联的一些学者不断地充实、完善这本科普读物,相继于1950年、1954年和1959年三次修订再版。随着各种译本的出现,《趣味地球化学》在全世界的影响日益扩大。

本书由原子、自然界里的化学元素、自然界里的原子史、地球化学的过去与未来这四部分内容构成。每一部分独立成章,取材精练新颖,又有若干小条目,条目之间的内容既有特殊性又有一定联系,科学性很强。四个部分之间勾画出如何认识构成自然界的原子及历史,以及地球化学的过去和未来的知识体系,作者科学的认识论和方法论启迪着读者,深入浅出地引导读者,并以很强的逻辑性层层展开,带领读者探索、思考着这个奇妙的物质世界,极富趣味性。

费尔斯曼首先以科学而生动的语言向读者讲述原子的结构与特性,描绘奇妙的原子世界,这是地球化学的理论基础。关于自然界里的化学元素,根据元素的性质、在自然界和人类社会中的作用,他选择了一部分具有典型意义的元素,引人入胜地介绍它们的“生活”和“一生的命运”。如“硅——地壳的基础”、“碳——一切生命的基础”、“磷——生命和思想的元素”、“氟——腐蚀一切的元素”等,读者会从阿·费尔斯曼对大自然热情的歌颂中获取有关地球化学的基本知识和许多趣事逸闻,深深地被作者渊博的知识、飞扬的文采和对大自然的热爱所打动。

费尔斯曼还从一个新的角度,即从不同的空间场所和不同的时间尺度讲述了宇宙空间、大气层、气候带、水体、地球表面与地下深处,以及人类史与地球史中元素的历史。他系统论述了地球化学思想发展史,坦诚地告诫青年一代,“这门科学是经过无数次精确的观察、实验和测量才产生的”。地球化学这门科学的诞生和建立,经历了众多杰出学者的艰苦探索与积累,通过全世界的科学先驱们各自独立的工作与相互协作,是建立在严格的观察、实验和严密的科学综合与推理基础上发展起来的。他对地球化学的发展前景充满憧憬与美好的期望,“所有原子都在经历着漫长的历史道路,我们不知道这条道路从什么地方开始,到什么地方完结。原子产生的过程怎样,它们怎样才开始在地球上旅行,我们还不十分清楚。在地球复杂的未来世界里原子的命运怎样,我们也不敢说”。他提出了地球化学学科未来探索的方向和关键问题,如:元素的起源与形成过程、地球中元素的演化历史、地球未来的演化前景和元素的命运与作用等。这些思想至今还放射着科学的光芒。

《趣味地球化学》不仅传播了系统而丰富的科学知识,还传播给我们正确的科学思维与科学方法,这是费尔斯曼用他的心血浇灌和培育的《趣味地球化学》永具魅力、成为世界科普名著的原因。

17世纪之前,落后的封建主义制度阻碍着生产力的发展,新的科学思想被深深地禁锢在自然经济的牢笼之中。17世纪中叶,英国资产阶级革命首先冲破封建庄园经济的桎梏,蒸汽机的应用促进了经济大发展,也对矿产资源的开采利用提出了新的要求,从而推动了地质勘探和地质学的发展。生产关系的转变,也改变了科学技术的命运,一批批学者走出书斋,下矿井、赴野外、风餐露宿、栉风沐雨,寻找工业必需的矿产,也使地质科学水平大为提高。费尔斯曼在本书中提到许多前苏联与欧美的地球化学家,并详细论述了俄罗斯科学家对发展地球化学学科所做的重大贡献。

《趣味地球化学》的附录是编者独具匠心的安排,反映了费尔斯曼院士渊博的自然科学、哲学、历史知识的高度融合和智慧的光华,以及独具特色的观点。他毫不保留地将自己丰富的实践经验传授给后人,教读者如何从野外工作入手,去观察大自然,去研究地球,成为一名优秀的地球化学家,引领读者认识一个个元素的来龙去脉,深入浅出地讲解一种种矿物、岩石和地质现象,领着你继续在门捷列夫元素周期表上展开幻想的翅膀飞翔、遨游。

三、大师传奇

阿·费尔斯曼是俄罗斯矿物学家、地球化学奠基人之一。1883年10月27日,他出生于圣彼得堡,童年却是在克里木的海滨度过的。那里有阳光、海浪、沙滩、棕榈树,还有遍布山冈的葡萄园。费尔斯曼的家就在辛菲罗波尔路临街的一座房子里。他最大的爱好是收集各种各样奇形怪状的石头,把它们当作宝贝一样地珍藏起来。他最喜欢做的事就是和小伙伴们攀上灌木和野草丛生的陡崖,用小刀和小锤子去采集岩石,要么就是到海滩上去捡各种光滑的鹅卵石。

费尔斯曼在小伙伴中成了出名的“石头迷”,并且随着岁月的增长而乐此不疲,痴心益重。他找到几本有关岩石知识的书,开始学做矿物学家,把收集到的每块石头一一贴上标签,上面记着它们的学名和发现地点。在他的眼里,每一块石子都有一段传奇式的曲折身世、一个感人至深的美丽故事。他深深感到,大自然本身就是一本充满奥秘的书,等待着人们去读懂它。

中学毕业后,费尔斯曼进入莫斯科大学继续学习。在莫斯科大学的科学殿堂里,他如饥似渴地学习有关石头的专业知识和基础知识。他深感幸运的是,教他矿物学的老师是俄国杰出的矿物学家维尔那德斯基教授。他简直把沉默的、死硬的石头讲活了!教授谆谆教诲他的学生,不仅要研究矿物的性质特征,更要研究它们的来龙去脉,把它们看成是一部部活生生的生命史。只有弄清楚成矿原因和成矿规律,才能找到埋藏它们的地方。教授的话使他的心中豁然开朗,就像在黑暗的采石场通道里顿时点亮了一支熊熊燃烧的火把,照亮了他的探索之路。他立下雄心壮志:揭开矿物形成的秘密,找到打开地下宝藏的金钥匙。

费尔斯曼深知,要成为一个矿物学家,必须重视理论研究和野外勘察相结合。他抓紧大学生活的大好时光,常常夜以继日地埋头于化学实验,分析和测定各种矿物的化学元素及其结构,探索它们在地球深处的运移规律,往往通宵达旦,直至清浩工清晨打扫卫生闯进来,才恋恋不舍地放下手中的烧瓶和试管离去。另一方面,他在大学时代就重视把野外考察作为更大、更重要的课堂。每年夏天,他都打起背包到乌拉尔山区去实习,和采矿工人交朋友,拜他们为师。穿密林,涉急流,爬悬崖,钻矿坑,不怕艰险、疲劳、风雨和雷电。

费尔斯曼的不倦努力换得了累累硕果。在1907年大学毕业以前,他就在维尔那德斯基教授的指导下,发表了5篇论文,并因此获得矿物学会的安齐波夫金质奖章。1910年,27岁的费尔斯曼已经是矿物学教授,两年后他开设了世界科学史上从未有过的新课程——地球化学,把引起化学元素迁移的因素分为与原子本身性质有关的内部因素和由周围环境产生的外部因素两类。他简化了晶体化学第二定律,提出能量系数、价能量系数、共生序数等概念,为在苏联发现磷、铜、铁、镍等重要矿产做出了贡献。另外,他还提出了伟晶岩的成因和分类,开创了区域地球化学和矿床地球化学的研究领域。

1919年,费尔斯曼当选为苏联科学院院士,并担任科学院博物馆馆长。他满怀热情不知疲倦地进行科学研究的同时,还进行了大量的野外实地勘察工作,并在多方面取得了卓越的开创性成就。1920年秋天,为列宁领导下的苏维埃时代所激奋的费尔斯曼,亲自率领一支地质考察队进军远离列宁格勒1300千米的希宾苔原。他带领考察队员硬是跨越断崖陡壁,穿过只有野鹿才敢涉足的荒原,终于发现了许多稀有矿产。1926年,他们又在希宾苔原的库基斯乌姆乔尔山发现了巨大的磷灰石矿床。1932年,他开始建立苏联科学院乌拉尔分院,3年后便组织了规模浩大的多学科地质普查。费尔斯曼身先士卒,始终在第一线指挥。重要的是,他不再像先前那样孤军奋战,他的学生和广大地质人员已逐步掌握了他所发现的打开地下王国宝库的钥匙——地球化学的科学理论。

费尔斯曼还曾写过许多语言通俗、妙趣横生的科普读物,诸如《趣味矿物学》、《趣味地球化学》、《我的旅行》、《岩石回忆录》、《宝石的故事》、《乌拉尔——苏联的宝库》、《俄罗斯石器文化史》等。在1934~1939年完成的巨著《地球化学》(4卷)是当时地球化学的权威专著,也是开启化学元素在地壳运动中变化秘密的万能钥匙,被誉为“地球化学发展的重要里程碑”。英国伦敦地质学会为此授予他一枚用金属钯制作的沃拉斯顿奖章,这之前达尔文曾获如此殊荣。

热爱祖国,献身科学——这是费尔斯曼的人生宗旨,他的确为此贡献了自己全部的光和热。1945年5月20日夜晚11点钟,在风景如画的黑海疗养地索契,“找石头的人”矿物学家费尔斯曼的心脏停止了跳动,享年仅62岁。“他是被累死的……”人们无限惋惜地议论道。夜幕笼罩着的大海在不远处低沉地呜咽,近旁的白桦林发出阵阵喃喃私语。在病房内,案桌上放着一台夹着未完稿的打字机,地上放着沉甸甸一大提箱研究资料,它们静静地陪伴着自己的主人,仿佛也在无言地诉说着一个美丽的故事……