科学巨匠能斯特的多彩人生,没有他或许就没有索尔维会议

瓦尔特·赫尔曼·能斯特,1889年摄,现存于史密尼森图书馆

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导读
19世纪末德国的科学逐渐兴起,这段时间涌现出一批具有新思想的科学家,其中的代表人物之一就是德国物理化学家瓦尔特·能斯特。能斯特是德国著名的物理学家、物理化学家,他一生在多所大学和研究所从事研究和教学工作,为物理、化学等学科的发展做出了贡献。
本文通过研读瓦尔特·能斯特的传记等材料,结合19—20世纪德国科学发展的情况,研究瓦尔特·能斯特的成长经历和科研经历,论述他与德国科学发展之间的联系,并剖析他成功的因素。

撰文 | 祁天杰, 尹晓冬

01
引言

瓦尔特·赫尔曼·能斯特(Walther Hermann Nernst,1864—1941)是德国著名物理学家、物理化学家和化学史家。他发现了能斯特方程,创造了能斯特灯,提出和完善了热力学第三定律,能斯特因热化学方面的工作获得了1920年诺贝尔化学奖。能斯特一生共获得过86次诺贝尔奖提名,其中物理学10次、化学76次。

能斯特1887年担任物理化学创始人之一奥斯特瓦尔德(Friedrich Wilhelm Ostwald,1853—1932)教授的助手,在他的实验室从事溶液化学领域研究。1890年成为哥廷根大学物理化学副教授,并在1895年成为物理化学教授及系主任,建立了哥廷根大学物理化学研究所。1904年成为德国政府枢密顾问,次年成为柏林大学的物理化学教授,并建立了一个物理化学研究所。1922年,能斯特担任德国帝国技术物理研究所(PTR)所长。1932年成为英国皇家学会外籍会员。

外界的名声与荣誉并不是能斯特追求的目标,他的理想是在物理和化学两门学科的交叉领域不断进行探究,将德国的物理化学发展成为一门真正的学科。目前国内已有的文献多集中在对他的学术贡献的研究,本文利用能斯特的英文传记、他本人的科学论著等文献,结合德国科学的发展,概述瓦尔特·能斯特的成长经历和科研经历,试记述德国科学发展与他成功因素之间的关联。

02
成长经历与科学道路

能斯特于1864年6月25日出生在布里森(Briesen,今属波兰),来自一个显赫的普鲁士家庭。能斯特曾祖父约翰·大卫·能斯特(Johann David)是村子里的牧师。他的祖父菲利普(Philipp Nernst)是骑兵少尉,父亲古斯塔夫(Gustavus)是一名律师,母亲是农场主的女儿。能斯特是他们的第三个孩子。

后来因为古斯塔夫被提拔为县法官,他们一家搬到了格劳登斯(Graudenz),这是一座边境城镇,位于维斯杜拉(Vistula)的左岸。能斯特在这里度过了他的童年,他时常在叔叔的农场里度过愉快的周末和假期([1],pp. 9—10)。

能斯特从小就表现出对科学的兴趣,这与他在中学受到的培养是分不开的。1874—1883年能斯特在格劳登斯的皇家新教中学(the Royal Protestant Gymnasium)学习,以优异的成绩毕业。皇家新教中学有较高的教学水平和丰富的图书资源,在人文学科领域和科学领域有着丰富的资源与优秀的教师([1],pp. 11—12)。

最初能斯特十分喜爱文学,尤其热衷于诗歌、拉丁文学和戏剧艺术,对科学类课程不太感兴趣。但是在化学老师的引导下,能斯特开始关注自然科学。当学校的实验已渐渐不再满足他的兴趣时,能斯特就在家中建了一个小实验室,自己进行实验。这所学校是影响能斯特人生道路的第一个科学之地,在这里,他获得了科学相关的基础知识,对自然科学产生浓厚的兴趣。

德国大学自由的学术氛围利于培养学生的科学兴趣,学子在追求学业的过程中还能够有效地利用不同大学的优秀教育资源,选择性学习对自己有益的课程。能斯特大学时期在多所学校学习。

1883年的4—7月能斯特成为了苏黎世大学的一名学生,师从化学家维克多·梅兹(Victor Merz,1839—1904)和数学家阿诺德·迈耶(Arnold Meyer)。同年10月能斯特进入柏林大学,聆听了亥姆霍兹((Hermann von Helmholtz,1821—1894)的热力学课程,这为能斯特后期研究热力学奠定了理论基础。物理化学家汉斯·兰多尔特(Hans Landolt)是他在柏林大学的主要学术老师。名师的教导使能斯特在柏林大学了解与学习到了当时前沿的物理知识和概念,这是他开始科学研究之路的开端。除了物理,能斯特还在柏林大学选修了化学和天文学的课程([1],p. 18)。

1885年能斯特前往格拉茨大学学习,在格拉茨大学的学习时光是他从理论学习转向实践研究的重要阶段。当时玻尔兹曼(Ludwig Edward Boltzmann,1844—1906)教授在格拉茨大学授课,他的教学能力和科研实力使得能斯特慕名前来。能斯特本来想在格拉茨大学听玻尔兹曼讲述理论物理的课程,但是这个学期玻尔兹曼开设的是针对初学者的物理课程,所以1885—1887年期间,玻尔兹曼推荐能斯特跟着他的一名学生埃庭斯豪森(Albert Von Ettingshausen)研究。能斯特曾在1930年的笔记中写道:

……当我(在1885年秋天)去格拉茨时,我是为了参加当时埃庭斯豪森教授、海因里希(Heinrich)和弗朗兹·斯特赖茨(Franz Streintz)、克莱门契奇(Klemencic)等人在格拉茨大学举办的理论物理讲座……我也希望听到玻尔兹曼的理论物理的讲座……([1],pp. 22—23)

这两位物理学家的主要研究方向是电学和磁学,受到两位老师的影响,能斯特开始了对电学与磁学的研究。能斯特还加入了埃庭斯豪森的实验研究中,这为他后来研究电化学奠定了理论与实验基础,这也是他从优秀的学生转变为出色研究人员的过渡时期。

能斯特的第一篇论文“关于通过热流的金属板中磁性引起的电动势”(About the electromotive forces raised by magnetism in metal plates passing through a heat stream)发表了埃庭斯豪森与他的研究成果,讨论了在金属上温度梯度和磁场对电位差产生的综合效应,这一效应被称为埃庭斯豪森-能斯特效应[2],并使他开始在物理学研究领域小有名气。

1887年能斯特前往维尔茨堡大学学习,在这里他跟随物理学家科尔劳什(Friedrich Wilhelm Kohlrausch,1840—1910)教授学习。科尔劳什教授是德国著名的实验物理学家,也是一位非常优秀的学术老师。能斯特加入了科尔劳什教授的实验室,与一些来自不同国家的年轻科学家一起相互学习和了解,锻炼了自己的实验能力。

埃庭斯豪森-能斯特效应的发现还为能斯特的博士论文提供了材料,他以在格拉茨大学与埃庭斯豪森教授进行实验获得的实验结果为基础,详细地对其进行分析和论述,1887年5月在科尔劳什教授的指导下完成了博士论文“热通过金属板由磁力变化所产生的电动势”(On the electromotoric forces generated by the magnetism within metal plates through which a heat current is flowing),并在维尔茨堡大学获得了博士学位。

四年来,在诸多名师的指导和影响下,能斯特从开始了解物理学,到深入研究物理学中的电学和磁学,并在领域内做出了一定的成就,这与德国大学19世纪以来强调教学与科学研究并重的教学模式和教育宗旨也是分不开的。几年的高效学习不仅使他具备了过硬的专业技能,更为他之后的研究道路打下了坚实的基础。

03
物理通向化学之路

能斯特在大学学习时的主要研究方向是物理学,与此同时他也开始接触到一个新兴的学科——物理化学。这与他在维尔茨堡大学结识的一位瑞典出色的物理化学家密不可分,这个人就是研究溶液电离并创立了电离学说的阿伦尼乌斯(Svante August Arrhenius,1859—1927)。

通过阿伦乌尼斯的介绍,能斯特认识了物理化学学科的创始人之一奥斯特瓦尔德教授。1887年9月,奥斯特瓦尔德前往莱比锡大学就任教授。在了解到奥斯特瓦尔德建立实验室面临着繁重的任务后,阿伦尼乌斯把能斯特推荐给奥斯特瓦尔德,专门负责实验室中物理化学这部分工作([3],p. 48)。

能斯特抓住了这一机遇,并展露出在物理化学领域上的才华。可以说是阿伦乌尼斯把能斯特“引进了物理化学领域”,从这时起,能斯特由物理转为化学研究,开启了物理通往化学之路的大门。1887年的这个秋天,能斯特迎来了他“科学的转折点”。

奥斯特瓦尔德成立的物理化学研究所使莱比锡成为世界物理化学的研究中心。这个研究所吸引了大批出色的青年科学家,在这些学者的影响下,能斯特的研究兴趣开始转向物理化学领域。能斯特从浓度积关系开始研究,引入浓度积概念来解释沉淀平衡。同时还研究了溶液扩散问题,并发表了计算无限稀溶液中扩散系数的公式。

1888年,能斯特将离子的扩散速度与电解时离子的运动速度加以比较,证明了两者是一致的。博登斯坦(M. Bodesntein)与能斯特关于链反应的概念,对化学动力学的发展也做出了重要贡献。1889年,能斯特通过研究电池的渗透理论,得到了著名的能斯特方程,将电池的电动势与电池各个方面的性质联系起来,反映了可逆电池电动势E与温度T及参与电池反应各物质活度之间的关系。这个方程使年仅25岁的能斯特在物理化学领域崭露头角,该方程沿用至今。

1889年夏天,在获得博士任教资格(Habilitation)后,能斯特进入海德堡大学,担任资深化学教授朱利叶斯·布罗尔(Julius Brohl)的助理。1890年能斯特受到哥廷根大学物理学教授爱德华·里克(Edward Rick)的邀请去该校物理学院做讲师,由此他开始了在哥廷根大学长达15年的教学生涯。他对哥廷根大学感情深厚,这里不仅是能斯特取得科学成就的舞台,也是他收获幸福与家庭的美好地方。

在到达哥廷根几个月后,能斯特在一场舞会上遇到了小他7岁的艾玛·洛梅耶(Emma Lohmeyer)。1892年9月1日,在与艾玛·洛梅耶订婚半年后,能斯特与艾玛结婚,这场和谐而美好的婚姻持续了近50年,他们育有两个儿子和三个女儿([4],p. 42)。

在哥廷根大学的15年里,能斯特继续他在莱比锡从事的电化学研究,并开始对物理化学的一般问题进行研究。这15年的研究基本可以划分为两个时期。

第一个时期是1890—1894年,在这几年间能斯特的研究基本上涉及当时物理化学的几乎所有方面。例如,添加混合晶体的溶解度,渗透压,以及沸点和熔点理论。其中1890—1891年,能斯特对溶液理论做出的一个重要贡献就是提出了能斯特分配定律,这是关于一个溶质在两个互不相容的液相中的平衡分配问题。

此外,他还编写了关于化学动力学的论文,以及进行电化学中浓度链、介电常数的相关研究。能斯特关于介电常数的论文曾被诺贝尔奖得主理查德·威利斯泰尔(Richard Willstatter)评价为“能斯特发表了一篇博学而重要的论文,他的时代正在崛起”([1],p. 66)。

1895年开始了能斯特在哥廷根的第二个研究时期。能斯特升任该校第一任物理化学教授并担任系主任,主持物理化学教研工作,成为德国当时除奥斯特瓦尔德以外的第二个物理化学教授。哥廷根大学专门为能斯特建立了一间独立的物理化学研究所(The Göttingen physicochemical institute)供他在物理化学方向施展才能。

能斯特在研究所期间主要有三个方面的成就:能斯特灯的创造与发展、以能斯特名字命名的电神经刺激阈值的规律、气体化学反应化学平衡的研究。

1897年,他发明了能斯特灯,用ZrO2及其它镧系氧化物作为电灯的灯丝替代碳丝,并获得了专利。只是由于后来一钨丝为灯丝的白炽灯的出现,他的专利才没有被广泛利用。

1905年,能斯特接受普朗克的邀请回到柏林大学,继任汉斯·兰登特(Hans Landolt)担任物理化学系主任,并成为柏林物理化学研究所的所长。1905年11月24日,能斯特被选为柏林皇家普鲁士科学院院士。早在1902年时雷查德(T. W. Richard)就在测定了若干达尼尔(Daneil)型原电池的电动势时发现温度越低,电池反应的自由能变化和它的等压反应热越接近,这一发现促使能斯特开始研究热化学,为他提出热力学第三定律提供了重要线索。

能斯特开始对物质在绝对零度下的比热进行实验研究,并通过实验发现许多物质在接近绝对零度时的比热趋向于零,这表明物质在绝对零度附近的等压反应热不再受到温度的影响。这不仅仅是对能斯特能力的肯定,更是成就他科学顶峰的重要举措之一。

1906年,能斯特提出了著名的能斯特热定理:“凝结系统中的恒温物理和化学变化的熵变随热力学温度趋于零”。在柏林期间,能斯特把主要精力投入到用实验证明由他提出的热定理上。这条定理在1912年能斯特的著作《热力学与比热》中被表述为热力学第三定律,其通用说法为“不可能通过有限的循环过程,使物体冷到绝对零度”,即绝对零度不可能达到。

这条定律的出现解决了困扰当时化学界的一大难题,为计算化学反应在不同温度下的平衡常数提供了准确有效的方法。1918年,他出版了总结性的理论著作《新热学定律的理论与实验基础》。为表彰能斯特在热化学方面的工作,他获得了1920年诺贝尔化学奖。1925年,能斯特担任柏林大学原子物理研究院院长。

1904—1933年,能斯特在柏林工作,他对学科研究方向很敏感,能够抓住时下研究热点,并且乐于跟同事和学生进行探讨。能斯特在这期间不仅研究了化学热力学、低温固体物理和量子理论,还对其它学科领域进行了研究,例如放射化学研究和光化学研究。虽然能斯特晚年并没有做出任何杰出的贡献来推进德国物理学的发展,但是他并不是一个沉默的旁观者。他每周都会去参加柏林物理座谈会,在那里他会同近期汇报工作的年轻科学家们进行辩论。1932年英国皇家学会授予能斯特外籍会员。

1933年以后,能斯特因不愿意与纳粹往来而在德国的官方场合中被排挤,他于当年申请退休,回到了齐贝里庄园别墅安度晚年。1941年能斯特由于心脏病发作去世,终年77岁。1951岁,为了表达对这位在德国颇具声望的物理学家、化学家的敬仰,能斯特的骨灰移葬于哥廷根大学的校园里。

04
能斯特与德国科学

19世纪以前的德国与英国、法国等国家相比是一个科学落后的国家。然而到了19世纪20年代以后,德国的科学事业逐渐走在了世界前列。从1801年到1900年的100年间,英国和法国取得的重要科学成果分别为198项和219项, 而德国却有356项[5]。德国科学发展离不开社会因素,也离不开科学内部发展。社会物质生产为科学的发展提供了基础和条件,社会的需求是科学发展的动力,生产中的技术应用是检验科学发现正确性的标准之一。

作为当时德国科学界先进代表的能斯特,其个人的科学成就与德国科学发展、德国社会之间也有着千丝万缕的联系。

能斯特对待学术不局限于单一学科的研究学习,他试图在学科之间的边缘交叉处取得相关的研究成果。大概有四十年的时间,能斯特在哥廷根和柏林的研究工作都是专注于扩大和融合物理与化学两个领域的边界,推广并发展了两个学科的交叉领域——物理化学,并使之成为一门真正的学科。

不得不说,能斯特的观念是前瞻且睿智的,在对物理化学整体的掌控力是出众的,他的众多研究成果也促进了物理化学这个新兴学科的蓬勃发展。同时,这也推动了物理、物理化学等学科在德国科学界的发展,并在世界范围内得到广泛的认可。

在经过深入研究物理化学几年之后,1893年他出版了一本物理化学教科书《物理化学》,这是该领域即奥斯特瓦尔德的《普通化学》之后的第二本教科书。这本书在出版30多年后仍然被广泛使用,再版15次,被翻译成多国语言,成为物理化学领域最具有影响力的著作之一。

能斯特与爱因斯坦等人谈笑风生

能斯特在热力学研究方面取得了巨大的成果,不仅如此,量子理论也从能斯特的研究中获得启发[6]。能斯特在验证他的热定理实验中间接证明了爱因斯坦(Albert Einstein)关于固体比热理论的正确性。这一理论被成功证实的重要意义在于它证实了爱因斯坦将量子理论应用于比热研究是正确的。

通过这一研究结论,能斯特逐渐意识到量子理论是比热解决问题的途径。为了进一步研究固体比热问题,能斯特亲自到苏黎世访问爱因斯坦。正是因为能斯特在固体比热问题上面发现了量子理论的成功,而比热问题又是化学家、物理学家关心已久的问题,所以许多的学者开始着手研究量子理论,为量子理论的迅速发展打开了大门。

在科学开始发展之后,科学技术的组织的交流变得非常重要。科研机构和科学组织成为培养才智之士的重要园地之一。能斯特是一位有能力的科学组织者,曾担任过不少科研机构和科学组织的领导者。

能斯特是德国威廉皇帝学会(德语:Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften)的创始人之一。能斯特与奥斯特瓦尔德、恩斯特·贝克曼(Ernst Beckmann)等人积极沟通交流,并与德国文化与教育部、财政部等政府部门交涉,为威廉皇帝学会的成立做出贡献。([1], pp.206—213)学会以科学研究为唯一目标,为科学家提供专心从事研究的场所,并接受来自企业界和工业界的捐献。

1905—1908年间,能斯特担任了德国电化学学会的主席,他还曾担任了《电化学》杂志的编辑多年。1895年,哥廷根大学建立了一所物理化学研究所供能斯特在物理化学领域充分施展才能,他组织了一批物理学家与化学家联合研究两个学科交叉的一些边缘问题,为物理化学学科的发展奠定了坚实的基础。

1905年,能斯特担任了柏林大学物理化学主任教授兼第二化学研究所所长,1924年还兼任了实验物理研究所所长。柏林大学物理化学研究所在能斯特的领导之下一直致力于热力学的研究,集中全力用实验来验证热定理的正确性。他们用不同的热化学方法测定极低温度时的热容和热容的温度系数,他们的研究成果解决了困扰当时化学界一个多世纪的难题。能斯特的工作与20世纪热力学和统计热力学的相关进展都息息相关。

能斯特不仅在学术方面支持研究所开展相关研究项目,更在资金支持方面也做出了自己的贡献。1897年他发明了能斯特灯,这项专利的出售还为他来了一笔不小的收入。1898年他将部分继承的财产与出售专利获得的财富中的一部分捐赠出来,在凯撒皇帝的批准下将这笔资金用于哥廷根物理化学研究所扩建实验室和增添新设备([4],p. 47)。能斯特在就任柏林大学物理化学研究所后,努力说服了教育部、财政部提供资金用于扩建研究所以容纳更多的学子并开展更多实验研究。能斯特的举措对科学研究的进一步持续发展起到了积极推动的作用。

另外,著名的索尔维会议(Conseils Solvay)能够成功召开离不开能斯特的鼎力相助。

1910年春天,索尔维(Ernst Solvay)在布鲁塞尔与能斯特会见。在他眼中能斯特是一位具有多方面才能的人和一位能干的组织者,在哥廷根学术界有着极高的声望和政治影响。在与索尔维进行了思想碰撞后,能斯特产生了召开一次关于物质分子运动论和辐射量子论问题的最高水平国际会议的想法。征得了索尔维的资助,24位当时最有影响力的物理学家在1911年秋天相聚在布鲁塞尔,进行了一场划时代的物理、化学学界的巅峰交流会[7]。

第一次索尔维会议回顾了量子理论以及自1900年以来的实验证明。会议的报告和讨论论文集的出版对于把这些观念传播给更广泛的科研人员特别是德国之外的科研人员起到了极大的推动作用。在第一届索尔维会议后,量子概念突破了德语国家的边界,开始被法国、英国等国家了解并研究。可以说1911年第一届索尔维会议的胜利召开极大地促进了各国之间的科学交流,身为策划者之一的能斯特功不可没。索尔维会议如同一个历史舞台,见证物理、化学领域的蓬勃发展。

德国科学与生产密切结合的模式在20世纪初期已形成,科学技术成为生产发展的有力支撑,而生产的发展又给科学技术的研究增添源源不断的动力。二者相互支持,相互促进,都得到了稳定的发展。工业需求引发科学研究,促使诞生新的理论新的学科,从而使得科学积极发展。

德国科学的发展离不开工业化学革命的研究浪潮,能斯特对科学发现在工业领域的应用方面有着不可抑制的热情,能斯特更喜欢从实验中发现新的规律甚于研究研究抽象的理论知识。正是在这些热情的推动下,他的工作在科学研究和工业应用的交叉领域起到积极的促进作用。

他的学生西蒙(F. Simon)曾描述道:“在日常生活中没有一个问题是他不感兴趣的,对于这些问题,他几乎都能够做出突出贡献。”他非常重视物理化学在实际中的应用。他发明的热力学第三定律在生产实践中得到了广泛的应用,有效地指导了生产,解决了许多疑难问题。

能斯特早期是汽车的狂热爱好者,他一生中拥有过18辆汽车。他对汽车的态度就是“科学家欢迎技术的进步,汽车的不断发展就是技术进步的标志”。他还为汽车运行机制所涉及的基本原理着迷,所以他曾对内燃机与高温下的化学反应做过相关的研究实验([4],p. 48)。

能斯特是第一个在高压条件下研究合成氨反应的人,并曾建议哈伯在高压下做合成氨的研究。虽然哈伯最初并没有接受能斯特的建议,但是哈伯在之后的实验研究中还是采取了能斯特的意见在高压下完成了合成氨的工业化过程。

能斯特还在合成硝酸方面做出了贡献。他提出高温对氧和氮合成硝酸的反应是有利的,这个提议极大地推动了合成硝酸工业的发展。此举不仅完善了科学理论知识,更促进了科学发现与工业化的进一步融合,完成了科学与工业的双重积极发展。这些事件表明了能斯特对待科学研究始终坚持不懈的精神,也展示出德国科学与工业间互相促进发展的现象。

能斯特花费了大量心血在科学研究和人才培养上面。他不仅是一位伟大的物理化学学家,更是卓越的教育家,他为科学界输送了许多优秀的人才。著名的美国物理化学家欧文·朗缪尔(Irving Langmuir)就是他的学生。19世纪末开始的美国学者的“留德热潮”中,不少学者选择在能斯特的研究所学习进修。

如美国物理学家密立根(Robert Andrews Millikan)在1895年到德国求学时期曾在能斯特的实验室进行学习研究,能斯特敏锐的科学洞察力和对待科学研究坚持不懈的态度对密立根影响很深,使他受益颇多[8]。能斯特夫妇在莱比锡大学设立了贫苦学生奖学金,为学生专注于学业研究提供帮助。

05
结语

能斯特一生漫步于物理与化学之间,他以先知者和探索者的身份在科学探索的道路上不断前行。能斯特既具有依托于大量实验结论的丰富知识,又具有杰出的实验方法和实验技巧,成为继“物理化学三杰”之后著名的物理化学家。

能斯特不仅是现代物理化学蓬勃发展的见证者,更在热力学、电化学、固态化学和光化学等方面有着重大贡献。从投身于科学事业到1941年去世,他从事科学研究50余年,不断有科研成果问世,一生有14部著作,有关电化学、热力学、光化学等方面的论文共157篇,其代表作《物理化学》更是专业领域内的权威著作。

19世纪末20世纪初,作为一名科学家,能斯特在德国学术界地位已经达到了一定的高度,他不仅仅是在学术科研上取得了不菲的成就,还在新兴学科推广和德国科学发展上也做出了相关努力。这些也在他所获得的许多奖项和荣誉上有所体现,如1920年诺贝尔化学奖、本生学会荣誉会员、富兰克林奖章等。

作为个体科学家,能斯特的科学成就是值得肯定的,而在能斯特实现理想、取得科学成就的过程中,有诸多因素起到了作用。

能斯特自幼聪明好学,思维敏捷,善于关注生活和科研中的现象或问题,敢于创新。相比较声誉,能斯特更关注学术本身。这种精神促使他在物理学的会议上果断而坦率地表达自己的观点,并对别人的观点提出质疑,进行争论。爱因斯坦就曾在文章“瓦尔特·恩斯特的工作与个性”(The Work and Personality of Walther Nernst)中提道:“能斯特不是一个孤立的学者,他全面的知识使他积极地参与到实际生活中的各个方面,每次和他对话都感到精神活力充沛。”[9]

能斯特治学严谨,他所设计的大多数实验是以解决理论上的疑难问题为目标。更值得一提的是他能够在前人的基础上,通过大胆的猜想,并利用自己严密的理论逻辑和实验结果得出新的理论。能斯特是一个热衷于通过实验研究去发现新规律的学者。他认为可靠的实验数据才是研究继续的重点,而实验仪器的样子是否美观轻便、是否原装他并不在乎。

为了测量出实验中更精确的数据,能斯特还进行过关于开发仪器和技术的研究。他经常自己动手制作实验仪器,如变压器、压力即温度控制器、微量天平等。在能斯特的实验室中,实验仪器几乎都是这样建造的:体积小、组装方便、节省材料、节约能源使用。

能斯特能够取得如此成就离不开他自身优秀的品质,自然也离不开身边同样优秀的伙伴。在科学生涯的一开始,能斯特就与名师为伍,诸多良师益友可以结伴前行,共同进步。不管是在学生时期还是任教时期,他的身边都有着许多学术大家,例如韦伯(Wilhelm Eduard Weber)、亥姆霍兹、奥斯特瓦尔德、阿伦尼乌斯等等。同这些大师一起工作,能斯特在不断学习,不断进步。

能斯特更是一位尊师重道、注重传承的科学家,他从不吝啬于对对自己有帮助的老师们的夸奖,他还将自己的成功归结于老师的功劳,同时也将这种优秀的品质传递给他的每个学生,并培养了许多的优秀学生。

回顾能斯特多彩的一生,科学工作者只是他众多身份中的一个,他以更加多面的身份丰富着自己的人生。不管哪一种身份,他自始至终将自己与增进理论知识进步和推动德国科学发展的伟大事业紧密联系在一起。能斯特不遗余力地发挥自己的才能,不断地探究和拓展交叉学科领域的知识,推动着物理化学的发展。

从科学成果被认可,科学著作被出版并广泛流传,到建立专门的物理化学研究所、培养优秀的科学工作者,能斯特的富有创造性的科学思想和严谨认真的科学研究方法逐渐渗入到德国乃至他国科学界,推动了科学的发展,并潜移默化地影响了一代又一代的年轻学者。

参考文献:

[1] Bartel Hans-Georg, Huebener Rudolf P.. Walther Nernst: pioneer of physics and of chemistry[M]. Singapore: World Scientific, 2007.

[2] Nernst, W.. Ueber die electromotorischen Kräfte, welche durch den Magnetismus in von einem Wärmestrome durchflossenen Metallplatten geweckt werden[J]. Annalen der Physik, 1887, 267(8): 760—789.

[3]李醒民. 理性的光华 哲人科学家——奥斯特瓦尔德[M]. 福州: 福建教育出版社.1993.

[4] Mendelssohn, K., F. R. S.. The World of Walther Nernst: The Rise and Fall of German Science[M]. London: Macmillan press ltd.1973.

[5]汤浅光朝.科学活动中心的转移[J].科学与哲学.1979, (2):68.

[6](美)爱因斯坦.人生的意义[M]. 唐慧,冯道如译. 江苏:江苏凤凰文艺出版社. 2017. 58—61.

[7]杨庆余. 索尔维物理学会议的起源及其影响[J]. 大学物理, 2004, (2): 49—52, 58.

[8]张炜. 密立根——杰出的物理学家和科学组织者[J]. 自然辩证法通讯, 1984, (4): 61—73.

[9] Einstein, A. The work and personality of Walther Nernst[J]. The Scientific Monthly, 1942, 54(2): 195—196.

制版编辑 | Morgan
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