空间分子结构的提出

空间分子结构的提出

莱茵河从东而西横贯着荷兰，在它注入北海的河口附近，有一座繁华的城镇。在城镇前面横卧在莱茵河三角洲上有一个小岛，著名的米德尔哈尔尼斯村庄就座落在岛上。荷兰的著名的风景画家霍贝玛有一幅杰作，就是画的这座风景优美的村庄。

神童范霍夫一家恰好就居住在这幅画所描绘的村庄的附近。农庄主人有一个孙子名叫范霍夫，全称叫雅可比·享利克·范霍夫，他的父母都是医生。范霍夫是七个孩子中的第三个，长期放在农村的祖父母家里抚养，祖母很喜欢孩子，还办过幼儿园，更特别喜欢范霍夫，无微不至地照顾着自己的孙子。

霍贝玛名画《并木林道》所描绘的村庄

小范霍夫时常出现在这里的草原上玩弄花草和昆虫。他虽然很小，但是对大自然美丽壮观的景色常常看得入迷。他天资聪明，在幼儿园和小学校里的表现时常使人感到惊奇。各门课程的学习成绩都好，特别是数学成绩更为突出。对于唱歌或弹琴也都爱好，并受到过赞扬。自从学校开设了物理和化学实验以后，他就对实验抱有浓厚的兴趣，即使是在休息的日子，也争取到实验室精心地做些自己所喜欢的实验。有时被老师发现而受到批评。他在家里也积极做各种实验。这个学校的校长原是学习化学专业的，时常向学生讲述一些有机化学的发展史，虽然班里其他同学感到很难懂，但是范霍夫却认为十分有趣，总是热心听讲。这时他也许就打算要在不久的将来成为一个继承和发展化学历史的人了。

范霍夫

父亲本打算让范霍夫学习法律，将来进入政治界，但是范霍夫坚持学习理科。父亲说：“学习理科将来到社会上有什么用？！”而加以拒绝。后来采取了折中办法，决定让他去学习工科，毕业后当技师。

在17岁时他进入德尔夫特的高等工业专门学校。在校学习期间曾利用暑假到制糖厂去实习，以后感到应用化学专业有些单调无趣，并逐渐产生了厌烦情绪，以致终于按着自己的志愿改学了理论化学。从此，他在学习上更加倍努力，仅用两年的时间就提前结束了工业学校的三年课程，接着又进入莱顿大学深造。为了给学习化学做好准备，先学习了物理学和高等数学。他认为要想学好化学，如果没有必要的物理和高等数学做基础是难以达到目的的。这确实是一个经过充分考虑过的卓识远见，也是使他将来能够在伟大的化学家中间放出奇光异彩的重要因素。

风景如画的荷兰莱顿大学

范霍夫在莱顿学习一年之后就到德国的波恩大学继续深造。当时的波恩大学是由凯库勒做化学教授。凯库勒刚刚发表了有机化合物的结构理论和苯的结构学说，正是在有机化学领域名扬四海的时候。慕名而来的范霍夫感到十分兴奋。他来此不久就立刻写封家信说：“敬爱的父亲，从上周三开始学校开放了实验室，说是实验室还莫如说是座庙宇更为恰当。周围排列着许多伟大化学家的半身座像。仰望这些塑像使人产生了敬佩之情。凯库勒老师则是健在的伟大化学家。他的崇高声誉已经风靡着半个世界。跟随这位老师学习的学生，有来自10个国家的上百名学者，他们日以继夜地聚集一起讨论着学术问题……”

波恩的贝多芬像

他在凯库勒的指导下，抱着十分浓厚的兴趣钻研着有机化学结构理论的最新课题。

在这里，对他起着吸引作用的不只是凯库勒，波恩本身也在吸引着他。他兴高采烈地说：“莱顿到处都是散文——城镇是，郊外也是，人也是。同时，波恩也到处都是诗篇。”

生动的波恩大学

此时的范霍夫已是20岁左右的青年了。幼年时代的特性随着岁月的流逝而不断发展。波恩的风月之美培育了他的诗意。过去他就爱读海涅等人的作品，也像门捷列夫一样，特别喜欢拜伦的作品。从他的日记、书信和随笔中都常发现他引用拜伦的诗句，或者模仿拜伦的作品写一些英文诗。

范霍夫还是一位深思熟虑的青年。在这方面他常读孔德（Comte）、惠威尔（W．Whewell）和泰纳（A．Taine）等人的书籍。他总是以追求真理和崇尚真善美为己愿，想成为一个真、善、美的完人，不愿成为一个学究式的青年人。这就是他的奋斗目标和努力方向。他在回忆自己的学生时代时，曾经深有感触地说：“如果没有拜伦和其他一些诗人和哲学家们的启发和影响的话，我也就只能成为一块干巴巴的知识的堆积物了。”

秀美拜伦

然而，他的周围朋友却只是专注于学习专业知识，此外就不愿再学别的了。他经常是独自地爱读一些其他书籍，大胆地深思一些问题，令人吃惊的是能够提出一些人们尚未察觉到的事实和疑问。

凯库勒也是如此，也是一位善于思考和惯于钻研问题的人。他在伦敦时的一个夏天的深夜，就在打瞌睡的时候，梦见了原子的相互结合，使他对有机化学结构的道理顿有所悟。此外，还在一个严冬的夜里，当他在炉旁瞌睡时，梦见了蛇咬着尾巴来回游动的情景，由此而启发他想出了苯环的结构。这样的回忆是否对范霍夫也介绍过呢？这当然不得而知，但凯库勒经常说：“需要做梦，梦中也能得到重大的发现。尤其是在梦醒之后应当用清醒的头脑进行分析和判断。不经过这样的步骤是不能对外发表的。”

德国波恩大学独具风格的校园建筑

范霍夫的身体并不很健壮。身体虽然弱些，但是具有神采奕奕的端正秀丽容貌，略微突出的前额，活泼明朗的眼睛和温柔音乐般的声音。完全是一派文质彬彬的风姿。

1874年初他辞别了凯库勒，并经凯库勒的建议来到了巴黎的化学家武兹研究室。武兹是当时法国的结构化学权威。当范霍夫来到这里时，正好室内有一位在阿尔萨斯出生、比他高五年的研究生勒贝尔。勒贝尔是与范霍夫具有同样风度和远大理想的青年。他在幼年时喜欢花草、蝴蝶和音乐，特别崇拜作曲家瓦格纳（W．R．Wagner，1813—1883年）。文艺方面很爱读巴尔扎克的作品，也像范霍夫学习拜伦那样常用德语写诗。他俩并未有过什么特殊交往，只是由于偶然的机缘而建立了友谊。

范霍夫只在巴黎停留了半年。遵照父母的意愿又回到荷兰，向乌特勒支大学提出了学术论文并获得了博士学位。

“空间的分子结构”这篇论文是范霍夫来到乌特勒支不久，于1874年9月提出的。详细题目是：“把现在惯用的化学结构式发展到空间的化学结构式，副标题——关于有机化合物的旋光作用和化学结构的关系。”如前所述，这虽然是一篇划时代重要论文，但是却像石沉大海一样被淹没了。他觉得这可能是由于论文是用荷兰语写的关系，所以他在翌年就用法语并改题为“空间化学”发表，然而仍然毫无反响。

罗丹晚期代表杰作《巴尔扎克》雕像

此外，虽然他好不容易地取得了学位，但是却找不到职业，不能照顾和抚慰父母。在这样走投无路的情况下，只好在报纸上刊出应聘广告。直到1876年春，才在乌特勒支城镇的兽医学校谋到了个助教的职务。

第二年的春天，期望的反响终于到来了。他的名字开始在学术界中流传了起来。两年前，他的论文在德国被译出，并由维尔次堡大学的威利森努斯教授写了热情赞扬的译序。序言中说：“这是开辟了一个无限广阔化学新天地的创举。”但是也有人冷嘲热讽或提出了强烈的批判。如有人说：“为妄想所欺骗的和玩弄空论而使化学陷入歧途的人，近50年来已经无影无踪了，此后才使以实验为基础的、在正确道路上前进着的化学有了今天。然而未料到的是在近年来却又有人宣传做梦，企图骚扰神圣的学术界。所谓的那个‘空间化学，不就是这样的东西吗？”这同过去有人谩骂门捷列夫周期律的发现是无稽之谈的语调是十分相似的。这个批判是来自莱比锡大学的柯尔贝教授。他还进一步讽刺地说：“据说作者是某兽医学校的教师。在兽医学校里可能有优良种马，应该从中挑选出一匹能够腾空的飞马，骑上它飞向帕那萨斯山去吧，在那里就可以自由自在地研究‘空间化学，了。”柯尔贝还说：“这样梦想的理论本来是不屑一顾的，只是因为那位名叫威利森努斯的教授却倍加赞赏，这样我就不能不发表一点意见了。”

这样，化学就像出现了新天地一样，以范霍夫的立体学说为基础创建了立体化学新分支。这一研究范围已不只局限于纯化学，同时还广泛涉及到了物理化学、光学、医化学、生理学和发酵化学等领域，而且还在向着原子结构的理论方面发展着。

巴黎大学的勒贝尔让我们再回到1874年。当范霍夫的论文——《空间的分子结构》发表了两个月以后，巴黎的《化学会志》的11月号刊载了题目为“有机化合物的结构和旋光性的关系”的论文。要点与范霍夫的论文相同，同时也只有10页半的篇幅，在内容的简明程度上也是相似的。作者是谁呢？不是别人正是勒贝尔。就是范霍夫五个月前在巴黎告别的那位勒贝尔。当然，在巴黎时两人虽然对这个问题丝毫也没有交换过意见。不料却在两人的头脑里都分别酝酿着相同的观点。

如果一定要找出两人论文的不同点的话，那就是范霍夫是作为波恩学派的一员，从凯库勒的结构论出发来阐述的，而勒贝尔因在巴黎学习，所以是从巴斯德的研究开始的。因此，范霍夫能够比较深入地接触到化学的实质，这就便于随着化学的进步而进一步发展。除这一点之外，在发表的时间上也有两个月的差别。所以，在评论立体化学的创建和贡献时，一般是把范霍夫列在勒贝尔的前面，也时常用范霍夫的名字为代表。

范霍夫的贡献和荣誉从1877年范霍夫一朝成名的那年开始，就担任了阿姆斯特丹大学的讲师，翌年就任教授。虽然这里的实验室很狭小，设备也很简陋，自己的教学负担又相当繁重，但是范霍夫还是克服了许多困难，在这里坚持工作达18年之久。

在这18年之间，他发表了几篇杰作。1884年出版了巨著《化学动力学的研究》。在范霍夫以前虽然也曾有人把热力学应用到化学上讨论过化学平衡，或者运用数学研究过反应速度，但是从未有过像他这样系统地结合许多实验事例来进行讨论和研究。这部著作对于将来必须运用物理学和数学来探索和研究化学理论提供了准备条件和奠定了基础。从这一点来说，这部著作的完成，在理论化学上是空前的，因而一直作为一部经典著作而受到重视。

意大利化学家阿佛加德罗，创立了分子学说

第二年，他又发表了稀薄溶液的论文。他从渗透压的实测值中发现，渗透压原理是同气体压力原理完全一致的。这说明物质溶解于液体正如气体扩散于空间一样。此外还证明了多数的气体定律也能照样地完全适用于溶液。把最为一般的化学反应的两种形式，即把气态反应和液态反应两者密切联系起来的工作本身，就是理论化学上的一大进步。这个贡献就使范霍夫的名字一跃成为仅次于阿佛加德罗的地位了。

不管是稀薄溶液理论，还是上述的化学动力学的研究，都是以气体运动的理论为基础，并运用热力学理论成功地加以解决的。范霍夫的高超才能，是来自于他个人的数学素养和聪明才智。总之，范霍夫在化学舞台上卓越地完成了他的历史使命。

古斯塔夫·魏德曼

但是，他所提出的溶液理论，还需要根据不同溶液的具体情况加以补正。也就是说，这还不是能够完全适用于一般场合的定律。至于为什么需要进行补正？这个问题范霍夫并未能解决，而是转让给阿累尼乌斯了。

当时，范霍夫以理论化学界的开创者身份和地位，大名鼎鼎，风靡各地，给阿姆斯特丹大学带来了荣誉，同时也成了荷兰科学学术界的骄傲。很自然地莱比锡大学也提出了聘请。请范霍夫接替古斯塔夫·魏德曼（Gustav Wiedemann，1826—1899年）承担物理化学的讲座。但未获得应允。后来，又有柏林大学和其他几个大学也相继以优厚的待遇来聘请，也均遭谢绝。只是在最后终因盛情难却，才在1896年不得不接受了柏林大学以空前的厚遇——每周只授课一次并赠送专用的研究所的条件，聘他担任了柏林大学的名誉教授。翻阅荷兰的科学史可以看到，200年前著名的荷兰物理学家惠更斯，也曾经由于柯贝尔的恳求而应聘到巴黎。这是类似的历史事件的又一次重演。

范霍夫（右坐者）与美国化学会的创始人之一克拉克（左坐者）在一起

范霍夫在阿姆斯特丹时，因为研究工作和其他事务的负担过重，身心很累，直至到了需要休养的程度。这是到了柏林之后才成为一个自由的研究者。他在柏林西郊的维尔马斯德洛夫研究所里，同他的忠实助手，同时也是亲密的朋友迈尔霍弗（Wilhelm Meyerhoffer，1863—1906年）一起，开展了对物理化学问题的研究，特别是关于斯特拉斯堡盐积层的平衡理论的研究、植物体内的酵素作用力学的研究等。有时由于应邀去做学术讲演、参加学术会议和度假休养等，还常到欧洲各地和北美去旅行，以此来迎送着安静的岁月。

范霍夫生来就不很健壮的身体，到晚年时又患了肺病，终于迫使这位化学奇才离开了人间。时间是1911年3月1日，时年59岁。

同许多伟大的化学家相比，59岁的生涯并不算是长寿，从其所做出贡献的数量和范围来说，或以伟大的化学家的标准来衡量，虽然不能说是非常突出，但是就他的成就所取得的划时代的意义这一点来说，他的一个又一个的贡献都是光辉灿烂的。实际上，范霍夫的贡献中多是别人所难以完成的（比如勒贝尔虽然也研究了立体化学，但是能否像范霍夫那样建立起立体化学的较为完整体系则是个疑问），想到这一点就更感到值得敬佩。此外，从具有远大理想的化学家才做出这样独创的贡献来看，也是值得受人尊敬的。