德国合成染料工业的兴盛,与尤斯图斯·冯·李比希的名字紧紧联系在一起。他创立了有机化学理论,创设了实验室教学体系,开创了化肥工业……李比希既是德国化学工业的开山祖师,也是涉足商海的学者,他的名字至今依然被广泛铭记。
1803年,李比希出生于德国黑森-达姆施塔特国的首都达姆施塔特,父亲是一位经营染料、颜料和各种药物原料的商人,还有家小作坊用来制造染料和涂料。所以李比希从小耳濡目染,对神奇玄妙的化学世界充满了兴趣。
8岁那年,小李比希入学读书,虽然有对知识的渴望和勤奋的精神,但是在旧式教育体制下,晦涩难懂的拉丁文、希腊文等古典课程让他大为头疼。由于成绩落后,15岁的李比希退了学。
即便文科成绩差,却不妨碍李比希对化学的热爱和钻研。给药铺当学徒期间,他并不厌恶读书,特别对化学有浓厚的兴趣,是宫廷图书馆的常客,那里的化学书籍几乎被他读了个遍。而比之书本上的文字,李比希更喜欢做实验,他觉得只有通过实验能够加以再现的东西才有实在的意义。
没过多久,李比希就因为做炸药实验将药铺的屋顶炸飞而丢掉了工作。1820年,在李比希的一再恳求下,父亲同意他进入波恩大学学习,师从父亲的朋友卡斯特纳,之后随卡斯特纳转入埃尔兰根大学读书。临近毕业时,李比希因为参加反对政府的学生组织而被通缉。
万幸的是,惜才的卡斯特纳为李比希争取到了去巴黎索邦大学学习的机会。巴黎的求学经历成为李比希人生的重要转折点。当时,巴黎是世界化学的最高殿堂,那里不仅是近代化学之父拉瓦锡的故乡,还聚集着盖·吕萨克、泰纳尔、杜隆等一批世界顶级化学大家。
李比希十分幸运地成为盖·吕萨克的学生。盖·吕萨克上课的风格完全不同于德国刻板陈旧的讲课方式,而是通过精妙的实验让学生更加直观地获得知识。这让李比希受用终身,大大激发了他对化学的研究热情。
留学期间,李比希遇到了他人生中的另一位贵人——德国科学界泰斗洪堡。洪堡是近代地理学、动植物学、气候学的奠基人,在科学界拥有极高声望。经他推荐,李比希进入盖·吕萨克的私人实验室工作。1824年,李比希确定了雷汞的分子式,完成了“博士后”研究。
在巴黎,他学到的不只是知识这条“大鱼”,更重要的是他还掌握了“钓鱼”的方法——实验教学法。1824年,满怀斗志和热情的李比希回到了祖国。因为有洪堡和吕萨克两位大师的推荐,年仅21岁,他就成为吉森大学的副教授。一年后,李比希填补过世的齐默尔曼教授的空缺,升为教授。
此时,德国的化学课堂还是采用从书本到书本的旧式教学法,曾经深受其害的李比希决心改变这一种状况。刚到吉森大学,他就向政府递交了建立实验室的请示;得到的回复是政府可以提供一处废弃军营作为实验室场地,但是建设实验室的经费要李比希自筹。
为此,李比希不惜自掏腰包,也要把军营改成实验室。后来,黑森大公被他的精神所感动,拨了一笔建设资金给他。1826年,代表创新与希望的实验室正式建成。
实验室条件虽显简陋,但是其所代表的教学理念却是极其先进的。它集教学与研究于一身,学生在这里既能学习知识,又可以做研究实验,且比吕萨克的私人实验室(一般只能接纳一两个人)更具现代性和科学性。他的实验室能够同时容纳22名学生做实验,教室可以供120个人听课,讲台的两侧配有各种实验设备和仪器,可随时为学生做各种演示实验。
李比希坚持的教学理念是,化学知识应该从实际操作中获得。他亲自指导学生做实验,让学生探秘化学世界。李比希不仅建了吉森实验室,还编制了新的化学教学大纲,创立了现今流行的导师制。
李比希的课很有感染力,就因为听了他的课,原本打算学习法律的霍夫曼(合成染料工业之父)和打算学习建筑的凯库勒(苯环结构提出者)都转到了化学专业学习。这种启发式的“吉森模式”很快闻名于欧洲,吸引了来自不同国家的学生前来学习,其中就有元素周期表发明者门捷列夫的老师沃斯克列先斯基,他后来成为“俄国化学之父”。
不仅如此,受李比希影响,化学家维勒在哥廷根大学、本生在海德堡大学、霍夫曼在波恩大学都建立了类似的实验室。后来,吉森模式传到其他国家,不仅在化学教育领域得以发扬光大,在其他自然科学教育领域也得到了广泛应用。
值得一提的是,李比希执教28年,可谓桃李遍天下,不仅培养了无数优秀的化学家,还逐渐形成“李比希学派”,而李比希无疑是宗师一样的存在。与此同时,世界化学中心也由法国转到了德国。据统计,到1955年,李比希学派中已有40人获得了诺贝尔化学奖。
李比希的教学还有一个特点,就是他在向学生传授知识和技能的同时,也会让学生清楚地认识到理论和实践技能所能产生的社会和生产力价值。他拒绝接受那些单纯为学习而学习的学生,他喜欢的是那种因心怀造福人类的远大理想而学习化学的人。他有句名言:“既要使科学有用,还要使之赚钱。”
李比希不仅这样说,还身体力行地为学生做出表率,这主要体现在他在应用化学领域所取得的成就,其中最大的贡献就是开创了农业化学领域。他十分关注土壤的肥力问题,于1840年出版了《化学在农业和生理学中的应用》一书,阐述了化学肥料的理论和制造方法。这本书不仅科研学者爱看,农场主和农民也爱读。
接着,李比希通过实验发明了李比希专利肥料。肥料投入市场后极其畅销,让李比希大赚了一笔。但遗憾的是,这种肥料并没有让农作物增产,农民感觉好像买到了假化肥。李比希本人也很惊讶,为此他专门买了一块地进行栽培试验,结果却失败了。
后来人们发现这种肥料之所以不起作用,是因为这种肥料难溶于水,而且不含氮,但是固执的李比希坚持认为配方没有错。不过,这已经不再重要,重要的是化肥工业由此诞生以及科学种田由此开启,后世学者沿着李比希的足迹,最终发明了氮肥。
另一项让李比希名利双收的发明就是“李比希肉精”。南美洲、大洋洲为了获得牛皮,大量宰杀牛群,但那时并没有很好的牛肉保存方法,很多牛肉在运输过程中就腐烂变质了。李比希认为可以把牛肉中的水分蒸发,以保存牛肉的风味,如此一来,牛肉既不会因保存不当而被浪费,也可以让欧洲的消费者品尝到。
德国汉堡的一位商人基尔巴特觉得这个想法很可行,而且他还想在商品前冠上李比希的名字,因为这样一定会畅销。两人一拍即合,在南美洲的乌拉圭建设了工厂,开始生产“李比希肉精”。这门生意越做越大,后来公司总部迁到了英国,名字就叫李比希肉精公司。
1904年,这家公司已经成为拥有5000名员工的大企业,每年屠宰500万头牛。有意思的是,李比希肉精和李比希肥料一样,营养价值虽不高,但是具备良好的市场接受度。它们犹如海洋里的灯塔,为在黑暗中摸索的人们指明了前进的方向。
此外,李比希还发现了银镜反应
,并将其应用到工业领域中,由此制造了镀银镜面,避免了传统工艺让工人们遭受汞中毒的危险。
李比希不仅率先垂范,还培养出大量优秀人才。他的学生霍夫曼在英国从事教学科研多年,培养出许多杰出的化学化工人才。人类第一种合成染料的发明者、第一家合成染料企业的创建者珀金,就是其中最优秀的代表。后来,霍夫曼回到德国,将毕生献给合成染料化学化工领域,取得了令世人瞩目的成绩。
在李比希的引领下,从19世纪中后期开始,德国的化学教育实现了教育和生产、基础和应用的结合,使得更多的科技成果更快地转化为生产力,并加速了合成染料的工业化进程。