化學(xué)家和物理學(xué)家道爾頓
約翰·道爾頓（1766-1844），英國化學(xué)家、物理學(xué)家、英國皇家學(xué)會會員、柏林科學(xué)院名譽院士、慕尼黑科學(xué)院名譽院士、莫斯科科學(xué)協(xié)會名譽院士、現(xiàn)代原子能理論的提出者理論，發(fā)現(xiàn)色盲，主要著作有兩卷本《化學(xué)哲學(xué)新體系》。
1766 年 9 月 6 日，約翰·道爾頓出生于坎伯蘭縣伊格爾斯菲爾德的一個貧窮的貴格會織工家庭。
父親是一位農(nóng)民和工匠。他年輕時，家里很窮，沒有錢上學(xué)。此外，他還是一名紅綠盲患者。他的生活很困難，只能就讀貴格會學(xué)校。然而，憑借驚人的毅力，他自學(xué)成才。
富有的老師羅賓遜很喜歡道爾頓，并允許他閱讀他的書籍和日記。 1778年羅賓遜退休后，12歲的道爾頓接替他在學(xué)校擔(dān)任教師，薪水微薄。后來他又回到務(wù)農(nóng)。
1781年，肯德爾15歲時，他受表弟邀請到肯德爾鎮(zhèn)擔(dān)任中學(xué)教師。道爾頓遇到了盲人哲學(xué)家高夫，在他的幫助下，他自學(xué)了拉丁語、希臘語、法語、數(shù)學(xué)和自然哲學(xué)。他還開始觀察自然并記錄氣象數(shù)據(jù)。從此，他的知識有了長足的進步。 1785年，遠房親戚退休，道爾頓和他的兄弟成為學(xué)校的董事之一。
1787年3月24日，道爾頓記錄了第一個氣象觀測記錄物理學(xué)家與化學(xué)家，成為他隨后科學(xué)發(fā)現(xiàn)的實驗基礎(chǔ)。道爾頓對這種情況很不滿意。他希望在愛丁堡大學(xué)學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)物理學(xué)家與化學(xué)家，以便成為一名醫(yī)生。后來，他開始公開演講，以改善自己的經(jīng)濟狀況，提高自己的學(xué)術(shù)聲譽。詹姆斯·焦?fàn)柧褪菍W(xué)生之一。
道爾頓于 1793 年至 1799 年擔(dān)任曼徹斯特新學(xué)院數(shù)學(xué)和自然哲學(xué)教授； 1794年，擔(dān)任曼徹斯特文學(xué)和哲學(xué)學(xué)會會員。這個社團是由普里斯特利的學(xué)生創(chuàng)立的，旨在探索神學(xué)和英國政治以外的各種主題。問題。 1790年，道爾頓開始做植物學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)自己的色覺與常人不同。他可以識別白色、黃色或綠色，但認為紫色、粉色、深紅色和花斑顏色大致相同。 1792年，道爾頓在觀察一朵花時，發(fā)現(xiàn)這朵花白天在陽光下呈現(xiàn)藍色留學(xué)之路，晚上在燭光下變成紅色。然而，其他人認為這朵花總是粉紅色的。更令人驚訝的是，只有他和他的兄弟觀察到了“變色”現(xiàn)象。當(dāng)時別人不理解他，認為他很可笑，但道爾頓并沒有放開這種現(xiàn)象。他孜孜不倦地工作，經(jīng)過討論最終得出這是色盲現(xiàn)象，成為第一個發(fā)現(xiàn)色盲的人。 1794年10月31日，他在學(xué)會閱讀了《色覺的特殊例子》。在這篇文章中，他對色盲這種視覺缺陷進行了最早的描述，并總結(jié)了他自己和許多人的觀察結(jié)果。色盲的特點是除了藍色和綠色之外，他只能看到黃色。
“在我看來，圖像中被其他人稱為紅色的部分只不過是陰影或缺乏光線。此外，橙色、黃色和綠色似乎是一種顏色，只是從強烈的黃色均勻地下降到對我來說，它們只是不同深淺的黃色。”
圖1 論文《色覺的特殊例子》
這篇論文發(fā)表在 1798 年曼徹斯特文學(xué)和哲學(xué)學(xué)會的紀念刊上
道爾頓推測顏色感知的缺乏是由眼睛的液體介質(zhì)（稱為房水）變色引起的。根據(jù)他的研究，他認為房水是藍色的，因此過濾掉了所有顏色。他的觀察和著作構(gòu)成了最早關(guān)于色盲的討論。后人為了紀念他，也將色盲稱為“道爾頓病”。
圖2 色盲測試
1800年，道爾頓擔(dān)任學(xué)會秘書，隨后進行了氣體壓力的研究。 1801年，道爾頓在干燥空氣中加入水蒸氣，發(fā)現(xiàn)混合氣體中某種成分的壓力與其他成分的壓力無關(guān)，總壓力等于兩種壓力之和，即道爾頓分壓定律。同年，道爾頓最親密的朋友威廉·亨利發(fā)現(xiàn)不溶于水的氣體量與壓力成正比，這就是亨利定律。后來亨利還觀察到混合氣體也存在同樣的關(guān)系，只不過壓力被氣體的分壓代替。從這次討論中，道爾頓得出結(jié)論，溶解是一個純粹的物理過程。
亨利在原子理論的創(chuàng)立過程中給了道爾頓很大的幫助。亨利曾說過：“每種氣體都相當(dāng)于另一種氣體的真空”。當(dāng)時，這句話引起了許多科學(xué)家的反對，但道爾頓用實驗證明了其正確性，同時也為道爾頓氣體分壓定律奠定了堅實的基礎(chǔ)。亨利經(jīng)常有獨到而深刻的想法，但他缺乏將它們系統(tǒng)化并公開的雄心。 1802年，受到道爾頓的啟發(fā)，亨利在英國皇家學(xué)會（不是皇家學(xué)院）詳細解釋了白色氣體的溶解度與其分壓之間的關(guān)系——氣體在水中的溶解度（不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)）與此成正比。氣體的分壓。該定律后來被稱為“亨利定律”。受到亨利工作的啟發(fā)，道爾頓在隨后的討論中注意到，在相同壓力下，不同氣體的溶解度差異很大，于是他想象：“一系列氣體的溶解度取決于這些粒子的重量。其中最輕的、最簡單的一定氣體粒子的溶解度隨著其重量和難度的增加而增加，最終粒子（原子）的相對重量對我來說是一個新課題。”特別強調(diào)相對原子質(zhì)量（原子量）是他最初的想法。
只有賦予原子相對質(zhì)量（原子量）的含義，道爾頓的原子論才能區(qū)別于以往哲學(xué)思辨的原子論，而具有現(xiàn)代科學(xué)定量實驗的特征。
1803年，道爾頓繼承了古希臘的簡單原子論和牛頓的粒子論，提出了原子論。其要點是：（1）化學(xué)元素是由不可分割的粒子——原子組成的。他認為原子是所有化學(xué)變化中不可再分割的最小單位。 (2)同一元素的原子性質(zhì)和質(zhì)量相同，不同元素的原子性質(zhì)和質(zhì)量不同。原子質(zhì)量是元素的基本特征之一。 (3)當(dāng)不同元素結(jié)合時，原子以簡單的整數(shù)比結(jié)合。推導(dǎo)并通過實驗證明倍增定律。如果一種元素的質(zhì)量固定，那么各種化合物中另一種元素的質(zhì)量一定是簡單的整數(shù)比。
1808年，道爾頓最重要的著作《化學(xué)哲學(xué)新體系》出版。在書中，他詳細闡述了原子理論及其實驗基礎(chǔ)，還設(shè)計了一組符號來表示各種原子，用這些符號的組合來表示化合物中原子的排列。這次道爾頓建立了科學(xué)原理理論。他為整個科學(xué)創(chuàng)建了一個中心。科學(xué)家首先用原子論來解釋實驗現(xiàn)象，然后將實驗結(jié)果歸因于原子論。人們從原子論出發(fā)，建立了另外一個體系。科學(xué)理論推動化學(xué)乃至整個自然科學(xué)的發(fā)展。
圖3 道爾頓設(shè)計的原子符號
道爾頓的原子理論奠定了現(xiàn)代化學(xué)和原子物理學(xué)的基礎(chǔ)，是科學(xué)史上劃時代的成就。道爾頓提出原子理論后，在英國乃至歐洲名聲大噪，各種榮譽紛至沓來。 1816年，道爾頓當(dāng)選為法國科學(xué)院院士； 1817年，道爾頓當(dāng)選為曼徹斯特文學(xué)和哲學(xué)學(xué)會主席。同時，他繼續(xù)進行科學(xué)討論，他用原子理論解釋了無水鹽溶解時體積不變化的現(xiàn)象，并首先對體積分析的原理進行了描述。 1826年，英國政府授予他科學(xué)金質(zhì)獎?wù)拢?1828年，道爾頓當(dāng)選為英國皇家學(xué)會會員；此后，他先后當(dāng)選為柏林科學(xué)院名譽院士、慕尼黑科學(xué)院名譽院士、莫斯科科學(xué)協(xié)會名譽會員。他還獲得了法學(xué)博士學(xué)位，這是當(dāng)時牛津大學(xué)授予科學(xué)家的最高榮譽。
面對榮譽，道爾頓起初冷靜謙虛，但隨著榮譽越來越高，他逐漸變得傲慢保守，變得刻板自以為是。他拒絕接受居伊·呂薩克的建議。氣體部分體積定律，堅持采用自己的原子量值而不接受已經(jīng)精確測量的數(shù)據(jù)，反對喬恩斯·雅各布·貝采利烏斯提出的簡單化學(xué)符號系統(tǒng)，但道爾頓對科學(xué)的熱愛始終如一。 1822年道爾頓當(dāng)選為英國皇家學(xué)會會員； 1835年至1836年任英國學(xué)術(shù)協(xié)會化學(xué)分會副會長。
圖4 道爾頓肖像
1844年7月26日，道爾頓用顫抖的雙手寫下了他最后的氣象觀測記錄。 1844年7月27日，他從床上摔下來，被服務(wù)員發(fā)現(xiàn)死亡。道爾頓希望在他死后對他的眼睛進行測試，以找出他色盲的原因。他認為這可能是因為他的水樣是藍色的。尸檢發(fā)現(xiàn)他的眼睛正常，但 1990 年，對英國皇家學(xué)會保存的他的一只眼睛進行 DNA 檢測發(fā)現(xiàn)，他缺乏綠色敏感色素。為了紀念道爾頓，他的肖像被安裝在曼徹斯特市政廳的入口處。許多化學(xué)家使用道爾頓作為原子量單位。
道爾頓是用于測量原子質(zhì)量和分子質(zhì)量的化學(xué)單位，也稱為統(tǒng)一原子質(zhì)量單位。國際上通常采用原子的質(zhì)量單位作為基準(zhǔn)，將碳十二元素原子質(zhì)量的十二分之一定義為原子質(zhì)量單位。也就是說，碳十二元素的原子質(zhì)量為12道爾頓。道爾頓的英文全名（縮寫為Dal或Da、D）。
道爾頓并沒有因為自己的色盲而責(zé)怪自己。他一生都在努力生活和工作。他從來不畏懼任何艱難困苦。他將一生奉獻給了科學(xué)。他一直未婚，在惡劣的生活條件下從事科學(xué)討論。英國政府只是在歐洲著名科學(xué)家的呼吁下才發(fā)放養(yǎng)老金，但道爾頓仍然將其保存下來并捐贈給曼徹斯特大學(xué)進行研究。