两梦定乾坤的凯库勤

　　以碳、氢、氧三种元素为主组成的有机化合物是一个庞大的集团，尤其是道出在这些 复杂化合物中，碳原子之间是以哪种方式相连接，长期困扰了许多化学家。不了解分子的 结构就难于测定它的性质，更难判定它有哪些用途。凯库勒(1829-1996)为了碳、碳间的 结构，花费了大量的时间和心血，终于心有灵犀一点通，得益于"梦中悟道"，为有机化学 的发展作出了杰山的贡献。
　　上个世纪60年代中叶，凯库勒旅居伦敦，在英国议院下院的克拉帕姆路住过一段时间。 那时候，他工作非常勤奋，终日在简陋的实验室里专心致志地实验、思考，夜以继日，废 寝忘食。他晚上常去访问好友缪拉，海阔天空地谈论各种问题，话题大部分还是他们共同 关心的化学，这可以说是他最感兴趣的"业余"活动了。
　　那个时候，化学界，特别是有机化学家都被碳原子的奇特性质和难以捉摸的结构所 吸引。他们像着了迷一样，热衷于解开碳化合物的结构之谜，以求合理解释碳化合物的 家族成员为什么如此繁衍众多，碳的4个化合价是怎样妥善安排互相连接起来的。
　　说起碳的化合价是4，这也是凯库勒的-个发现．周期表里每个"注册"的化学元 素都具有一定的化合价，说明它们能和几个别的元素原子"携手并肩"结合起来-一所 以过去也常叫做"化学亲合力"比如氢是1价的，只能伸出一只手去和原子(或"基") 结合；氧是2价的，只能"伸出双手"欢迎其他"客人"；而碳是4价的，它就能和四 个"朋友"去"拥抱"了。这些，目前已经成为常识了，但是当初确定它们的化合价却 是化学界、其至是科学界的重大事件。弄不清这个问题，就确定不了原子量，当然就更不 能排列绘制出化学家的地图--化学元素周期表来了。
　　-个晴朗的夏夜，整个城市已沉静下来。凯库勒乘最后一班公共马车回家。那时候的 公共马车还是双层的，凯库勒在马车上层陷入了沉思，后来似乎进入了梦乡。俗话说，日 有所思，夜有所梦。他眼前又浮现出旋转飘游的众多原子。这些活动的原子虽然时常浮现 在他的脑际，但平时"看不清"它们的"庐山真面目"，总是若隐若现。这个晚上却不同了， 也许就像文学家常说的"灵感"来了吧，凯库勒今晚似乎见到那些小原子总是时而结合成 队，时而被大原子拥抱：大原子一会儿捉住三个或四个小原子，一会儿这些原子又好像全 部形成旋涡状而跳起华尔滋舞来。他还看到大原子排着队，牵着长链另-端的小原子走。 凯库勒正如梦非梦脑海里出现这些思维的闪光的当儿，"克拉帕姆路到了"的喊声把他惊醒过来。凯库勒回到寓所，回忆车上的梦境，用了半夜的时间奋笔疾书，把这个闪现的幻影 捕捉下来，记述成文--于是碳的链状结构诞生了。
　　解决了4价的碳在长链化合物中是怎样结合的，还只是解决了问题的一半。有些碳的 化合物用这个结构图式仍然无法说明，比如苯(Cll6)分子中碳的4价和六个氢原子怎样 相连仍然无法解释。所以，凯库勒为此还是日夜苦思冥想。
　　后来，凯席勒在比利时格恩居住的时候，有一天晚上他正执笔撰写《化学教程》，不知 为什么思路总不能集中，写起来也不顺利。他拉把椅子坐到壁炉前打起盹来，他 脑海里又出现了一群旋转着的原子群，在这群原子后面还跟随-群更小的原于。对这种"灵 感"的来袭已经有过体验的凯库勒，立即从中分辨出种种不同形状、似乎是缠绕狂舞的"群 蛇"，边旋转边运动。蓦然，他仿佛看到其中一条"蛇"衔着自己的尾巴，摇来摇去在他面 前打起转转，似有嘲弄戏耍之意，像被电击一样，凯库勒下意识地猛桓醒过来，他想到碳链为什么不可以自身首尾相接?于是，这夜晚他又振笔疾书，整理出了他的碳化合物的环 状结构理论。要知道，碳的化合物中这类环状结构的化合物--芳香族化合物是一类非常 重要的家族，而为打开这个广阔天地大门金钥匙的正是凯库勒。
　　凯环勒是一位严谨治学的科学家，他没有轻率地将他两次"梦中悟道"的结果匆匆发表。
　　1890中，在德国化学会25周年庆祝会上，他生动地回忆了两次"梦中悟道"的情况。 他语重心长地说："你们也学会作梦吧!它会帮助发现真理。……但是在我们的梦没有以清 醒的理智进行研究之前，千万不要轻易发表。"他是这样说的，也是这样做的。他在伦敦第 一次"梦中悟道"以后，只是回到海得尔堡才写成关于碳链学说的正式论文。当时有两位 朋友看了他的论文，只是摇头，他就觉得理论内容或许还要进一步推敲，马上发表可能不 太慎重，就又放了一年多才发表出来。他在比利时第二次"梦中悟道"以后，也搁置了大 约一年时间，在别的学者完成了有关的合成实验之后，他才把苯的环状结构理论拿出来发 表。科学史上，一些重要学说的建立往往是由点滴偶然的联想为渊源的。但是成为立得起、 站得住的学说，还必须以丰富的事实作依据，进行多方面的探讨和检验。没有经过多方面 的推敲，即便名噪-时，也未必经得起历史的考验。凯库勒关于苯的环状结构理论一"发表 就获得成功，是和他的这种审慎的、严格的科学态度密切不可分的。一百多年来，尽管结 构理论有了极大的发展和极大的深化，但是凯库勒当年所达到的认识在总的轮廓上仍然惊 人地正确，在我们书面表述碳的环状结构的时候，他所提山的结构式仍然是最简明、最形 象的表达方式，经受住了科学发展的历史的严格考验。
　　这里值得一提的是科学和艺术的结合，往往对科学研究有推动作用。我们总以为文艺 家需要形象思维，科学家只有抽象思维。其实这不能一概而论。古往今来，科学的各个领 域都建立了不少模型、模式，科学家常常从自然界或生产、生活中的各种直观形象获得重 要启示，除了著名的仿生学外，凯库勒的"梦中悟道"不也是个范例吗?当然，一个对科 学毫无所知的人如果也想灵机一动而一鸣惊人，那只能是痴心妄想。