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凯库勒的梦中发现之谜

很可能在中学化学课堂上听到德国化学家凯库勒(1829~1896)在梦中发现苯环结构的故事。如果你的化学老师忘了讲,那么你很可能在某一本面向少年儿童的科普读物中读到它。这个故事的背景是这样的:已知一个苯分子含有6个碳原子和6个氢原子,碳的化合价是4价,氢则是1价,有机物的碳原子互相连接形成碳链,那么在饱和状态下每个碳原子还应该与2个(在碳链中间)或3个(在碳链两端)氢原子化合,算上去6个碳原子应该和14个氢原子化合,比如己烷就是这样的。苯分子只有6个氢原子,说明它的碳原子处于极不饱和状态,化学性质应该很活泼。但是苯的化学性质却非常稳定,说明它和不饱和有机物的结构不一样。

苯究竟有什么样特殊的分子结构呢?这个问题把当时的化学家难住了。凯库勒也对此百思不得其解。故事说:一天晚上,凯库勒坐马车回家,在车上昏昏欲睡。在半梦半醒之间,他看到碳链似乎活了起来,变成了一条蛇,在他眼前不断翻腾,突然咬住了自己的尾巴,形成了一个环……凯库勒猛然惊醒,受到梦的启发,明白了苯分子原来是一个六角形环状结构。

凯库勒是在1865年发表有关苯环结构的论文的。1890年,在柏林市政大厅举行的庆祝凯库勒发现苯环结构25周年的大会上,凯库勒首次提到了这个梦。和后来的流行版本略有区别的是,他说他是在火炉前撰写教科书时做梦的。这个故事很快传遍了全世界,不仅一般人觉得有趣,心理学家更是对它感兴趣。一百多年来,众多心理学家在提出有关梦或创造性的理论时,都喜欢以此为例。据说它是研究创造性的心理学文献中被举得最多的一个例子。

一个人是否做过某个梦,由他说了算,空口无凭,别人不好判断线年后当众亲口说他做过这么个蛇梦,我们看来只好相信他了。不过凯库勒做的可不是一般的梦,而是与科学发现有关的,那就有可能找到支持或反对它的间接证据。美国南伊利诺大学化学教授约翰·沃提兹在上个世纪80年代对凯库勒留下的资料做了透彻的研究,发现有众多间接证据能够证明凯库勒别有用心地捏造了这个梦的故事。

其实关键的证据有一条就够了。凯库勒说他是受梦的启发发现了苯环结构的,如果我们能够证明在凯库勒之前已经有人提出了苯环结构,而且凯库勒还知情,那么我们就可以认为凯库勒没有说真话。事实的确如此。沃提兹发现早在1854年,法国化学家奥古斯特·劳伦在《化学方法》一书中已把苯的分子结构画成六角形环状结构。沃提兹还在凯库勒的档案中找到了他在1854年7月4日写给德国出版商的一封信,在信中他提出由他把劳伦的这本书从法文翻译成德文。这就表明凯库勒读过而且熟悉劳伦的这本书。但是凯库勒在论文没有提及劳伦对苯环结构的研究,只提到劳伦的其他工作。

所以,凯库勒是没有必要从梦中得到启发的。凯库勒编造这么个离奇故事的原因,可能正是为了不想让人知道他的重大发现与法国人有关。在当时的德国反法情绪很盛行,年轻时曾在巴黎留学的凯库勒也受到感染。沃提兹发现凯库勒在一封信中把法国人叫做“狗崽子”。或许可以说,这是一种“爱国主义”的剽窃行为。

在凯库勒之前,还有别人提出苯是环状结构,其中值得一提的是奥地利化学家约瑟夫·洛希米特,他在1861年出版的《化学研究》一书中画出了121个苯及其他芳香化合物的环状化学结构。凯库勒也看过这本书,在1862年1月4日给其学生的信中提到洛希米特关于分子结构的描述令人困惑。所以即便凯库勒在1865年时已忘了劳伦提出的苯环结构,也还可以从洛希米特的著作那里得到启发,不必靠做梦。不过,洛希米特把苯环画成了圆形,而劳伦则是画成正确的六角形,更接近于凯库勒提出的结构式。所以我倾向于认为凯库勒是从劳伦那里抄来的想法。

1990年,在沃提兹的组织下,美国化学协会举办了一次关于苯环结构发现史的研讨会。自此真相该大白了吧?并不。不仅科普文章、大众媒体继续对凯库勒的梦津津乐道,科学史学者、科学哲学家、心理学家也继续煞有介事地研究凯库勒的梦。我查到在1995年《美国心理学杂志》还刊登了一篇长达20页的研究“凯库勒发现苯分子结构的创造性认知过程”的论文,探讨凯库勒的梦是什么样的心理状态。2002年举行的第四届创造性与认知国际会议上也还有人举凯库勒的梦为例。一个有趣的虚构故事是很难被枯燥的事实真相所取代的,尤其是当它可以被用来作为支持自己的学说的例证时更是如此。

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