第12章 开天辟地近代化学的奠基人波义耳(12)

152米反射望远镜的第一项重要天文发现是由美国天文学家WS亚当斯作出的。当时，已发现天狼星的暗伴星比天狼星约暗10个星等，即它所发出的光只有天狼星的万分之一，但通过它与天狼星在天空中的波浪式自行轨迹推算出它的质量大体上相当于太阳质量，这样一颗恒星为何如此暗弱？1915年，WS亚当斯使用这台152米反射望远镜成功地拍摄到天狼星暗伴星的光谱，发现它的表面温度达10000℃左右，几乎与天狼星的表面温度相仿，于是它暗弱无光的惟一解释就是它的体积要比天狼星小很多很多。质量与太阳相仿的恒星其体积却如此地小，其结果必然是它的密度惊人地大，这种特殊类型的恒星后来被命名为白矮星。

发现白矮星正是152米反射望远镜所作出的一项重要天文成果。

海尔的“三级跳”的第二跳是建造一架口径254米（100英寸）的反射望远镜。当口径152米的反射望远镜还在建造之时，美国洛杉矶的一位商人JD胡克就向海尔主动表示愿出巨资建造一台以他的姓氏命名的巨型反射望远镜。起初提供的捐款可以建造一台口径212米的反射望远镜，但为了确保在此后较长时间内不被别人所超过，胡克又主动增加了捐款，最后确定建造一台口径达254米的巨型反射望远镜。海尔得到这笔巨款后马上行动，订购镜坯，组织人设计和加工，1918年这台以捐款人的姓氏命名的胡克望远镜在威尔逊山天文台落成。此后30年中，它一直是望远镜之王。

许多重大天文发现是藉助于胡克望远镜作出的。该望远镜一建成，美国科学家AA迈克尔逊和FG皮斯就在1920年将他们制成的第一台恒星干涉仪安装在胡克望远镜上，同年底首次测出了红巨星参宿四（猎户座α）的角直径，此后又测得了其他几颗红巨星的角直径。

1924年，美国天文学家哈勃在威尔逊山天文台利用胡克望远镜拍摄仙女座大星云、三角座星云M33和人马座星云NGC6822的照片，利用其中发现的造父变星（一种因星体不断胀缩而产生光变的变星）测定了它们的距离，从而发现了银河系之外确实存在着别的星系，翻开了探索大宇宙的新篇章。此后，哈勃又用胡克望远镜测定许多星系的距离和视向速度，1929年发现了著名的哈勃定律。1944年，在威尔逊山天文台工作的德国天文学家巴德用胡克望远镜拍摄仙女座大星云和它的两个伴星系的照片，并通过进一步的研究率先确立了恒星往往可以分为两个不同的星族的科学概念。概言之，胡克望远镜对20世纪天文学的发展贡献巨大，特别是在星系和宇宙学的研究方面，其贡献尤为突出。

1923年，海尔因健康欠佳而退休，结束了他就任近二十年的威尔逊山天文台台长生涯。但他在稍事休息以后，1928年又开始部署建造一台口径508米（200英寸）的反射望远镜，这也是他卓越不凡的“三级跳”中的最后一跳。由于洛杉矶市的发展已使尘埃和夜晚的亮光逐渐对威尔逊山天文台的天空产生不利影响，特别对用大望远镜拍摄遥远星系和其他暗弱天体影响更大，所以海尔决定该望远镜不能安装在威尔逊山天文台，他选定了离威尔逊山天文台150千米处的帕洛马山为新台址。他从洛克菲勒基金会争取到600万美元的巨额资助后，立即开始建造该望远镜和它所在的帕洛马山天文台。为了减小观测时温差对镜面形状的影响，他所选用的物镜镜坯是用派勒克斯玻璃制成的，而且镜坯不铸成一个实心玻璃柱，而制成正面有平滑表面、背面却是由纵横交叉肋材构成的蜂窝状结构物。这样的反射镜磨制成后，镜面任何一点与背面空隙处的距离都小于5厘米，于是外界温度的变化将迅速传遍整块物镜，这对减少物镜的形变很有好处。1934年，按照这样的设计思想制成的物镜毛坯在美国纽约州科宁市的科宁玻璃厂制成，经过10个月的缓慢冷却，才用火车沿专门选择的路线运到筹建中的帕洛马山天文台。然后开始了磨制工程，用了31吨磨料磨去镜面中心部分的45吨玻璃，整个镜面任何地方不得有百万分之一厘米的偏差，最后成型的反射物镜重145吨。整台望远镜的机械配件研制得十分精密，可转动部分共重530吨，但运转十分灵巧。由于1931年真空镀铝技术问世，此后不久被用到反射望远镜上，所以这台望远镜的镜面不再是镀银的而是镀铝的，它比银面能保持更长时间不失泽，而且在较宽波段范围内反射本领都比较高。它能拍摄到暗至23等的天体，这样的天体其亮度只有肉眼可见最暗天体的六百万分之一，通过长时间的曝光甚至可以拍摄到远达十亿光年的星系的光谱。

1938年2月21日，海尔在美国加里福尼亚州帕萨迪纳市去世。由于第二次世界大战的影响，508米反射望远镜在他去世十年之后才在帕洛马山天文台落成。但人们并没有忘记他的巨大功绩，该望远镜被命名为海尔望远镜。1969年12月，美国将威尔逊山天文台和帕洛马山天文台两台合并，为了纪念海尔的功绩，合并后的天文台被命名为海尔天文台。

科学事业的杰出组织者海尔一生中共发表论文和各类文章400余篇，并著有《一座高山天文台十年的工作》（1915年出版）、《新天空》（1922年出版）、《宇宙的深度》（1924年出版）、《银河系之外》（1926年出版）、《1917～1924年太阳黑子磁场观测》（与SB尼科尔逊合著，1938年出版）等多部著作。但更突出的是，他是一位科学事业的杰出组织者。前文论及他游说富商捐款建造大望远镜便是这方面的重要体现。除此以外，他在这方面的贡献还很多。

海尔任威尔逊山天文台台长近20年。建台初期，他带领同事们伐木、筑路、建房、搬运和安装仪器，筚路篮缕，艰辛备尝。天文台初步建成后，他一方面致力于不断改善天文台的装备，建造大的太阳塔和巨型反射望远镜；一方面又注意人才建设，他聘请有才华的青年学者来台工作，并注意吸引各国著名学者前来进行客座研究。这些措施使威尔逊山天文台人才济济，逐渐成为当时世界上最有声望的天文台之一。

1906年，海尔受聘为思鲁普工学院的理事。该学院原先学术水平较低，海尔与著名物理学家密立根等人合作，将该校改组为加利福尼亚理工学院。他们为该校制定了严谨求实的办学方针，注意活跃学术空气，提高学术研究水平和教学质量，逐渐使该校成为美国学术水平最高的高等学府之一。

1899年，海尔任美国天文学和天体物理学会（美国天文学会的前身）副会长，1902年当选为美国国家科学院院士。他十分热心于学术团体的组织建设工作。在他的筹备和组织下，国际太阳研究联合会于1905年正式成立。后来，该联合会与国际天图组织、国际测时与纬度联合会等学术机构合并，组建成著名的国际天文学联合会。1916年，海尔任美国国家研究理事会首任主席，在他的倡议和组织下，1919年成立了国际研究理事会（国际科学联合会理事会的前身），1932年海尔任该会主席。

海尔还致力于学术刊物的建设。1891年，他与佩恩共同创办《天文学与天体物理学》杂志；1895年，他又与基勒共同创办了《天体物理学杂志》。这两个刊物目前都已成为国际著名的天文学刊物。

综观海尔的一生，可以看出他与许多著名天文学家有一个明显的不同，他不仅在自身研究领域（太阳物理学）成果卓著，而且又是科学事业的杰出组织者。他深信科学事业要靠一大批人携手合作才能更快发展。他为科学事业所做的组织工作、所进行的社会活动，如游说富商为建造大望远镜捐款、筹备和组建国际学术机构、创办国际性天文刊物等，后来都结出了丰硕的成果。他的这些工作影响十分深远，有力地推动了二十世纪天文学的发展。

免疫化学的奠基人兰德斯坦纳

20世纪以前，如果一个人不慎受外伤、大出血，或者患了严重的病症，需要补充血液，以提高身体抵抗力，或者补足失去的血量，以维持身体的生理活动的需要，那么，就要给病人输血，但输血的效果总是很不理想的。

经常发生这种情况，正在接受输血的病人，输着输着，突然病人发生剧烈头痛、腰痛，随后就呼吸困难、昏迷不醒，很快死亡；或者突然发生剧烈的胸痛或腹痛，呼吸困难，最后也死亡了。病人并不是由于原来所患的病症而死亡的，而是由于给他输血的缘故。

当然，不是每一个输血的患者都会发生这种情况，但是，由于输血不合适而导致死亡的病例，的确不少，百分比相当高。对此，人们莫名其妙，也无可奈何。因为弄不清究竟是怎么一回事，所以也无从采取对策，只能碰运气，碰上“坏运气”，发生了输血反应，就只能坐以待毙了。

只是到了1900年，人们才发现这种反应是由于给血的人和接受输血的病人在血液的类型上不协调、不匹配，产生了反应，才导致死亡。

这个发现人体血液有血型之分的人，就是兰德斯坦纳。不同血液的互相反应，是一种免疫现象，兰德斯坦纳的发现，以后逐渐发展成为一门学科，即免疫化学。

热爱医学的少年兰德斯坦纳生于1868年6月14日奥地利的首都维也纳。少年时代的兰德斯坦纳就非常热爱医学，希望将来成为一个医生。就在他家的附近有一所医学院，是附设于一个医院的。医学院里有各种实验室，其中有人体解剖实验室。

一般人，尤其是年青人，见着尸体就害怕，还躲得远远的。兰德斯坦纳却不同，他总是扒在实验室的窗口上，看人们在解剖尸体，观察人体的内脏构造，甚至看得入了迷。

他还十分喜欢读书，尤其喜欢读附有插图的医学图书，像解剖学教科书、胚胎学图书等等。

凡是他看过后的图书，他都记得很牢，不会轻易忘掉。

他十分向往探索人体的奥秘。1885年，兰德斯坦纳的理想实现了，他进入维也纳大学学习医学。由于他的聪明勤奋和具有丰富的科学知识，1891年，他以优异的成绩获得医学博士学位。他决心毕业后投入到医药工作中去，干出一番成绩来。

然而，事情并不一定按照他的理想那样进行。当时，奥地利是欧洲一个文化较发达的国家，人才云集。老科学家们并不把兰德斯坦纳放在眼里，他觉得有些“英雄无用武之地”。

但他并未灰心，相反，他仍然雄心勃勃，决心要干出一番事业来。

医生兼化学家

兰德斯坦纳在奥地利四处奔走。他一边行医，为人看病，给人解除痛苦，一边却如饥似渴地学习。他到处拜访名医、求师指点；还到当时各有名的学府收集资料，尤其是珍贵的学习材料。

当时，他曾到瑞士的苏黎士的罕特希实验室以及德国沃兹堡的埃米尔黄歇尔实验室和慕尼黑的巴姆伯格实验室努力攻读化学。以后，他转而攻研细菌学和病理学。而他在这方面所取得的进展是很可观的，这成绩应该归功于他前阶段在化学上所学习到的知识，以及在这门学科上的研究成绩。兰德斯坦纳从化学的角度出发，研究人体的构造。当时，他专门研究蛋白质的构造。

他知道，蛋白质是一种大分子、具有复杂的分子构造的物质。就当时的化学水平而言，要研究蛋白质的构造是非常困难的。他跳出当时一般化学家对普通物质的研究方法，转而研究人体血清，利用血清的种种试验来研究蛋白质的构造。

血清中包含蛋白质，这是机体血液去掉红细胞、白细胞等成分之后的液体部分。通过对血清的种种试验，他认识到不管是动物还是植物，它们的蛋白质各不相同，各有自己的特征，这是构成不同动物、植物的基础。

兰德斯坦纳更进一步指出，生物有机体内部不同器官的蛋白质，更是多种多样，一种器官含有的蛋白质，与另一种器官含有的蛋白质就是不一样。他指出，生物的多样性与蛋白质的多样性关系密切，它与机器一般不同。因为机器只消用有限的几种不同的材料，比如钢、铁、木材……就能做成性能不同的各种机器。而有机体的各类器官却不是这样，它是由千变万化的蛋白质构成的。兰德斯坦纳原来的目的，是想了解各种不同物种之间蛋白质构造的不同，同时也研究同一物种的不同个体之间，是否也存在一些不同。由于他是利用对血液的研究来进行的，这最终就导致了他发现人体的血型。

奇异的人体血型在研究动物血液的过程中，兰德斯坦纳发现，当把不同种的动物血放在一起时，会出现凝集现象。

所谓凝聚现象，就是指血液中的红细胞失去平时单独存在的特点，而互相粘集在一起，变成一堆一堆。兰德斯坦纳还发现，人体内的血液有时也会发生凝集现象。奇怪的是，这种凝集现象有时发生，有时却不发生。

兰德斯坦纳对这个问题做了深入的研究。他认真地把发生凝集现象和不发生凝集现象的血液分别进行认真的检查，结果发现，人类的血液可以分成几种不同的类型。他的研究方法是把血液中的红细胞和血清分开来，然后把红细胞与血清混在一起，观察其反应。每一个人自身的红细胞与血清不发生凝集反应，这是自然的。再把这种红细胞与别人的血清混在一起，结果是：有的发生凝集，有的不发生凝集。

兰德斯坦纳认为，问题就出在红细胞与血清不协调上，如果是协调的，就不会有凝集了。

经过认真分析和无数次的试验，兰德斯坦纳利用他坚实的化学知识，终于得出结论：人的红细胞内，含有一些化学物质，而血清中也含有一种与它相应的化学物质，相应的两种物质碰在一起，就会发生凝集现象。他把红细胞所含的这种物质，称为凝集原，血清中的那种化学物质叫凝集素。

研究终于发现，人体的凝集原有两种，分别叫A凝集原和B凝集原；而相应的凝集素也有两种，即a凝集素和b凝集素。兰德斯坦纳在当时把人的血液按所含的这些物质分成不同类型，他提出共有三种血型。后来，他的助手斯特里和另一个研究人员德卡斯特罗又补充了另一种，这就是说，当时能分辨出四种血型来。

血型的分类是根据红细胞所含的凝集素来定的，即A型的人含有A凝集原；B型人含有B凝集原。如果红细胞中两种凝集原都有，即是AB型；如果两种凝集原都没有，就叫做O型。所以四种血型分别是A型、B型、AB型和O型。