莱比锡学派的特点及其对物理化学的贡献*，本文主要内容关键词为：莱比锡论文,物理化学论文,学派论文,其对论文,贡献论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
摘要 物理化学是创始于19世纪末的一门重要的化学分支学科。以奥斯特瓦尔德、范·托夫、阿累尼乌斯为核心的莱比锡学派，摆脱注重有机化学的时尚，以物理学理论和方法来研究化学现象。他们各自的工作相对独立，但所取得的成果互为补充，因而形成了一个完整的理论体系，共同在化学与物理学的交界处开辟了一个新的领域——物理化学。而三位化学家经历和科学信仰上的相似、性格上的迥然不同，以及他们对物理、数学和实验的态度，都对物理化学的建立和发展起了重要作用。
关键词 莱比锡学派，物理化学
中图法分类号 O6-09
在20世纪初，化学分为了四大分支学科：无机化学、有机化学、物理化学和分析化学。其中，“有机化学”的概念早在16世纪就有人提出了，到19世纪这门学科成为化学家们崇尚的热点；而无机化学在门捷列夫（D.I.Mendeleev，1834—1907）1869 年发现元素周期律之后迅速得以完善和系统化；分析化学作为化学研究的一种工具同样发端甚早，在18世纪末时就已初具规模。只有物理化学，是创始于19世纪晚期，而它一经形成，便很快成为发展最为迅速的学科。诺贝尔化学奖首次颁奖，就是颁给了物理化学家。
物理化学是伴随着莱比锡学派的形成而成熟起来的。作为一个化学学派，莱比锡学派不仅创立了一个新的学科，而且通过它的宣传使物理化学深入人心。同时它又具有自己的独特性，三位核心人物奥斯特瓦尔德（F.W.Ostwald，1853—1932， 德国）、 范·托夫（J.H.van't Hoff,1852—1911，荷兰）、阿累尼乌斯（S.Arrhenius,1859—1927，瑞典）国籍不同、性格不同，而且各自发展了物理化学的不同部分，但他们的成就互为补充，共同缔造了一个庞大的物理化学体系并且使之得到广泛传播。因此，探讨莱比锡学派的形成、影响以及对物理化学的贡献，在研究物理化学的发展史中具有重要意义。
1 物理化学诞生的背景
19世纪中叶，关于化学组成的研究成果尤为丰富，特别是化学家们在对有机化合物的认识上作出了惊人的成就，有机化学成了化学研究的中心，尤其是在化学最为发达的德国。被誉为物理化学之父的奥斯特瓦尔德曾感叹如果自己是在德国受教育，那么就肯定会受这种影响成为一位有机化学家。这一时期中，凯库勒（F.A.Kekule，1829—1896，提出苯环立体结构）、柯尔比（H.Kolbe，1818—1884，以木炭、硫磺、 氯和水为原料合成醋酸）、拜尔（A.von Baeyer，1835—1917，研究芳香族化合物）、霍夫曼（A.W.von Hofmann，1818—1892， 合成苯胺）等人对组分、结构与合成的研究似乎已使化学发展走上了平坦大道。在崇尚有机化学的思想统治下，很多人不再重视对化学反应中“力”的认识，而是随着有机化学的发展把有机合成放在了首位，化学家最重要的任务就是对大批已知的化合物进行制备、研究和分类，这样一来，就把化学的发展在很大程度上同物理学隔离开了。
但是，也有一些化学家部分继承了物理学的某些传统，他们关心物理仪器的发展及其在化学研究中的作用，热衷于通过实验研究物理性质与化学成分间的关系，同时还致力于探讨化学反应过程所遵循的物理原理。其中本生（R.W.Bunsen，1811—1899）就是最典型的例子，他先是研究有机化学，1859年与一位物理学家合作，制出了第一台实用的光谱分析仪，这是化学家与物理学家合作的结晶。光谱分析很快就被证明是测定痕量元素的最灵敏的工具。此外，他还发明了许多有价值的仪器，但这些发明都是以改进纯化学的分析手段为目的。 李比希（J. vonLiebig，1803—1873）的学生柯普（H.Kopp，1817—1892）试图证明所有物理性质都是化学成分的简单函数，提出根据物质化学成分可预知其物理性质，相反，根据物理特性又可鉴别出未知组分的化合物，等等。他们在化学与物理学之间架起了桥梁，但这桥梁仍是十分薄弱的，只是用来交流各种技术和现象而不是学术理论。
到19世纪80年代，几位年轻的化学家认为过于注重成分和结构研究会使化学的领域越来越狭窄，也缺乏创造性，他们试图把早期对化学亲合力、物理性质与化学性质间相互关系的研究融入一个新的理论框架之中，这样，物理化学作为化学的一个新分支便诞生了。
2 莱比锡学派的形成与物理化学的确立
奥斯特瓦尔德、范·托夫、阿累尼乌斯共同创立了物理化学学科，但“物理化学”这个名词不是他们发明的。罗蒙洛索夫（M. B. Πomohocob ， 1711 —1765 ）早就提出了“物理化学”一词（在完成于1752—1754年间的《真正物理化学概论》一书中，罗蒙洛索夫不仅提出了“物理化学”一词，而且还明确指出了物理化学研究的对象及范畴，但影响甚小。）而在莱比锡学派之前，人们更多地是把这类研究称为“physical-chemical researches”（按字面意思可直译为“物理的与化学的研究”。笔者认为这即是指要同时从物理学与化学两个角度来进行的研究。）直到奥斯特瓦尔德等人创办德文版《物理化学杂志》时才明确采用了“physical chemistry”一词，至此，“物理化学”这个曾是含混、毫无系统的研究终于有了一致性和连续性。他们将前人的工作系统化了，并通过不断地宣传、证明这一学科的实用性，使物理化学得到了同时代人的关注；他们又与学生一道创办了专门刊物，使这一学科得以成长、繁荣。
奥斯特瓦尔德出生于俄国拉脱维亚的里加，祖先是德国移民。在多帕特（Dorpat）大学读书时，他深受导师和校园内学术气氛的影响，认为研究化学亲合力是化学家的基本任务。前人提出可用热化学数据来测量酸和碱的相对亲合力，而多帕特大学缺乏精密的量热仪器，但奥斯特瓦尔德使这个不足变成了一个优点，他相信可以用化学反应时的体积变化、溶液的折射指数、反应速度等来计算亲合力常数，从而对这些用不同方法得到的常数值进行比较，以此建立起一套获得这类数据的最精确、最通用、最简单的方法。70年代末至80年代初奥斯特瓦尔德陆续发表了这方面研究的结果。但由于他成长于远离科学中心德国的里加，其研究内容也不为一流大学的化学权威感兴趣，因此获得博士学位后找不到满意的职位，只能在实科中学（Realschule）里执教，同时在多帕特大学兼任物理学助教。1881年他担任了里加工学院（Polytechnic Institute）的教授（这是一个为适应里加日益工业化而办的新机构），充分利用这个机会，一边继续研究亲合力，一边吸引学生进入他的实验室。由于他的教学能力和研究能力逐渐为公众所认识，里加工学院校方因此筹到一笔经费为奥斯特瓦尔德建造专门的实验室。这时国外学者也开始注意到了他，莱比锡大学于1887年聘请他担任德国的第一个物理化学教授（该职位原由一位物理学家担任，因此可以说奥斯特瓦尔德是化学史上第一位名符其实的物理化学教授。）对奥斯特瓦尔德来说，这无疑是天赐良机。这时俄国政府已开始清洗德籍教授，奥斯特瓦尔德深感自己在俄国的地位是危在旦夕。而更重要的是，莱比锡大学是一流大学，而且支持科学研究，这是里加所无法相比的，迁到莱比锡就可获得一个能充分发挥其才智的环境，为他后来联合其他化学家共同把物理化学确立为一门独立的学科提供了必要条件。[1]
范·托夫出生于荷兰鹿特丹，原是一位受过专业训练的有机化学家，是一个不善言谈而富于深思的人，有着独特的个性和风格。他性情孤僻，与同事、学生们在一起时总是沉默寡言；他的著作总是标题很长、段落很短、句子很精炼、而各问题之间很不连贯，因此读者群很小；在实验室中，他不像奥斯特瓦尔德和阿累尼乌斯那样表现得易于合作；而在自由讨论时，他也从不作出结论。他做了大量的实验研究，但只发表了很少的一部分。22岁时写了一篇关于碳原子立体结构的论文，对结构化学作出了重要贡献，但论文发表后范·托夫失业近二年，后来在一个兽医学校教化学和物理，1878年才在新建的阿姆斯特丹大学执教。在他的所有工作中，有一个主题贯穿始终，那就是他坚信化学的大部分（尽管不是全部）都可以归到物理学中，于是他放弃了有机化学，转向以动力学、热力学等原理为基础来研究化学反应的机理。[2] 为了更好地认识溶液的性质，范·托夫提出了溶液与气体相似的观点，认为可以用与气体动力学理论PV＝RT相似的假说来解释溶液的渗透压等性质。1886—1887年他首次提到了渗透作用，并指出测定半透膜的渗透压可作为一种测量可溶物质亲合力的方法（这就进一步丰富了奥斯特瓦尔德的思想）。同时他还提出渗透是一个物理的而不是化学的过程，证实了降低冰点、提高沸点、减小蒸气压等溶质对溶液所产生的影响都是与渗透压成正比，因而也就与浓度成正比。但是他发现电解质溶液严重偏离了理论，渗透压比理论值偏高，而冰点则偏低。为了克服这些差异，他引入了根据经验测得的因子i，这样电解质溶液的渗透压方程就变为PV＝iRT，i 值取决于溶质。然而，他不能解释为什么在电解质溶液中必需这个因子，而在非电解质溶液中则不需要？为什么i 值会由于电解质的不同而有所区别？1887年3月30日阿累尼乌斯在给范·托夫的信中解决了这些问题。
阿累尼乌斯出生于瑞典的乌普萨拉。在斯德哥尔摩大学物理实验室进行博士论文实验时，他选择了通过导电性测出蔗糖分子量为研究课题。后来的实验没能达到这个目的，但揭示出溶液的导电性以某些方式随浓度的不同而变。1884年他完成了博士论文，提出如果溶液中电活性分子质量与化学活性分子质量相等，那么就可以采用导电性数据来得出反应速率、亲合力常数及反应热。但这一新观点遭到很大反对，部分原因是由于他的一些概括只是根据少数例子得来，例如他提出酸强度与活性系数间关系时仅仅研究了5种酸。 同时他关于离子是在无电流作用下产生的观点也令很多化学家无法接受。评审委员会把这篇论文评为“四级”，这样根据乌普萨拉的学制，阿累尼乌斯就只能在中学而不是大学里教书。但是，尚在里加的奥斯特瓦尔德收到这篇论文的复制件后，表现出了极大的兴趣，他看出了用导电性来确定亲合力常数这一研究的前途。他于1884年8月访问瑞典时约见了阿累尼乌斯，从此二人结下了深厚的友情，奥斯特瓦尔德成为阿累尼乌斯理论的热情支持者和宣传者。访问期间奥斯特瓦尔德提出愿意为他在里加安排教职，这一态度促使乌普萨拉校方立即于同年11月聘阿累尼乌斯开设物理化学讲座。后来在多方努力下，阿累尼乌斯获得一笔为期五年的旅行奖学金，先是在里加的奥斯特瓦尔德实验室工作（1886年），后又到维尔茨堡（Würzburg，1886年）、格拉茨（Graz，1887年）等地工作了一段时间，1888年到阿姆斯特丹与范·托夫共同研究，最后又回到莱比锡的奥斯瓦尔德实验室工作（ 1889—1891年）。在这期间通过进一步研究阿累尼乌斯形成了电离理论的框架，在1887年3月给范·托夫的信中明确提出了电离理论，并在随后发表的几篇论文中作了更详细的阐述，还对电解质的电离作了定量计算[3]。他指出只有在水溶液中不发生离解的非电解质溶液才遵守上文中的渗透压公式。而酸、碱、盐等由于在水溶液中离解，使溶液中粒子数增加了，所以需要引入校正系数i使实验结果与理论计算相符合，这样范·托夫的PV＝iRT方程就适用于一切溶液。但电离理论提出后，学术界反应淡漠，是奥斯特瓦尔德和范·托夫借助于自己的威望和热情才使这一几乎被忽略的新理论为众人所知。
奥斯特瓦尔德一直非常关注范·托夫和阿累尼乌斯在溶液方面的研究，1887年以后他与二人的关系已非常亲密，并开始将他们的成果融入自己的研究中。在电离理论提出不久，奥斯特瓦尔德就意识到应该把质量作用定律应用到电解质溶液中离子和分子间的平衡上，由此对分子导电性随稀释度而变化的现象作出合理解释。这样他于1888年发表了研究结果即奥斯特瓦尔德稀释定律，用方程把质量作用定律和电离理论联系在了一起。随后他又对200多种弱有机酸进行了实验， 很好地验证了电离理论。
在短短的几年中，奥斯特瓦尔德、范·托夫和阿累尼乌斯就创立了溶液理论，这一理论行之有效而且具有启发性，使一大批曾是孤立的事实得以简化、统一。根据范·托夫的思想，稀溶液与气体在本质上相似，渗透压对应于气压，它们遵从波义耳（R.Boyle,1627—1691）、盖－吕萨克（J.L.Gay-Lussac，1778—1850）和阿佛伽德罗（A.Avogadro,1776—1856）等人的理论；根据阿累尼乌斯的思想，电解质溶液的异常行为来自于溶质分子的离解，离解度随溶液浓度和电解质性质的不同而变，离解所生成的离子带电，是产生电活性和化学活性的主要原因，通过测量导电性或与渗透压成正比的任一性质就可计算出某种电解质的离解度。再加上奥斯特瓦尔德稀释定律，就能较为可靠地预测许多电解质在不同浓度下的离解度，也可定量地预测它们的化学、物理性质。奥斯特瓦尔德、范·托夫、阿累尼乌斯三人各自的工作都只是局限于物理化学的某些方面，但他们互为补充的成就却是前人无法比拟的。他们的理论使大量现象得以定性分析，并指出看似无关的各种性质实质上是密切相关的；他们使很多化学概念有了更高的精确性，而且使化学仪器发生了重要变化。在此基础上，他们联手开辟了物理化学这一完全崭新的研究领域。尽管他们真正共事的时间不多（1884年奥斯特瓦尔德与阿累尼乌斯相识，1886年奥斯特瓦尔德才与范·托夫相识），而且基本上只有奥斯特瓦尔德及其学生能斯特（W.Nernst，1864—1941）等人长期在莱比锡工作，但由于奥斯特瓦尔德热情而开放的个性使他成为这个联盟的领袖，而且莱比锡大学后来成为物理化学研究的中心，因此称之为“莱比锡学派”的说法是恰当的。
莱比锡学派形成的过程也就是物理化学得以建立的过程，而物理化学最初的发展史实质上是三位科学家的创业史。作为学派中心人物的奥斯特瓦尔德于1887 年2 月办起了一份刊物Zeitschrift für Physikalische Chemie，即德文版《物理化学杂志》（它被化学史家们看作是物理化学建立的标志），不仅是莱比锡学派的喉舌，而且一直是向全世界展示物理化学研究进展的窗口，阿累尼乌斯的电离理论就是发表在这一刊物上。但它的这种重要作用被第一次世界大战所破坏。除了阿累尼乌斯以外，该刊在1887年的12期中还发表了范·托夫、奥斯特瓦尔德、迈耶尔（L.Meyer，1830—1895）、拉乌尔（F.M.Raoult， 1830—1910）、古德伯（C.M.Guldberg，1836—1902）、门捷列夫、汤姆生（J.Thomsen，1826—1909）、勒·夏特列（Le Chatelier ， 1856 —1936）、普朗克（M.Planck，1858—1947）等人的论文。奥斯特瓦尔德把几乎整个欧洲的很多化学家都团结在了自己的周围，如德国的霍斯特曼（A.F.Horstmann，1842—1929）、朗道尔（H.H.Landolt，1831—1910）、L.迈耶尔，英国的拉姆塞（W.Ramsay，1852—1916），法国的拉乌尔和贝特罗（M.Berthelot，1827—1907），斯堪的纳维亚地区的J.汤姆生、阿累尼乌斯、古德伯和瓦格（P.Waage，1833—1900）等[4]许多杰出化学家都是《物理化学杂志》的编委，因而使这份学术刊物具有了国际性的特点，通过它，奥斯特瓦尔德把物理化学这一新领域介绍给了年轻一代。
与刊物同样重要的是奥斯特瓦尔德在莱比锡的实验室[5]。 它是以一个农业研究室改建而成，采光和通风条件都很差，靠炉火加热，所产生的大量灰尘使一些较好的设备受到损坏；没有任何减缓震动等干扰的措施，因而常使很多实验无法完成。但是奥斯特瓦尔德在这样一个各方面条件都不适于精密实验的环境中取得了一系列重要成就，他以验证、发展和运用溶液定律及电解理论作为自己和学生们的研究方向，稀释定律就是其中的第一项成果。此后奥斯特瓦尔德又提出了酸碱指示剂理论，并在结晶作用研究上作出了贡献，还提出了定性的催化作用理论并因此获得1909年诺贝尔奖。他的学生能斯特以溶液中离子的扩散为课题，阐述了在溶液中一种盐的存在对其它盐的可溶性所产生的影响，并且以阿累尼乌斯和范·托夫的工作为基础，提出了原电池中电化学作用的模型和定量理论。其他学生研究了电解过程中电极上的反应、汞齐的电化学性质等。由于奥斯特瓦尔德在教学、研究上的出色能力，实验室吸引了许多学生，1887年秋季只有2个学生进入实验室学习物理化学，1888 年秋季增加到13个，很快又达到了30个人的饱和状态，此后一直保持着这个水平，直到1897年另一个新实验室竣工，奥斯特瓦尔德才得以扩大招生数量[6]。这些学生成为了物理化学的忠实支持者、传播者和研究者。 在50岁寿辰时，奥斯特瓦尔德一一数出自己有147 个学生独立取得了成就，其中有34个担任了物理化学教授[7]。
3 莱比锡学派的特点及成就
19世纪上半叶，有机化学大师李比希在吉森大学成功地组织了第一个研究学派，不仅是世界各地化学发展的蓝本，而且对各门自然科学的研究都产生了深远的影响。与之相比，莱比锡学派是19世纪化学史的又一个里程碑，由于它的工作，使整个化学研究具有了前所未有的精确性，从研究方法上发动了一场变革，为化学研究提供了一种与物理学、数学相结合的新模式。
奥斯特瓦尔德、范·托夫和阿累尼乌斯三人的经历中有许多相似之处。他们都不是出身于显赫的科学世家，阿累尼乌斯的父亲是乌普萨拉大学掌管地产收入的行政官员，而范·托夫的父亲是医生，奥斯特瓦尔德的父亲则是制桶工人。奥斯特瓦尔德和阿累尼乌斯都没有成为有机化学家，范·托夫最初是研究有机化学，但也是很快就改行了，相反，他们关心那些与亲合力有关的问题，如质量和温度对化学平衡的影响、渗透压现象、电导现象等。最初他们的工作和观点是彼此独立的，但后来逐渐汇集到一起，有时完全相似，有时又互为补充。换句话说，他们每个人通过各自的研究独立得出了一个共同的结论：认识溶液中各物质的性质，才是物理化学研究的关键。
自19世纪上半叶起，化学研究和化学教育都是以德国为中心，因此相比之下，奥斯特瓦尔德、范·托夫和阿累尼乌斯三人都是在德国以外的一些较为落后、地方性色彩更浓的学校里接受最初的科学教育。也许正因为如此，这些学校中物理与化学的界限不像在德国大学中那样明确，所以他们在学生时代就较好地掌握了物理学知识，如奥斯特瓦尔德在多帕特大学担任过物理学助教，范·托夫开设过物理学讲座，而阿累尼乌斯的导师是瑞典著名的物理学家。虽然由于地域的局限，他们学到的物理学知识不是最先进的，但对于他们后来从事化学与物理学相结合的研究已是足够的了。另外，在他们学术生涯的早期，都是把物理性质与化学性质的关系看作是研究的关键领域，奥斯特瓦尔德把这种关系视为测定亲合力常数的重要手段，范·托夫希望能更好地认识化学反应的速率，阿累尼乌斯则想把电活性与化学性质联系起来，尽管出发点不同，但具体工作使他们走到一起来了。他们坚信物理学与化学是统一的，常常从物理学中寻找模型和工具，但并不是幻想把化学变成物理学的附庸，而是充分利用物理学的理论和方法来解决化学问题，使物理学与化学在自己的研究中达到和谐。
莱比锡学派中没有人是数学家，他们的论文除了微积分以外，没有使用过更深奥的数学知识。但与同时代的其他化学大师相比，奥斯特瓦尔德等人看出了更多的将数学用于化学的机会，他们每一个人都知道该怎样使数据与方程相符、怎样用抽象的数学符号来简炼、精确地表达出复杂的关系，有时能够熟练地运用方程推导出新的关系式，例如范·托夫的等容反应方程d(lnK)/dT=Q/2T（，2）就不可能完全根据实验数据而得（这里Q为反应热，T表示绝对温度，K为反应常数）。 又如拉姆塞在英国为电离理论的传播做了许多的工作，但由于缺乏微积分的常识，他始终没能成为运用化学热力学的行家。[8] 因而对于莱比锡学派来说，数学虽不占统治地位，但却是化学研究中必不可少的。
莱比锡学派对实验也采取了一种新的态度。在他们看来，实验室是对其思想进行验证的方法。他们不受实验化学家传统目的（即发现新化合物、分离新元素）的影响。范·托夫可以说是一个出色的理论家，坚信除了评价某一思想所需的实验外，其它的实验都是浪费。他所发表的实验性论文很少，但他能够从少量的实验数据中看出问题的实质。阿累尼乌斯也是如此，他的学位论文是以很少的实验证据为基础。即便是奥斯特瓦尔德对实验抱有极大的热情而且也很有能力，但他也是致力于通过实验寻找新思想、新方法。一些学者把物理化学称为理论化学，不无道理，因为尽管奥斯特瓦尔德等人没有放弃实验研究，但把它放在了理论研究之下。
莱比锡学派开辟了化学与物理学交界处的很多未知领域，它们对化学家和其他科学家来说都同样重要。实验室中的化学反应绝大多数都是在溶液中进行，而工业过程也大都如此，因此溶液理论在化学每一个分支中都有潜在的应用价值。同样，莱比锡学派对反应动力学、平衡和离子作用力的研究，也为有机、无机反应的结构及机理研究积累了大量资料。他们是以化学变化本身以及对其产生影响的诸物理因素为研究中心，而不是要分析某种化合物的性质、组成和结构。这样，在一定程度上，莱比锡学派就可以超出无机化学家和有机化学家的局限，使自己对溶液的研究能为各个学科提供依据，从而找到使化学与物理学、生理学、植物学、地质学等学科相互交流的新途径。而同时，化学本身也获得了新的完善。他们的成就不仅仅是将物理化学确立为了一门独立的科学，而且为19世纪末和20世纪化学的发展提供了新的内容和方法。
4 莱比锡学派的影响与物理化学的传播
在自然科学领域，一种新思想是诞生于学者的研究中，但只有融进了教育、工业生产及专门机构这样一个大体制中，才能得到发展和繁荣。19世纪80年代是物理化学思想形成、并使旧观念发生变革的时期， 而在19世纪最后10年间，则是以物理化学思想的传播、成长来作为主旋律。
在使新思想走出实验室、进入大千世界的过程中，莱比锡学派的成员们发挥出了连自己都未意识到的才干。范·托夫尽管生性腼腆，但这时也担负起了宣传新思想的重任。到90年代中期，他在阿姆斯特丹吸引了来自欧洲、美洲各地的学生投入自己的门下，随后又被任命为柏林的普鲁士科学院教授、在大西洋两岸巡回演讲，言传身教，使公众很好地认识了物理化学及其重要性。在1911年因肺结核去世时，他作为出色的化学家已赢得了世界性荣誉。阿累尼乌斯不是新学科的领袖，但对普及新知识表现出极大的热情，他在很多学校任教，后来又在瑞典办起了诺贝尔研究所并在这里去世，1903年获诺贝尔化学奖，而且对许多学科都有所研究，被瑞典人视为民族的骄傲。
从学术成就来看，范·托夫是三人中最出色的科学家；而从组织能力来看，莱比锡学派中以奥斯特瓦尔德最善于领导、最善于宣传，他为物理化学的传播和交流提供了许多机会。他能够写出精炼、优美的散文而几乎不加修改，以新的溶液理论为立足点撰写了一系列教科书，它们被译成多种文字，最先把这门新学科介绍给了数以百计的年轻学生，而且在自己的实验室中为培养第二代物理化学家做了大量工作。到世纪之交时，这门新学科已经具有了与古老的无机化学、有机化学同样重要的地位。
随着研究的不断深入，奥斯特瓦尔德在莱比锡的物理化学实验室逐渐成为世界各地青年学子向往的圣地，学生的国籍各不相同，有的甚至来自日本和埃及，其中以各英语系国家的学生居多，1887—1905年间，就有40多位英国学生来到奥斯特瓦尔德实验室学习[9]， 而且屡次出现过大家都使用英语交谈的场面[10]。频繁举办讨论会是奥斯特瓦尔德教学的最重要特点，每月二次，周日晚在他的家中举行，参加者包括学生、助手和来访学者。他的学生、助手杰弗（G.Jaffé）的回忆很好地概括了奥斯特瓦尔德在每周的学术讨论会上所起的作用：“每一段研究都要反复讨论。第一次讨论的题目由奥斯特瓦尔德本人或助手提出；第二次讨论是在研究过程中进行，由研究者汇报工作，这时他必须提出所遇到的困难；最后，是交出一份已完成的论文……。即使是在一些他不能亲自处理的问题中，他也会发挥出自己的作用。每个人都知道其他人在做什么。在这里没有虚假的装模作样，而有一种奥斯特瓦尔德所说的兄弟般的坦诚……”[11]因此可以说这个实验室最宝贵的产品，就是培养出了一批年轻的物理化学家，他们是传播物理化学思想和研究方法、技术的重要媒介。
奥斯特瓦尔德在1887年创办《物理化学杂志》时曾预言：物理化学是一门属于未来的化学。进入20世纪以后，物理化学的发展更加证明了这一点。但在草创之初，整个欧洲没有人理解这一预言。在德国，占据优势地位的一大批有机化学家，认为奥斯特瓦尔德及其追随者侵犯了自己的领域，他们与掌管教育的政府官员结成联盟，以相对集中财力以支持已有研究为由，来限制新学科增设教职和机构[12]，直到1904年德国21所大学中只有4个物理化学研究所：莱比锡、哥丁根（Gttingen）、吉森和弗赖堡（Freiburg）。这些机构不但数量少，经费也少，在1895—1896年度，奥斯特瓦尔德的工资还不到同事（有机化学家）的一半。而在工学院（technischen Hochschule）等学校中，可直接应用于各领域的物理化学相对繁荣一些，到1910年，在11所德国工学院中，物理化学家占据了全部（共4个）教授职位（同参考文献[6]，第51页）。与德国有所不同，在英国反对物理化学的是一批无机化学家，矛头直接指向电离理论。直到第一次世界大战以后，牛津和剑桥才设立了物理化学职位。在法国，物理化学受到更为冷淡的待遇，学制差异与主观偏见，严重阻碍了法国学生到奥斯特瓦尔德实验室或德国其它物理化学机构学习、工作，而教材又大大忽略或轻视了莱比锡学派的成就。1903年第一份法文版的物理化学刊物问世，创办者不是法国人而是日内瓦大学的一位教授（同参考文献[6]，第52、332页）。
尽管如此，物理化学思想仍在缓慢地传播开来，受到越来越多的欢迎，尤其是在年轻人和年轻的学术机构中，如德国的工业院校、英国的伦敦大学院、利物浦大学等新机构为奥斯特瓦尔德的学生提供了最初的机会。阿累尼乌斯和范·托夫组织学生分别在瑞典和荷兰办起了相应的机构。如果说莱比锡学派最初是在欧洲科学界的边缘地区开始了自己的研究，那么可以说他们的学生们也是在传统力量最薄弱的地方传播了物理化学的新思想。
到1905年奥斯特瓦尔德从莱比锡退休时，他与范·托夫、阿累尼乌斯共同创立的物理化学研究几乎渗透到了世界每一个地方。在英国，他的朋友拉姆塞、学生沃尔克（J.Walker）等许多人在各大学中担任了具有影响力的职位，而拉姆塞是其中贡献最大的人，他把自己的实验室向从奥斯特瓦尔德那里回来的年轻化学家们敞开，从而使很多人后来成为英国最著名的物理化学家。
法国科学家并没有完全忽略溶液研究以及热力学对化学的重要性。巴黎一些受过物理、数学严格训练的年轻化学家开始进行有关的研究，而且他们的研究方法常常比莱比锡学派更为抽象、更为正规。他们以极大的热情来对待物理化学思想和技术，并在南锡（Nancy ）等地设置了一些实验室为学生们提供这一方面的训练[13]。
物理化学在美国的发展速度是任何一个欧洲国家所不及的。在这个年轻的国家中，没有顽固的传统势力，但也没有良好的实验室和学术机构，美国的物理化学家们是在这种利弊参半的条件下发展、繁荣了物理化学。1905年以前有40余位美国化学家在莱比锡与奥斯特瓦尔德一同工作。到1906年他们中的大多数人在哈佛大学、麻省理工学院、康奈尔大学、威斯康星大学、斯坦福大学、哥伦比亚大学、约翰·霍普金斯大学中担任教职。据美国化学会统计，1901年在39个院校中有500 多个学生学习物理化学课程（同参考文献[6]，第53页），而德国境外的第一份物理化学刊物The Journal of Physical Chemistry就是于1896 年在康奈尔大学创办的。在1946年由130多位美国一流化学家参加的评选中， 奥斯特瓦尔德的三位美国学生路易斯（G.N.Lewis，1875—1946）、诺伊斯（A.A.Noyes，1866—1936）、理查兹（T.W.Richards，1868—1928）名列六大最有影响的化学教师之中[14]（诺伊斯和理查兹于1906年被奥斯特瓦尔德聘为《物理化学杂志》的编委）。由此足以反映出19世纪末、20世纪初物理化学在美国科学中的地位和影响。
从另一方面来看，1901年，范·托夫因在溶液渗透压和化学动力学定律方面的出色研究，成为诺贝尔化学奖的第一位得主；两年之后，阿累尼乌斯因电离理论也获得了诺贝尔化学奖；1909年为了表彰奥斯特瓦尔德在催化作用等方面的研究，诺贝尔化学奖再一次颁给了物理化学家。[15]这门新学科在世纪之交时的重要性以及莱比锡学派的重要贡献由此可见。
THE CHARACTERISTICS OF THE LEIPZIG SCHOOL AND ITS CONTRIBUTION TO PHYSICAL CHEMISTRY
Zhang Li
(Institute of History of Natural Sciences,CAS,Beijing,100010)
Abstract As an important branch of chemistry, physical chemistry was established in the late nineteenth century.Having freed themselves from the main current of paying attention to organic chemistry,leaders of the Leipzig school Wilhelm Ostwald,Jacobus Hendricus Van't Hoff and Svante Arrhenius studied chemical reaction by physics theories and methods.They worked independently, but their achievements were complementary to one another.So they created a complete theoretical system --physical chemistry, a new
field bordering on chemistry and physics. Their attitudes towards physics,mathematics and experiment were unlike those of other contemporary chemists.The three chemists with similar experiences, scientific beliefs
and
utterly
different dispositions played a major role in the establishment and development of physical chemistry.
Key words the Leipzig school,physical chemistry
收到文稿日期：1994年11月24日；收到修改稿日期：1995年7月3日
注释：
*李佩珊先生逐字阅读了本文初稿并提出修改意见，在此谨致谢意。