祁天杰 尹曉冬

一 引言

圖1.瓦爾特·赫爾曼·能斯特，1889 年攝，現(xiàn)存于美國史密森尼圖書館（Smithsonian Libraries）

瓦爾特·赫爾曼·能斯特（Walther Hermann Nernst，1864—1941，圖1）是德國著名物理學(xué)家、物理化學(xué)家和化學(xué)史家。他發(fā)現(xiàn)了能斯特方程，創(chuàng)造了能斯特?zé)?，提出和完善了熱力學(xué)第三定律，能斯特因熱化學(xué)方面的工作獲得了1920 年諾貝爾化學(xué)獎。能斯特一生共獲得過86 次諾貝爾獎提名，其中物理學(xué)10 次、化學(xué)76 次。能斯特1887 年擔(dān)任物理化學(xué)創(chuàng)始人之一奧斯特瓦爾德（Friedrich Wilhelm Ostwald，1853—1932）教授的助手，在他的實驗室從事溶液化學(xué)領(lǐng)域研究。1890年成為哥廷根大學(xué)物理化學(xué)副教授，并在1895 年成為物理化學(xué)教授及系主任，建立了哥廷根大學(xué)物理化學(xué)研究所。1904 年成為德國政府樞密顧問，次年成為柏林大學(xué)的物理化學(xué)教授，并建立了一個物理化學(xué)研究所。1922 年，能斯特?fù)?dān)任德國帝國技術(shù)物理研究所（PTR）所長。1932 年成為英國皇家學(xué)會外籍會員。

外界的名聲與榮譽并不是能斯特追求的目標(biāo)，他的理想是在物理和化學(xué)兩門學(xué)科的交叉領(lǐng)域不斷進行探究，將德國的物理化學(xué)發(fā)展成為一門真正的學(xué)科。目前國內(nèi)已有的文獻多集中在對他的學(xué)術(shù)貢獻的研究，本文利用能斯特的英文傳記、他本人的科學(xué)論著等文獻，結(jié)合德國科學(xué)的發(fā)展，概述瓦爾特·能斯特的成長經(jīng)歷和科研經(jīng)歷，試描述德國科學(xué)發(fā)展與他成功因素之間的關(guān)聯(lián)。

二 成長經(jīng)歷與科學(xué)道路

能斯特于1864 年6 月25 日出生在布里森（Briesen，今屬波蘭），來自一個顯赫的普魯士家庭。能斯特曾祖父約翰·大衛(wèi)·能斯特（Johann David）是村子里的牧師。他的祖父菲利普（Philipp Nernst）是騎兵少尉，父親古斯塔夫（Gustavus）是一名律師，母親是農(nóng)場主的女兒，能斯特是他們的第三個孩子。后來因為古斯塔夫被提拔為縣法官，他們一家搬到了格勞登斯（Graudenz），這是一座邊境城鎮(zhèn)，位于維斯杜拉（Vistula）的左岸。能斯特在這里度過了他的童年，他時常在叔叔的農(nóng)場里度過愉快的周末和假期（[1]，pp.9—10）。

能斯特從小就表現(xiàn)出對科學(xué)的興趣，這與他在中學(xué)受到的培養(yǎng)是分不開的。1874—1883 年能斯特在格勞登斯的皇家新教中學(xué)（the Royal Protestant Gymnasium）學(xué)習(xí)，以優(yōu)異的成績畢業(yè)?；始倚陆讨袑W(xué)有較高的教學(xué)水平和豐富的圖書資源，在人文學(xué)科領(lǐng)域和科學(xué)領(lǐng)域有著豐富的資源與優(yōu)秀的教師（[1]，pp.11—12）。最初能斯特十分喜愛文學(xué)，尤其熱衷于詩歌、拉丁文學(xué)和戲劇藝術(shù)，對科學(xué)類課程不太感興趣。但是在化學(xué)老師的引導(dǎo)下，能斯特開始關(guān)注自然科學(xué)。當(dāng)學(xué)校的實驗已漸漸不再能滿足他的興趣時，能斯特就在家中建了一個小實驗室，自己進行實驗。這所學(xué)校是影響能斯特人生道路的第一個科學(xué)之地，在這里，他獲得了科學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)知識，對自然科學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。

德國大學(xué)自由的學(xué)術(shù)氛圍利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)興趣，學(xué)子在追求學(xué)業(yè)的過程中還能夠有效地利用不同大學(xué)的優(yōu)秀教育資源，選擇性學(xué)習(xí)對自己有益的課程。能斯特大學(xué)時期在多所學(xué)校學(xué)習(xí)。1883 年的4—7 月能斯特成為了蘇黎世大學(xué)的一名學(xué)生，師從化學(xué)家維克多·梅茲（Victor Merz，1839—1904）①維克多·梅茲，瑞士化學(xué)家，在許多領(lǐng)域進行研究，包括芳香劑的化學(xué)性質(zhì)。和數(shù)學(xué)家阿諾德·邁耶（Arnold Meyer）。同年10 月能斯特進入柏林大學(xué)，聆聽了亥姆霍茲（Hermann von Helmholtz，1821—1894）的熱力學(xué)課程，這為能斯特后期研究熱力學(xué)奠定了理論基礎(chǔ)。物理化學(xué)家漢斯·蘭多爾特（Hans Landolt）②漢斯·蘭多爾特，瑞士化學(xué)家，對化學(xué)價定律有顯著貢獻。他發(fā)現(xiàn)了碘鐘反應(yīng)，并通過實驗驗證了質(zhì)量和能量守恒定律。是他在柏林大學(xué)的主要學(xué)術(shù)老師。名師的教導(dǎo)使能斯特在柏林大學(xué)了解與學(xué)習(xí)到了當(dāng)時前沿的物理知識和概念，這是他開始科學(xué)研究之路的開端。除了物理，能斯特還在柏林大學(xué)選修了化學(xué)和天文學(xué)的課程（[1]，p.18）。

1885 年能斯特前往格拉茨大學(xué)學(xué)習(xí)，在格拉茨大學(xué)的學(xué)習(xí)時光是他從理論學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向?qū)嵺`研究的重要階段。當(dāng)時玻爾茲曼（Ludwig Edward Boltzmann，1844—1906）教授在格拉茨大學(xué)授課，他的教學(xué)能力和科研實力吸引了能斯特慕名前來。能斯特本來想在格拉茨大學(xué)聽玻爾茲曼講述理論物理的課程，但是這個學(xué)期玻爾茲曼開設(shè)的是針對初學(xué)者的物理課程，所以1885—1887 年期間，玻爾茲曼推薦能斯特跟著他的一名學(xué)生埃庭斯豪森（Albert Von Ettingshausen）做研究。能斯特曾在1930 年的筆記中寫道：

……當(dāng)我（在1885 年秋天）去格拉茨時，我是為了參加當(dāng)時埃庭斯豪森教授、海因里希（Heinrich）和弗朗茲·斯特賴茨（Franz Streintz）、克萊門契奇（Klemencic）等人在格拉茨大學(xué)舉辦的理論物理講座……我也希望聽到玻爾茲曼的理論物理的講座……（[1]，pp.22—23）

這兩位物理學(xué)家的主要研究方向是電學(xué)和磁學(xué)，受到兩位老師的影響，能斯特開始了對電學(xué)與磁學(xué)的研究。能斯特還加入了埃庭斯豪森的實驗研究中，這為他后來研究電化學(xué)奠定了理論與實驗基礎(chǔ)，這也是他從優(yōu)秀的學(xué)生轉(zhuǎn)變?yōu)槌錾芯咳藛T的過渡時期。能斯特的第一篇論文“熱電流通過放置在磁場中的金屬板而引起的電動勢”（On the occurrence of electromotive forces in metal plates which are traversed by a current of heat while placed in the magnetic field）發(fā)表了埃庭斯豪森與他的研究成果，討論了在金屬上溫度梯度和磁場對電位差產(chǎn)生的綜合效應(yīng)，這一效應(yīng)被稱為埃庭斯豪森-能斯特效應(yīng)，并使他開始在物理學(xué)研究領(lǐng)域小有名氣。

1887 年能斯特前往維爾茨堡大學(xué)學(xué)習(xí)，在這里他跟隨物理學(xué)家科爾勞什（Friedrich Wilhelm Kohlrausch，1840—1910）教授學(xué)習(xí)?？茽杽谑步淌谑堑聡膶嶒炍锢韺W(xué)家，也是一位非常優(yōu)秀的學(xué)術(shù)老師。能斯特加入了科爾勞什教授的實驗室，與一些來自不同國家的年輕科學(xué)家一起相互學(xué)習(xí)和了解，鍛煉了自己的實驗?zāi)芰?。埃庭斯豪?能斯特效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)還為能斯特的博士論文提供了材料，他以在格拉茨大學(xué)與埃庭斯豪森教授進行實驗獲得的實驗結(jié)果為基礎(chǔ)，詳細(xì)地對其進行分析和論述，1887 年5 月在科爾勞什教授的指導(dǎo)下完成了博士論文“熱電流通過金屬板由磁力變化而產(chǎn)生的電動勢”（On the electromotoric forces generated by the magnetism within metal plates through which a heat current is flowing）[2]，并在維爾茨堡大學(xué)獲得了博士學(xué)位。四年來，在諸多名師的指導(dǎo)和影響下，能斯特從開始了解物理學(xué)，到深入研究物理學(xué)中的電學(xué)和磁學(xué)，并在領(lǐng)域內(nèi)做出了一定的成就，這與德國大學(xué)19 世紀(jì)以來強調(diào)教學(xué)與科學(xué)研究并重的教學(xué)模式和教育宗旨也是分不開的。幾年的高效學(xué)習(xí)不僅使他具備了過硬的專業(yè)技能，更為他之后的研究道路打下了堅實的基礎(chǔ)。

三 物理通往化學(xué)之路

能斯特在大學(xué)學(xué)習(xí)時的主要研究方向是物理學(xué)，與此同時他也開始接觸到一個新興的學(xué)科——物理化學(xué)。這與他在維爾茨堡大學(xué)結(jié)識的一位瑞典出色的物理化學(xué)家密不可分，這個人就是研究溶液電離并創(chuàng)立了電離學(xué)說的阿倫尼烏斯（Svante August Arrhenius，1859—1927）。通過阿倫烏尼斯的介紹，能斯特認(rèn)識了物理化學(xué)學(xué)科的創(chuàng)始人之一奧斯特瓦爾德教授。1887 年9 月，奧斯特瓦爾德前往萊比錫大學(xué)就任教授一職。在了解到奧斯特瓦爾德建立實驗室面臨著繁重的任務(wù)后，阿倫尼烏斯把能斯特推薦給奧斯特瓦爾德，專門負(fù)責(zé)實驗室中物理化學(xué)這部分工作（[3]，p.48）。能斯特抓住了這一機遇，并展露出在物理化學(xué)領(lǐng)域上的才華。可以說是阿倫烏尼斯把能斯特“引進了物理化學(xué)領(lǐng)域”，從這時起，能斯特由物理轉(zhuǎn)為化學(xué)研究，開啟了物理通往化學(xué)之路的大門。1887 年的這個秋天，能斯特迎來了他“科學(xué)的轉(zhuǎn)折點”。

奧斯特瓦爾德成立的物理化學(xué)研究所使萊比錫成為世界物理化學(xué)的研究中心。這個研究所吸引了大批出色的青年科學(xué)家，在這些學(xué)者的影響下，能斯特的研究興趣開始轉(zhuǎn)向物理化學(xué)領(lǐng)域。能斯特從濃度積關(guān)系開始研究，引入濃度積概念來解釋沉淀平衡。同時還研究了溶液擴散問題，并發(fā)表了計算無限稀溶液中擴散系數(shù)的公式。1888 年，能斯特將離子的擴散速度與電解時離子的運動速度加以比較，證明了兩者是一致的。博登斯坦（M.Bodesntein，1871—1942）①M.博登斯坦，德國物理化學(xué)家，首位提出鏈反應(yīng)概念及反應(yīng)機理的人，是化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)創(chuàng)始人之一。與能斯特關(guān)于鏈反應(yīng)的概念，對化學(xué)動力學(xué)的發(fā)展也做出了重要貢獻。1889 年，能斯特通過研究電池的滲透理論，得到了著名的能斯特方程：E=ε+RTln(C1/C2)，將電池的電動勢與電池各個方面的性質(zhì)聯(lián)系起來，反映了可逆電池電動勢E 與溫度T 及參與電池反應(yīng)各物質(zhì)活度之間的關(guān)系。這個方程使年僅25 歲的能斯特在物理化學(xué)領(lǐng)域嶄露頭角，該方程沿用至今。

1889 年夏天，在獲得任教資格（Habilitation）后，能斯特進入海德堡大學(xué)，擔(dān)任資深化學(xué)教授朱利葉斯·布羅爾（Julius Broll）的助理。1890 年能斯特受到哥廷根大學(xué)物理學(xué)教授愛德華·里克（Edward Rick）的邀請去該校物理學(xué)院做講師，由此他開始了在哥廷根大學(xué)長達15 年的教學(xué)生涯。他對哥廷根大學(xué)感情深厚，這里不僅是能斯特取得科學(xué)成就的舞臺，也是他收獲幸福與家庭的美好地方。在到達哥廷根幾個月后，能斯特在一場舞會上遇到了小他7 歲的艾瑪·洛梅耶（Emma Lohmeyer）。1892 年9 月1 日，在與艾瑪·洛梅耶訂婚半年后，能斯特與艾瑪結(jié)婚，這場和諧而美好的婚姻持續(xù)了近50 年，他們育有兩個兒子和三個女兒（[4]，p.42）。

在哥廷根大學(xué)的15 年里，能斯特繼續(xù)他在萊比錫從事的電化學(xué)研究，并開始對物理化學(xué)的一般問題進行研究。這15 年的研究基本可以劃分為兩個時期。

第一個時期是1890—1894 年，在這幾年間能斯特的研究基本上涉及當(dāng)時物理化學(xué)的幾乎所有方面，例如，添加混合晶體的溶解度，滲透壓，以及沸點和熔點理論。其中1890—1891 年，能斯特對溶液理論做出的一個重要貢獻就是提出了能斯特分配定律②能斯特分配定律指在一定的溫度和壓力條件下，元素在共存相間的分配達到平衡時，其活度比是一常數(shù)。，這是關(guān)于一個溶質(zhì)在兩個互不相容的液相中的平衡分配問題。此外，他還編寫了關(guān)于化學(xué)動力學(xué)的論文，以及進行電化學(xué)中濃度鏈、介電常數(shù)的相關(guān)研究。能斯特關(guān)于介電常數(shù)的論文曾被諾貝爾獎得主理查德·威利斯泰爾（Richard Willstatter）評價為“能斯特發(fā)表了一篇博學(xué)而重要的論文，他的時代正在崛起”（[1]，p.66）。

1895 年開始了能斯特在哥廷根的第二個研究時期。能斯特升任該校第一任物理化學(xué)教授并擔(dān)任系主任，主持物理化學(xué)教研工作，成為德國當(dāng)時除奧斯特瓦爾德以外的第二個物理化學(xué)教授。哥廷根大學(xué)專門為能斯特建立了一間獨立的物理化學(xué)研究所（The G?ttingen physicochemical institute）供他在物理化學(xué)方向施展才能。能斯特在研究所期間主要有三個方面的成就：能斯特?zé)舻膭?chuàng)造與發(fā)展、以能斯特名字命名的電神經(jīng)刺激閾值的規(guī)律、氣體化學(xué)反應(yīng)化學(xué)平衡的研究。1897 年，他發(fā)明了能斯特?zé)?，用ZrO2及其它鑭系氧化物作為電燈的燈絲替代碳絲，并獲得了專利。只是由于后來以鎢絲為燈絲的白熾燈的出現(xiàn)，他的專利才沒有被廣泛利用。

1905 年，能斯特接受普朗克的邀請回到柏林大學(xué)，繼任漢斯·蘭登特（Hans Landolt）擔(dān)任物理化學(xué)系主任，并成為柏林物理化學(xué)研究所的所長。1905 年11月24 日，能斯特被選為柏林皇家普魯士科學(xué)院（the Royal Prussian Academy of Science of Berlin）院士。早在1902 年時理查德（T.W.Richard）就在測定了若干丹尼爾（Daneil）型原電池的電動勢時發(fā)現(xiàn)溫度越低，電池反應(yīng)的自由能變化和它的等壓反應(yīng)熱越接近，這一發(fā)現(xiàn)促使能斯特開始研究熱化學(xué)，為他提出熱力學(xué)第三定律提供了重要線索。能斯特開始對物質(zhì)在絕對零度下的比熱進行實驗研究，并通過實驗發(fā)現(xiàn)許多物質(zhì)在接近絕對零度時的比熱趨向于零，這表明物質(zhì)在絕對零度附近的等壓反應(yīng)熱不再受到溫度的影響。這不僅僅是對能斯特能力的肯定，更是成就他科學(xué)頂峰的重要舉措之一。1906 年，能斯特提出了著名的能斯特?zé)岫ɡ恚骸澳Y(jié)系統(tǒng)中的恒溫物理和化學(xué)變化的熵變隨熱力學(xué)溫度趨于零”。在柏林期間，能斯特把主要精力投入到用實驗證明由他提出的熱定理上。這條定理在1912年能斯特的著作《熱力學(xué)與比熱》中被表述為熱力學(xué)第三定律，其通用說法為“不可能通過有限的循環(huán)過程，使物體冷到絕對零度”，即絕對零度不可能達到。這條定律的出現(xiàn)解決了困擾當(dāng)時化學(xué)界的一大難題，為計算化學(xué)反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)提供了準(zhǔn)確有效的方法。1918 年，他出版了總結(jié)性的理論著作《新熱學(xué)定律的理論與實驗基礎(chǔ)》。為表彰能斯特在熱化學(xué)方面的工作，他獲得了1920年諾貝爾化學(xué)獎。1925 年，能斯特?fù)?dān)任柏林大學(xué)原子物理研究院院長。

1904—1933 年，能斯特在柏林工作，他對學(xué)科研究方向很敏感，能夠抓住時下研究熱點，并且樂于跟同事和學(xué)生進行探討。能斯特在這期間不僅研究了化學(xué)熱力學(xué)、低溫固體物理和量子理論，還對其它學(xué)科領(lǐng)域進行了研究，例如放射化學(xué)研究和光化學(xué)研究。雖然能斯特晚年并沒有做出杰出的貢獻來推進德國物理學(xué)的發(fā)展，但是他并不是一個沉默的旁觀者。他每周都會去參加柏林物理座談會，在那里他會同近期匯報工作的年輕科學(xué)家們進行辯論。1932 年英國皇家學(xué)會授予能斯特外籍會員。

1933 年以后，能斯特因不愿意與納粹往來而在德國的官方場合中被排擠，他于當(dāng)年申請退休，回到了齊貝里莊園別墅安度晚年。1941 年能斯特由于心臟病發(fā)作去世，終年77 歲。1951 歲，為了表達對這位在德國頗具聲望的物理學(xué)家、化學(xué)家的敬仰，能斯特的骨灰移葬于哥廷根大學(xué)的校園里。

四 能斯特與德國科學(xué)

19 世紀(jì)以前的德國與英國、法國等國家相比是一個科學(xué)落后的國家。然而到了19 世紀(jì)20 年代以后，德國的科學(xué)事業(yè)逐漸走在了世界前列。從1801—1900 年的100 年間，英國和法國取得的重要科學(xué)成果分別為198 項和219 項,而德國卻有356 項[5]。德國科學(xué)發(fā)展離不開社會因素，也離不開科學(xué)內(nèi)部發(fā)展。社會物質(zhì)生產(chǎn)為科學(xué)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)和條件，社會的需求是科學(xué)發(fā)展的動力，生產(chǎn)中的技術(shù)應(yīng)用是檢驗科學(xué)發(fā)現(xiàn)正確性的標(biāo)準(zhǔn)之一。

作為當(dāng)時德國科學(xué)界先進代表的能斯特，其個人的科學(xué)成就不僅促進相關(guān)學(xué)科在德國的發(fā)展和傳播，更與德國社會工業(yè)化發(fā)展有著千絲萬縷的聯(lián)系。

能斯特對待學(xué)術(shù)不局限于單一學(xué)科的研究學(xué)習(xí)，他試圖在學(xué)科之間的邊緣交叉處取得相關(guān)的研究成果。大概有40 年的時間，能斯特在哥廷根和柏林的研究工作都是專注于擴大和融合物理與化學(xué)兩個領(lǐng)域的邊界，推廣并發(fā)展了兩個學(xué)科的交叉領(lǐng)域——物理化學(xué)，并使之成為一門真正的學(xué)科。不得不說，能斯特的觀念是前瞻且睿智的，在對物理化學(xué)整體的掌控力是出眾的，他的眾多研究成果也促進了物理化學(xué)這個新興學(xué)科的蓬勃發(fā)展。同時，這也推動了物理、物理化學(xué)等學(xué)科在德國科學(xué)界的發(fā)展，并在世界范圍內(nèi)得到廣泛的認(rèn)可。在經(jīng)過深入研究物理化學(xué)幾年之后，1893 年他出版了一本物理化學(xué)教科書《理論化學(xué)》（Theoretical Chemistry），這是該領(lǐng)域即奧斯特瓦爾德的《普通化學(xué)》之后的第二本教科書。這本書在出版30 多年后仍然被廣泛使用，再版15 次，被翻譯成多國語言，成為物理化學(xué)領(lǐng)域最具有影響力的著作之一。

能斯特在熱力學(xué)研究方面取得了巨大的成果，不僅如此，量子理論也從能斯特的研究中獲得啟發(fā)[6]。能斯特在驗證他的熱定理實驗中間接證明了愛因斯坦（Albert Einstein）關(guān)于固體比熱理論的正確性。這一理論被成功證實的重要意義在于它證實了愛因斯坦將量子理論應(yīng)用于比熱研究是正確的。通過這一研究結(jié)論，能斯特逐漸意識到量子理論是比熱解決問題的途徑。為了進一步研究固體比熱問題，能斯特親自到蘇黎世訪問愛因斯坦。正是因為能斯特在固體比熱問題上面發(fā)現(xiàn)了量子理論的成功，而比熱問題又是化學(xué)家、物理學(xué)家關(guān)心已久的問題，所以許多學(xué)者開始著手研究量子理論，為量子理論的迅速發(fā)展打開了大門。

在科學(xué)開始發(fā)展之后，科學(xué)技術(shù)組織的交流變得非常重要。科研機構(gòu)和科學(xué)組織成為培養(yǎng)才智之士的重要園地之一。能斯特是一位有能力的科學(xué)組織者，曾擔(dān)任過不少科研機構(gòu)和科學(xué)組織的領(lǐng)導(dǎo)者。能斯特是德國威廉皇帝學(xué)會（Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft zur F?rderung der Wissenschaften,KWG）①威廉皇帝學(xué)會是一個建立于1911 年德意志帝國的科學(xué)研究機構(gòu)，是后來馬克斯·普朗克學(xué)會（Max Planck Institute，MPI）的前身。的創(chuàng)始人之一。能斯特與奧斯特瓦爾德、恩斯特·貝克曼（Ernst Beckmann）等人積極溝通交流，并與德國文化與教育部、財政部等政府部門交涉，為威廉皇帝學(xué)會的成立做出了貢獻（[1],pp.206—213）。學(xué)會以科學(xué)研究為唯一目標(biāo)，為科學(xué)家提供專心從事研究的場所，并接受來自企業(yè)界和工業(yè)界的捐獻。1905—1908 年間，能斯特?fù)?dān)任了德國電化學(xué)學(xué)會的主席，他還曾擔(dān)任了《電化學(xué)》雜志的編輯多年。1895年哥廷根大學(xué)建立了一所物理化學(xué)研究所供能斯特在物理化學(xué)領(lǐng)域充分施展才能，他組織了一批物理學(xué)家與化學(xué)家聯(lián)合研究兩個學(xué)科交叉的一些邊緣問題，為物理化學(xué)學(xué)科的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。1905 年，能斯特?fù)?dān)任了柏林大學(xué)物理化學(xué)主任教授兼第二化學(xué)研究所所長，1924 年還兼任了實驗物理研究所所長。柏林大學(xué)物理化學(xué)研究所在能斯特的領(lǐng)導(dǎo)之下一直致力于熱力學(xué)的研究，集中全力用實驗來驗證熱定理的正確性。他們用不同的熱化學(xué)方法測定極低溫度時的熱容和熱容的溫度系數(shù)，他們的研究成果解決了困擾當(dāng)時化學(xué)界一個多世紀(jì)的難題。能斯特的工作與20 世紀(jì)熱力學(xué)和統(tǒng)計熱力學(xué)的相關(guān)進展都息息相關(guān)。

能斯特不僅在學(xué)術(shù)方面支持研究所開展相關(guān)研究項目，更在資金支持方面也做出了自己的貢獻。1897 年他發(fā)明了能斯特?zé)?，這項專利的出售為他帶來了一筆不小的收入。1898 年他將部分繼承的財產(chǎn)與出售專利獲得的財富中的一部分捐贈出來，在凱撒皇帝的批準(zhǔn)下將這筆資金用于哥廷根大學(xué)物理化學(xué)研究所擴建實驗室和增添新設(shè)備（[4]，p.47）。能斯特在就任柏林大學(xué)物理化學(xué)研究所所長后，努力說服了教育部、財政部提供資金用于擴建研究所以容納更多的學(xué)子并開展更多實驗研究。能斯特的舉措對科學(xué)研究的進一步持續(xù)發(fā)展起到了積極的推動作用。

另外，著名的索爾維會議（Conseils Solvay）能夠成功召開離不開能斯特的鼎力相助。1910 年春天，比利時工業(yè)化學(xué)家索爾維（Ernst Solvay）在布魯塞爾與能斯特會見。在他眼中能斯特是一位具有多方面才能的人和一位能干的組織者，在哥廷根的學(xué)術(shù)界有著極高的聲望和政治影響。在與索爾維進行了思想碰撞后，能斯特產(chǎn)生了召開一次關(guān)于物質(zhì)分子運動論和輻射量子論問題的最高水平國際會議的想法。在索爾維的資助下，24 位當(dāng)時最有影響力的物理學(xué)家在1911 年秋天相聚在布魯塞爾，進行了一場劃時代的物理、化學(xué)學(xué)界的巔峰交流會[7]。第一次索爾維會議回顧了量子理論以及自1900 年以來的實驗證明。會議的報告和討論論文集的出版對于把這些觀念傳播給更廣泛的科研人員，特別是德國之外的科研人員起到了極大的推動作用。在第一屆索爾維會議后，量子概念突破了德語國家的邊界，開始被法國、英國等國家了解并研究。索爾維會議如同一個歷史舞臺，見證了物理、化學(xué)領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展?？梢哉f1911 年第一屆索爾維會議的勝利召開極大地促進了各國之間的科學(xué)交流，身為策劃者之一的能斯特功不可沒。

德國科學(xué)與生產(chǎn)密切結(jié)合的模式在20 世紀(jì)初期已形成，科學(xué)技術(shù)成為生產(chǎn)發(fā)展的有力支撐，而生產(chǎn)的發(fā)展又給科學(xué)技術(shù)的研究增添了源源不斷的動力。二者相互支持，相互促進，都得到了穩(wěn)定的發(fā)展。工業(yè)需求引發(fā)科學(xué)研究，促使誕生新的理論新的學(xué)科，從而使得科學(xué)積極發(fā)展。德國科學(xué)的發(fā)展離不開工業(yè)化學(xué)革命的研究浪潮，能斯特對科學(xué)發(fā)現(xiàn)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用方面有著不可抑制的熱情，他更喜歡從實驗中發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律而不是研究抽象的理論知識。正是在這些熱情的推動下，他的工作在科學(xué)研究和工業(yè)應(yīng)用的交叉領(lǐng)域起到了積極的促進作用。他的學(xué)生西蒙（F.Simon）曾描述道：“在日常生活中沒有一個問題是他不感興趣的，對于這些問題，他幾乎都能夠做出突出貢獻。”他非常重視物理化學(xué)在實際中的應(yīng)用。他發(fā)明的熱力學(xué)第三定律在生產(chǎn)實踐中得到了廣泛的應(yīng)用，有效地指導(dǎo)了生產(chǎn)，解決了許多疑難問題。能斯特早期是汽車的狂熱愛好者，他一生中擁有過18 輛汽車。他對汽車的態(tài)度就是“科學(xué)家歡迎技術(shù)的進步，汽車的不斷發(fā)展就是技術(shù)進步的標(biāo)志”。他還為汽車運行機制所涉及的基本原理著迷，所以他曾對內(nèi)燃機與高溫下的化學(xué)反應(yīng)做過相關(guān)的研究實驗（[4]，p.48）。能斯特是第一個在高壓條件下研究合成氨反應(yīng)的人，并曾建議哈伯（Fritz Haber）在高壓下做合成氨的研究。雖然哈伯最初并沒有接受能斯特的建議，但是哈伯在之后的實驗研究中還是采取了能斯特的意見在高壓下完成了合成氨的工業(yè)化過程。能斯特還在合成硝酸方面做出了貢獻。他提出高溫對氧和氮合成硝酸的反應(yīng)是有利的，這個提議極大地推動了合成硝酸工業(yè)的發(fā)展。此舉不僅完善了科學(xué)理論知識，更促進了科學(xué)發(fā)現(xiàn)與工業(yè)化的進一步融合，完成了科學(xué)與工業(yè)的雙重積極發(fā)展。這些事件表明了能斯特對待科學(xué)研究始終堅持不懈的精神，也展示出德國科學(xué)與工業(yè)間互相促進發(fā)展的現(xiàn)象。

能斯特花費了大量心血在科學(xué)研究和人才培養(yǎng)上面。他不僅是偉大的物理化學(xué)家，更是卓越的教育家，他為科學(xué)界輸送了許多優(yōu)秀的人才。著名的美國物理化學(xué)家歐文·朗繆爾（Irving Langmuir）就是他的學(xué)生。19 世紀(jì)末開始的美國學(xué)者的“留德熱潮”中，不少學(xué)者選擇在能斯特的研究所學(xué)習(xí)進修。如美國物理學(xué)家密立根（Robert Andrews Millikan）在1895 年到德國求學(xué)時期曾在能斯特位于哥廷根大學(xué)的物理化學(xué)研究所學(xué)習(xí)研究，能斯特敏銳的科學(xué)洞察力和對待科學(xué)研究堅持不懈的態(tài)度對密立根影響很深，使他受益頗多[8]。能斯特夫婦在萊比錫大學(xué)設(shè)立了貧苦學(xué)生獎學(xué)金，為學(xué)生專注于學(xué)業(yè)研究提供幫助。

五 結(jié)語

能斯特一生漫步于物理與化學(xué)之間，他以先知者和探索者的身份在科學(xué)探索的道路上不斷前行。能斯特既具有依托于大量實驗結(jié)論的豐富知識，又具有杰出的實驗方法和實驗技巧，成為繼“物理化學(xué)三杰”①物理化學(xué)在19 世紀(jì)末誕生，其主要創(chuàng)立者是奧斯特瓦爾德、范特霍夫（J.H.vant Hoff，1852—1911）和阿倫尼烏斯三人，因此他們?nèi)送ǔ１环Q為物理化學(xué)三杰。之后著名的物理化學(xué)家。能斯特不僅是現(xiàn)代物理化學(xué)蓬勃發(fā)展的見證者，更在熱力學(xué)、電化學(xué)、固態(tài)化學(xué)和光化學(xué)等方面有著重大貢獻。從投身于科學(xué)事業(yè)到1941 年去世，他從事科學(xué)研究50 余年，不斷有科研成果問世，一生有14 部著作，有關(guān)電化學(xué)、熱力學(xué)、光化學(xué)等方面的論文共157 篇，其代表作《理論化學(xué)》更是專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的權(quán)威著作。19 世紀(jì)末20 世紀(jì)初，作為一名科學(xué)家，能斯特在德國學(xué)術(shù)界地位已經(jīng)達到了一定的高度，他不僅僅是在學(xué)術(shù)科研上取得了不菲的成就，還在新興學(xué)科推廣和德國科學(xué)發(fā)展上也做出了相關(guān)努力。這些也在他所獲得的許多獎項和榮譽上有所體現(xiàn)，如1920 年諾貝爾化學(xué)獎、本生學(xué)會榮譽會員、富蘭克林獎?wù)碌鹊取?/p>

作為個體科學(xué)家，能斯特的科學(xué)成就是值得肯定的，而在能斯特實現(xiàn)理想、取得科學(xué)成就的過程中，有諸多因素起到了作用。

能斯特自幼聰明好學(xué)，思維敏捷，善于關(guān)注生活和科研中的現(xiàn)象或問題，敢于創(chuàng)新。相比較聲譽，能斯特更關(guān)注學(xué)術(shù)本身。這種精神促使他在物理學(xué)的會議上果斷而坦率地表達自己的觀點，并對別人的觀點提出質(zhì)疑，進行爭論。愛因斯坦就曾在文章“瓦爾特·恩斯特的工作與個性”（The work and personality of Walther Nernst）中提道：“能斯特不是一個孤立的學(xué)者，他全面的知識使他積極地參與到實際生活中的各個方面，每次和他對話都感到精神活力充沛。”[9]

能斯特治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，他所設(shè)計的大多數(shù)實驗是以解決理論上的疑難問題為目標(biāo)。更值得一提的是他能夠在前人的基礎(chǔ)上，通過大膽地猜想，并利用自己嚴(yán)密的理論邏輯和實驗結(jié)果得出新的理論。能斯特是一個熱衷于通過實驗研究去發(fā)現(xiàn)新規(guī)律的學(xué)者。他認(rèn)為可靠的實驗數(shù)據(jù)才是研究繼續(xù)的重點，而實驗儀器的樣子是否美觀輕便、是否原裝他并不在乎。為了測量出實驗中更精確的數(shù)據(jù)，能斯特還進行過關(guān)于開發(fā)儀器和技術(shù)的研究。他經(jīng)常自己動手制作實驗儀器，如變壓器、壓力及溫度控制器、微量天平等。在能斯特的實驗室中，實驗儀器幾乎都是這樣建造的：體積小、組裝方便、節(jié)省材料、節(jié)約使用能源。

能斯特能夠取得如此成就離不開他自身優(yōu)秀的品質(zhì)，同樣也離不開身邊同樣優(yōu)秀的伙伴。在科學(xué)生涯的一開始，能斯特就與名師為伍，諸多良師益友可以結(jié)伴前行，共同進步。不管是在學(xué)生時期還是任教時期，他的身邊都有著許多學(xué)術(shù)大家，例如韋伯（Wilhelm Eduard Weber）、亥姆霍茲、奧斯特瓦爾德、阿倫尼烏斯等等，同這些大師一起工作，能斯特在不斷學(xué)習(xí)，不斷進步。能斯特更是一位尊師重道、注重傳承的科學(xué)家，他從不吝嗇于夸獎對自己有幫助的老師們，他還將自己的成功歸結(jié)于老師的功勞，同時也將這種優(yōu)秀的品質(zhì)傳遞給他的每個學(xué)生，并培養(yǎng)了許多優(yōu)秀的學(xué)生。

回顧能斯特多彩的一生，科學(xué)工作者只是他眾多身份中的一個，他以更加多面的身份豐富著自己的人生。不管哪一種身份，他自始至終將自己與增進理論知識進步和推動德國科學(xué)發(fā)展的偉大事業(yè)緊密聯(lián)系在一起。能斯特不遺余力地發(fā)揮自己的才能，不斷地探究和拓展交叉學(xué)科領(lǐng)域的知識，推動著物理化學(xué)的發(fā)展。從科學(xué)成果被認(rèn)可，科學(xué)著作被出版并廣泛流傳，到建立專門的物理化學(xué)研究所、培養(yǎng)優(yōu)秀的科學(xué)工作者，能斯特富有創(chuàng)造性的科學(xué)思想和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)研究方法逐漸滲入到德國乃至他國科學(xué)界，推動了科學(xué)的發(fā)展，并潛移默化地影響了一代又一代的年輕學(xué)者。