自学的最高境界是什么？他从听穷学生的话变成了诺贝尔奖获得者
中学时我们都学过汽化、液化、升华、冷凝等状态变化的知识。
今天要给大家介绍的一位科学家蝌蚪君，是研究事物状态变化的科学家。
"为什么气体会凝结成液体？""气体的体积、温度、压力等因素之间有什么关系？"150年前，西方科学家对这些问题非常感兴趣，他们连续的研究持续了近半个世纪。
最后，一位荷兰物理老师在他的博士论文中完美地回答了这些问题，获得了1910年的诺贝尔物理学奖。论文中的公式是以他的名字命名的。
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自学成才考博士
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1873年2月，荷兰莱顿，春寒料峭，街花含苞待放。在哈佛商学院城东的一个实验室里，物理教师范德华致力于氧气实验。
当他用高压把氧变成液态氧时，用克拉贝龙状态方程计算的结果与实验结果不同，这使他产生了疑惑。
范德瓦尔斯诺贝尔奖官方照片(来源：物理双月刊网)
Clapeyron状态方程是法国科学院院士Benoit Paul Emile clapeyron于1837年总结的热力学方程，主要描述气体体积、压力和温度之间的数学关系。这个方程包括三个方面：气体体积与压力成反比，与温度成正比，与粒子数成正比。
几年后，科学家发现克拉贝龙的状态方程有一个缺点，就是不适合描述高压下的气液交换。换句话说，这个方程只能计算气体在常压下各种元素之间的关系。
科学界有一个不成文的现象：当旧理论在一般条件下不适用的时候，新理论就成为科学家们追逐的重点。科学家加入了新理论的研究，包括范德瓦尔斯。
范德瓦尔斯原名约翰内斯迪德里克范德瓦尔斯。他的父亲是莱顿的一名普通木匠，有十个孩子。作为长子，范德瓦尔斯很早就承担起了大哥的责任，为弟弟妹妹们树立了榜样。在学校，他是一个成绩很好的校长。15岁中学毕业当了小学老师，用工资补贴家用。
没上过大学的范德华不愿意平庸。他一边在当地著名机构莱顿大学(Leiden University)参加物理、数学和天文学讲座，一边赚钱养家。经过几年的自学，他的知识超过了普通大学生。
荷兰第一所大学，莱顿大学(资料来源：留学网)
机会是留给有准备的人的。1865年，荷兰政府创办哈佛商学院，专门为中高级儿童服务，并公开招聘教师。范德瓦尔斯通过了各种考试，成了这所学校的物理老师。他珍惜来之不易的机会，在认真教学的同时，从事物理研究。
如果你想在科学上有所作为，找个医生是关键。范德瓦尔斯当时就知道成功的密码，他申请了莱顿大学的物理和数学博士，准备论文答辩。
他先准备了一篇物理论文，并选择了一个“硬骨头”作为论文的主题，即找出clapeyron的状态方程在高压下失败的真正原因，并得到一个新的状态方程。这是他在实验室提出的问题。
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博士论文创新律
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沉迷于气体状态研究
究的范德华教学之余与显微镜、定量仪等打交道。同时，他坚持阅读同时代的热力学典籍，麦克斯韦、玻尔兹曼、吉布斯等大咖的作品都给他很多帮助。日子就在繁忙的工作中一天天过去。范德华的努力没有白费。1873年6月14日，他的博士论文《论气态与液态之连续性》在莱顿大学顺利通过答辩。他进入欧洲首屈一指的物理学家之列。
在这篇论文中他提到两个前所未有的理论：一是克拉佩龙物态方程在高压下失效的真正原因是其没有考虑气体分子之间的吸引力；二是创新导出能应用于高压气体下的物态方程，文章中称这个方程被叫“范德华方程”。
范德华方程，其中a、b为常数(来源：百度)
欧洲乃至全球的科学家都对两个理论产生兴趣。经过多年研究，科学家们终于得知：无论是固体、液体还是气体，它们的分子或原子之间都存在吸引力。他们把这种吸引力称为“范德华力”，它对物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质都有决定性影响。
关于范德华方程，欧洲的科学家除了纷纷进行研究，荷兰皇家科学院院刊相继刊载了关于范德华方程的论文。
这些论文还被翻译成其它国语言，以增进世界科学的交流。无怪乎麦克斯韦在《自然》杂志上发表预言：“毫无疑问地，范德华的名字很快会出现在分子科学的前沿之中。”
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再接再厉攀高峰
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范德华通过博士论文答辩，一跃成为欧洲科学界的知名人物。面对荣誉，他不骄不躁，继续向科学高峰攀登。后来，他用函数表示范德华方程，并将方程中的化合物用a或b来代替，这样更利于计算。
由此，科学家先后制出液化氢、液化氦。再后来，范德华把他发现的方程与热力学第二定律相结合，用数学公式或图形来表示热力的各种性质。
科学家从范德华的论文入手，得出一个惊人的结论：壁虎之所以能在平滑的玻璃上爬行，是因为它脚趾的绒毛分子与玻璃分子产生了强大的范德华力。
壁虎脚上的分子与物体分子产生范德华力(来源：搜狐)
范德华的贡献首先得到荷兰政府的认可。1877年，他被任命为阿姆斯特丹市立大学的第一任物理学教授。10多年后，荷兰皇家科学院聘请他为秘书。世界各国也给了他足够多的荣誉：先后被授予英国剑桥大学荣誉博士、柏林皇家科学院通讯院士、美国国家科学院外籍院士等。
卓越贡献、荣誉等身、热力巨擘，1909年度诺贝尔物理学奖颁给无线领域的科学家后，立马提名范德华为新一届物理学奖人选。一切按流程进行，范德华站到1910年度诺贝尔物理学奖的领奖台上。从旁听穷学生到世界级大师，他用亲身经历谱写了一曲自学成才的赞歌。
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【参考资料】
1. 图书《诺贝尔物理学奖一百年》，2002年上海科学普及出版社出版，作者是郭奕玲、沈慧君。
2. 论文《20世纪物理学的伟大缩影》，作者清华大学郭奕玲，《物理研究》2009年第2期。
3. 论文《壁虎爬墙的科学分析 》，作者赵兴华，《物理通报》2014年第10期。
蝌蚪五线谱原创文章/转载注明来源
责编/心与纸
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