威廉·奧斯特瓦爾德（Friedrich Wilhelm Ostwald，1853—1932年），出生于拉脫維亞的德國籍物理化學(xué)家，是19世紀和20世紀之交的科學(xué)家，也是物理化學(xué)的創(chuàng)始人之一，1909年因其在催化劑的作用、化學(xué)平衡、化學(xué)反應(yīng)速率方面的研究的突出貢獻，被授予諾貝爾化學(xué)獎。他除了在物理化學(xué)、催化、氨制硝酸、能量學(xué)、顏色學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域作出開創(chuàng)性的貢獻以外，還是一位名副其實的哲學(xué)家、科學(xué)史家、心理學(xué)家、藝術(shù)家、語言學(xué)家、作家，曾就科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)方法論、文化、能源、公共教育、人道主義、戰(zhàn)爭與和平、國際主義等問題提出過一系列獨到的見解和行動方案。他還是一位享有盛名的教師和勤于筆耕的編輯，一生撰寫了45本著作、500篇科學(xué)論文和5000篇評論文章，并編輯了6種雜志。他著有《普通化學(xué)概論》《自然哲學(xué)概論》《電化學(xué)：歷史與理論》等，是“批判學(xué)派”代表人物之一。
人物生平
威廉·奧斯特瓦爾德1853年9月2日出生于利沃尼亞地區(qū)的里加（當時屬于俄羅斯帝國管轄，現(xiàn)為拉脫維亞首都）。奧斯特瓦爾德少年時被送入自然科學(xué)教育和實用技術(shù)并重的一所文實中學(xué)（Realgymnasium）進行學(xué)習(xí)。
1872年1月進入利沃尼亞的多帕特大學(xué)（現(xiàn)名塔爾圖大學(xué)，屬愛沙尼亞）就讀。
1875年大學(xué)畢業(yè)后，奧斯特瓦爾德留在多帕特大學(xué)，在物理學(xué)家阿瑟·范·奧丁根的指導(dǎo)下，進行了各種物理分析手段的訓(xùn)練，這奠定了他之后一直堅持的研究方向與方法：結(jié)合物理手段與化學(xué)分析來進行科學(xué)研究。
之后他開始對丹麥物理學(xué)家尤利烏斯·湯姆森（JuliusThomsen）提出的通過測量反應(yīng)放出的熱量來比較化學(xué)親和力的假設(shè)產(chǎn)生興趣。他希望類似的通過測量化學(xué)過程中的體積變化和折射率的變化來比較物質(zhì)的化學(xué)親和力，為此他作了大量的實驗，在1878年底以《體積化學(xué)與光化學(xué)研究》的論文取得博士學(xué)位。奧斯特瓦爾德在這一階段所做的的獨創(chuàng)性研究，使得他的研究工作開始被科學(xué)界所重視。
1906年從萊比錫大學(xué)退休，年僅五十二歲。退休之后，固然曾經(jīng)擔(dān)負過哈佛大學(xué)客座教授，也從事過色彩理論的鉆研。然而，大部分時候是在景色幽美的萊比錫市左近的格羅斯伯登小村中過著隱居生存，并撰寫自傳。
1909年奧斯特瓦爾德因“在催化作用與化學(xué)平衡和反應(yīng)方面的工作，以及由氨制硝酸的方法”獲得了諾貝爾化學(xué)獎，隨即把部分獎金捐助，進行伊多語的發(fā)展。奧斯特瓦爾德晚年參加了大量的國際和平運動。并加入了創(chuàng)建國際語言的運動，開始學(xué)習(xí)世界語，后來支持伊多語的發(fā)展。
1910年之后奧斯特瓦爾德還進行了顏色學(xué)的研究，制定了衡量顏色的筆筒的測量標準，提出了奧斯特瓦爾德色彩系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)他認為所有顏色都可以通過“黑”(B)，“白”(W)和“純色”(F)三種成分按照一定的面積比例旋轉(zhuǎn)混色得到，而且W+B+F=100(%)。所以描述一個特定顏色，只要給出三種變量的具體數(shù)值就可以了，這使得顏色的調(diào)配不必完全依靠視覺，而有了類似科學(xué)的定量化方法。接著他用類似于三相相圖的辦法將純色，黑，白放在正三角形頂點，形成了“等色相三角形”。這樣使得整個系統(tǒng)秩序嚴密，配色時極為方便。
1910年-1912年奧斯特瓦爾德和恩斯特·海克爾成為一元論運動的代表人物，并擔(dān)任“一元論同盟”的主席。之后他甚至希望建立國際科學(xué)家學(xué)會，以增加各國學(xué)者的交流，但這個愿望被第一次世界大戰(zhàn)而打破。一戰(zhàn)中他的制取硝酸的專利被用于制造炸藥，而他參與的很多學(xué)會都停止了活動。
1927年他完成了具有重要史料價值的《生命線·自傳》一書，總結(jié)了自己幾十年的研究經(jīng)歷和學(xué)術(shù)活動。
1932年奧斯特瓦爾德因尿毒癥在萊比錫市去世，葬于當?shù)兀诔錾乩锛佑兴募o念碑。
1932年4月4日，奧斯特瓦爾德因病去世，享年78歲。
主要成就
編寫與翻譯化學(xué)
奧斯特瓦爾德在1880年開始寫《普通化學(xué)概論》一書，并不斷希望用新的物理化學(xué)進展來詮釋其中的概念。同時他努力宣傳斯萬特·阿累尼烏斯和荷蘭物理化學(xué)家雅各布斯·亨里克斯·范托夫關(guān)于化學(xué)動力學(xué)的工作，這些著作出版后大受歡迎，但也受到不少學(xué)者的反對。因為當時歐洲大陸很多學(xué)者于有機化學(xué)和分析化學(xué)的經(jīng)驗，認為只有發(fā)現(xiàn)元素和合成新物質(zhì)是化學(xué)家的工作，而稱奧斯特瓦爾德等人為“離子家”。面對這種責(zé)難，奧斯特瓦爾德創(chuàng)辦了世界第一種物理化學(xué)期刊《國際物理化學(xué)與化學(xué)物理研究》（德語：ZeitschriftfürPhysikalischeChemie），努力將物理化學(xué)從有機和分析化學(xué)中獨立出來。
化學(xué)動力學(xué)研究
1881年，奧斯特瓦爾德回到里加，擔(dān)任里加綜合技術(shù)學(xué)院（現(xiàn)里加技術(shù)大學(xué)）的化學(xué)教授。開始建立實驗室和開展他感興趣的化學(xué)動力學(xué)的研究工作，希望可以通過比較化學(xué)反應(yīng)的速率來比較各種物質(zhì)的化學(xué)親和力，為此他在1883年1月對歐洲大陸的先進實驗室進行和考察，并和當時一流的化學(xué)家赫爾曼·馮·亥姆霍茲和拜耳集團等人私下進行了學(xué)術(shù)上的交流。
1884年后，斯萬特·阿累尼烏斯提出電離理論，他奉告奧斯特瓦爾德，溶液的導(dǎo)電性和奧斯特瓦爾德所鉆研的酸的親和力擁有一致性。因而，奧斯特瓦爾德行使阿累尼烏斯的電導(dǎo)法從新測定了酸的親和力，發(fā)現(xiàn)電導(dǎo)法比密度法要好很多。試驗的效果指出：對于一元強酸的溶液，跟著溶液濃度的稀釋，電導(dǎo)逐步增大，當溶液無窮稀釋時，電導(dǎo)到達最大值。
1887年奧斯特瓦爾德接受聘請，擔(dān)任德國萊比錫大學(xué)的化學(xué)教授，他一直任此職到1906年。在這將近二十年的時間中，他組建了先進的物理化學(xué)實驗室，吸引了整個歐洲各地乃至美國的年輕研究者前來。在他的領(lǐng)導(dǎo)下，萊比錫大學(xué)成為當時歐洲物理化學(xué)研究的一個中心，正如他的學(xué)生弗里德里克·唐南所說的“當你遇到困難時，他總會解決的辦法；當你沒有困難時，他總能給你新的思路”。
化學(xué)熱力學(xué)研究
1888年奧斯特瓦爾德從質(zhì)量作用定律和電離理論出發(fā)推導(dǎo)出描述電導(dǎo)、電離度和離子濃度關(guān)系的奧斯特瓦爾德稀釋定律，并且通過大量實驗數(shù)據(jù)驗證了這一關(guān)系：
Kp：在溶液極稀時近似為常數(shù)
c(A-)：陰離子濃度
c(K+)：陽離子濃度
這一定律使質(zhì)量作用定律和電離理論成功地應(yīng)用在處理部分電離弱酸弱堿體系，為這兩個當時尚是假設(shè)的觀點提供了支持。1891年奧斯特瓦爾德又使用電離理論成功解釋了酸堿指示劑的原理。
溶液依數(shù)性研究
在對溶液的物理化學(xué)研究方面，他邀請恩斯特·貝克曼作為助手設(shè)計精確的溫度測量設(shè)備（即后來所稱的貝克曼溫度計）和恒溫槽，以便精確的研究稀溶液的依數(shù)性，如溶液加入電解質(zhì)或者其他組分之后產(chǎn)生的蒸氣壓下降、沸點上升、凝固點下降等現(xiàn)象。他們用這套設(shè)備驗證了拉烏爾定律，并對范托夫當時提出的滲透壓等概念進行了測量。1900年左右奧斯特瓦爾德在對溶液粘度性質(zhì)的測量時，發(fā)明了奧斯特瓦爾德黏度計，至今仍然被廣泛使用，另一說是由他的兒子沃爾夫?qū)W斯特瓦爾德所發(fā)明。
另外他還提出了兩個至今常用的概念：
一、奧斯特瓦爾德環(huán)形山規(guī)則。液體在結(jié)晶過程中，并不會直接生成最穩(wěn)定的晶相，而是先生成最不穩(wěn)定的晶相，然后隨著溫度的繼續(xù)降低或者時間的推移，逐步向更穩(wěn)定的晶相轉(zhuǎn)變，所以在晶體中會存在多中晶相共存的情況。
二、奧斯瓦爾德熟化（OstwaldRipening）。如同右圖中描述的，溶液中產(chǎn)生的較小的晶體微粒因曲率較大，能量較高，所以會逐逐漸溶解到周圍的介質(zhì)中，然后會在較大的晶體微粒的表面重新析出，這使得較大的晶體微粒進一步增大。這一過程20世紀已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在納米粒子的制備中。
催化現(xiàn)象的研究
除了電離理論、溶液的依數(shù)性和結(jié)晶學(xué)以外，奧斯特瓦爾德還是催化現(xiàn)象研究的開創(chuàng)者。
1888年“催化”這一概念是由瑞典化學(xué)家永斯·貝采利烏斯最先提出的，提出后就遭到尤利烏斯·李比希的反對，隨后的幾十年中，對于催化劑和催化現(xiàn)象的本質(zhì)的爭論一直沒有終止。
1890年發(fā)表文章，提出了自然界廣泛存在的”自催化”現(xiàn)象。之后他和助手喬治·布瑞迪希（GeorgBredig）合作，對異相催化過程進行了研究。在1895年他發(fā)表了《催化過程的本質(zhì)》，提出了催化劑的另一個特點：在可逆反應(yīng)中，催化劑僅能加速反應(yīng)平衡的到達，而不能改變平衡常數(shù)。
1902年提出了著名的奧斯特瓦爾德過程，即氨氣通過催化劑（例如鉑）作用被氧化生成一氧化氮，一氧化氮在空氣中氧化為二氧化氮，二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，生成的一氧化氮可以重新利用。這一過程實際上在1838年就已經(jīng)被人申請了專利，但是當時還無法獲得大量的氨氣作為原料，所以只有學(xué)術(shù)上的意義。奧斯特瓦爾德遇到了類似的困難，直到1908年左右他獲黑蚱德國化學(xué)家弗里茨·哈伯等人的合成氨工藝，才將這一制取硝酸的方法工業(yè)化，這一方法使得肥料和炸藥的產(chǎn)量大量的增加，正如奧斯特瓦爾德自己所說的“工業(yè)的關(guān)鍵在于催化劑的使用”，但這一方法也被德國用于生產(chǎn)第一次世界大戰(zhàn)中所需的炸藥。后來這一過程后來經(jīng)過奧斯特瓦爾德的學(xué)生馬克斯·博登斯坦（MaxBodenstein）等人的的改進，一直廣泛應(yīng)用。
能量學(xué)
1887年奧斯特瓦爾德初任萊比錫市大學(xué)教授時候的演講的題目是“能量與其轉(zhuǎn)變”，當時他的結(jié)論是物理化學(xué)對能量的研究可以補充其他化學(xué)對物質(zhì)的研究，能量和物質(zhì)都是實體，但1891年左右他開始形成了他的“能量學(xué)”（energetics）概念，認為能量是唯一真實的實在，物質(zhì)并不是能量的負載者，而只是能量的表現(xiàn)形式。1895年他在德國呂貝克自然科學(xué)家會議上發(fā)表了“克服科學(xué)的唯物論”的講演，這是他公開反對原子論的宣言，當即遭到主張原子論的路德維希·玻爾茲曼的激烈反對。自此奧斯特瓦爾德和恩斯特·馬赫成為對原子假設(shè)持懷疑態(tài)度的代表，和玻耳茲曼、馬克斯·普朗克等人產(chǎn)生了長期的論戰(zhàn)。中國大陸因為受到意識形態(tài)的影響，按照列寧的觀點把他的能量學(xué)稱為”唯能論”，并將這一論戰(zhàn)描述成唯心與唯物的斗爭。
1906年他在和阿諾德·索末菲的談話中表示，他通過讓·佩蘭關(guān)于布朗運動的實驗才轉(zhuǎn)變過來。并在1909年《普通化學(xué)概論》第四版的序言中公開承認了一方面由于約瑟夫·湯姆遜在氣體離子方面的工作，另一方面也由于讓·巴蒂斯特·皮蘭的關(guān)于布朗運動的實驗對與阿爾伯特·愛因斯坦的數(shù)學(xué)模型的符合，使得他自己接受了原子論假設(shè)的合理性。
學(xué)術(shù)與社會活動
萊比錫市時期的奧斯特瓦爾德修訂了《普通化學(xué)概論》，并在1892年翻譯出版了美國物理化學(xué)家約西亞·吉布斯的經(jīng)典之作《論非均相物體的平衡》，而當時吉布斯的著作由于充滿了數(shù)學(xué)推導(dǎo)，在美國還沒有人關(guān)注。他的這一譯本和勒沙特列在1897年出版的法文譯本使得吉布斯關(guān)于相平衡的想法被歐洲大陸所接受。他開始組織批注和出版《奧斯特瓦爾德精密科學(xué)的經(jīng)典作家》叢書，收集了從赫爾曼·馮·亥姆霍茲的《論力的守恒》開始的經(jīng)典科學(xué)文獻，便于人們進行科學(xué)與科學(xué)史研究。他還組織了德國電化學(xué)學(xué)會和撰寫了巨著《電化學(xué)：歷史與理論》。
1904年前往美國。他在哈佛大學(xué)、麻省理工學(xué)院、哥倫比亞大學(xué)講授哲學(xué)，使用物理化學(xué)的觀點來講解化學(xué)，受到歡迎。
1906年奧斯特瓦爾德從美國回到德國后即從萊比錫大學(xué)退休，開始投身到自己感興趣的研究和社會活動中。
家庭成員
1880年奧斯特瓦爾德和海蓮內(nèi)·馮·賴黑爾(HelenevonReyher)結(jié)婚，生有五個孩子，其中的沃爾夫?qū)W斯特瓦爾德是膠體化學(xué)的創(chuàng)始人之一。
1907年，沃爾夫?qū)W斯特瓦爾德在萊比錫市大學(xué)任教，二年之后到美國工作，1915年任加利福尼亞大學(xué)伯克利分校膠體化學(xué)教授，1923年擔(dān)任萊比錫物理-化學(xué)研究所化學(xué)部主任。沃爾夫?qū)W斯特瓦爾德將膠體定義為多相分散體系，顆粒大小為1—100毫微米。他還發(fā)現(xiàn)膠體的光散射現(xiàn)象，發(fā)明了泡沫分析法。
獲得榮譽
??1909年諾貝爾化學(xué)獎
??德國諾貝爾獎獲得者
??瑞典皇家科學(xué)院院士
??柏林科學(xué)院院士
??德國化學(xué)家
??物理化學(xué)家
??萊比錫大學(xué)教授
??塔爾圖大學(xué)校友
??世界語者
重要著作
《自然哲學(xué)概論》1902，有中譯本。李醒民譯，北京：華夏出版社，2000年1月第1版。
《電化學(xué)：歷史與理論》1910
《普通化學(xué)概論》第五版1917年
《生命線·自傳》（1927）
《國際物理化學(xué)與化學(xué)物理研究》文刊
人物評價
威廉·奧斯特瓦爾德的能量論是哲人科學(xué)家的思想獨創(chuàng)和哲學(xué)杰作。（中國科學(xué)院《自然辯證法通訊》雜志社原主編李醒民評）
威廉·奧斯特瓦爾德是20世紀科學(xué)革命（物理學(xué)革命）和哲學(xué)革命（邏輯經(jīng)驗論）的先驅(qū)、批判主義的代表人物，也是現(xiàn)代科學(xué)方法的濫觴，他對科學(xué)方法的發(fā)展做出了杰出貢獻。（中國科協(xié)創(chuàng)新戰(zhàn)略研究院劉萱、北京遨博（北京）智能科技有限公司科技發(fā)展有限公司任鵬評）
參考資料 >
關(guān)于“批判學(xué)派”的由來和研究.知網(wǎng)空間.2024-03-05
物理化學(xué)的奠基者———奧斯特瓦爾德.大學(xué)化學(xué)雜志.2024-03-05
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