1819年，威廉·莫顿出生在美国马萨诸塞州查尔顿小镇的一户普通农家。尽管父母都是农民，他们却懂得知识的重要性，主张让孩子读书。莫顿读完初级学校后，顺利地考取了马萨诸塞州著名的北菲尔德中学。
学生时代的莫顿，思维活跃，经常参加学校的各种活动。他是一个无神论者，对任何事情和问题都不盲从，喜欢独立思考，凡事都会追问为什么、怎么办？就在他准备毕业后继续深造时，父亲生了重病，他不得不放弃上大学的机会，带着优秀毕业生的荣誉跑到波士顿去寻找工作，维持家庭生计。
波士顿的日子对莫顿而言充满艰辛，他做过银行职员、邮局的邮递员、鞋店的推销员，白天拼命工作，晚上回到贫民窟休息，周而复始。在这段日子里，他跟波士顿的贫民建立了深厚的感情，接触到很多病人，他也深切地体会到医学的重要性。正是那段体验，让莫顿重新拿起久违的课本，报考医学院。
1837年，莫顿考入巴尔的摩牙科学院。校长了解了莫顿的情况后，免除了他所有的费用。莫顿也没有辜负校长的厚望，在巴尔的摩牙科学院的三年里，他各门功课都很优秀，并且对医用化学产生了浓厚的兴趣。
1840年，莫顿以全优的成绩毕业。之后，他就在波士顿开始了自己的行医生涯。1842年，他和同学韦尔斯一起开业行医。莫顿同情穷人，经常为他们免费就诊，也导致诊所总是入不敷出，这便加深了他和韦尔斯之间的矛盾。一年后，两个人分道扬镳。之后，莫顿继续在波士顿做牙医。
度过一段时间的行医生涯后，莫顿深感自己知识的不足。1844年，莫顿开始在哈佛医学院注册学习，同时还在坚持牙科实践。出于工作和学习的需要，他经常两地奔波。高强度的压力损害了他的身体，他只在哈佛医学院学习了两个学期，就因身体情况中断了。
莫顿学医的目的很明确，他曾经在日记里写道：“不停地斗争，为真理而献身，为科学和人民死而无憾。”美国南北战争爆发时，莫顿加入北方军队，担任军医。他在野战医院工作了整整三年，救治了上千名伤员。
在18世纪以前，西医做外科手术是没有麻醉剂的，无论是开腹、截肢，病人都必须靠意志力来忍受巨大的疼痛。为了防止病人挣扎，通常要把病人捆绑在手术台上，用放血或棒打的方式让病人昏迷，暂时失去知觉，然后快速地完成手术。这种惨不忍睹的手术方法，虽然能够减少病人的一些痛苦，但依然有大量病人会在手术中死去。
后来，英国的化学家戴维发明了氧化亚氮。他先在自己身上进行试验，吸入氧化亚氮后产生了一种眩晕的陶醉感，让人的抑制能力降低，很容易发笑。之后，他就把这种物质称为“笑气”。戴维曾经想过把它作为麻醉剂，并在当时的《医学家》杂志上发表文章，介绍氧化亚氮的麻醉作用。可是，他的想法在那时并没有引起大家的注意。
细心的莫顿对戴维的实验成果很感兴趣，但他不是“拿来主义者”，对科学也一直秉持实证精神，通过多次试验去验证氧化亚氮的作用。结果发现，这种东西虽然有一部分的麻醉效果，但效力不大，维持时间短，且对大脑皮层有一定的抑制作用，不能作为安全的麻醉剂来使用。(www.xing528.com)
为了保证科学研究的严谨性和正确性，莫顿主动到大学请教有名的化学教授杰克逊，寻求他的帮助。教授很欣赏他的钻研精神，并给他讲述了一段自己鲜为人知的经历：有一次做实验，不小心吸入了过多的氯气，为了缓解喉咙的奇痒，他吸入了一点乙醚解毒。没想到，吸入乙醚后，浑身上下觉得特别舒服，一会儿就睡着了。杰克逊还提到，牛津大学的一个学生通过蘸有乙醚的手帕吸入乙醚，吸入后产生了旋转、麻醉的感觉。
这些来自于真实体验的细节描述，带给莫顿很大的启迪。他觉得，乙醚很可能是比“笑气”更好的麻醉剂。接着，他就开始用水蟥、兔子、狗来做实验，用脱脂棉蘸乙醚让动物闻，动物果然一会儿就昏过去了。莫顿反复实验，用不同的剂量，测试麻醉的深度与塑形之间的关系，取得动物体重和乙醚用量的安全数据。然而，莫顿还是不敢轻易地做出论断，生怕有一些细枝末节处还存在问题，秉持着严谨的精神，他又经过了多方面的细致检查，最终才得出结论：给予适量的乙醚并无毒性反应，且不伤害神经系统。
这次实验成功后，为了能推广到人体使用，莫顿又开始在自己身上进行试验。结果，依然没有不适反应。就这样，历史上有了最早关于乙醚麻醉成功的记录。直到1846年秋季的一个夜晚，一位病人走进莫顿的诊所要求拔牙。莫顿把蘸有乙醚的手帕递给病人，让他吸入，病人渐渐失去了知觉。这时，莫顿开始小心翼翼地为病人拔牙，同时细致地观察病人的脉搏和肌肉的变化。牙齿很快就拔下来了，而病人也逐渐恢复了知觉。当莫顿问他有没有什么痛苦时，病人称拔牙时他什么也不知道。
莫顿“无痛拔牙”的消息不胫而走，在当时引起了轰动。他第一次向医学界揭示了乙醚作为麻醉剂的安全可靠性，并细心地指出在手术中有两个需要注意的地方：有效地给药方法和病人与医生的密切配合。
乙醚作为麻醉剂用于拔牙，无疑获得了巨大的成功。可是，在其他手术中，乙醚是否也可以达到同样的效用呢？为了进一步证实这一点，不少人都与莫顿一起展开了探索和研究。
1846年10月16日，莫顿要进行乙醚麻醉手术公开表演，一位年轻人同意在乙醚麻醉下做切除颈部血管瘤的手术，该手术由知名外科医生主刀，莫顿担任麻醉师。当天来参观的人很多，但多数都是将信将疑。病人吸入乙醚后，很快就昏睡过去了，手术在非常安静的氛围中进行。一个小时很快就过去了，手术非常成功。
一项医学发明诞生了！消息通过电报和报纸，传遍了全世界。从此，乙醚登上了现代医学的舞台，成为外科手术麻醉的药品。这次手术的成功，也标志着有痛实施手术的时代彻底结束了，病人不再因剧烈的疼痛而休克或死在手术台上，医生也不必在撕心裂肺的嚎叫声中匆忙手术。
这一切，都归功于莫顿的发明，更归功于他那份对科学研究一丝不苟、明察细微的精神。为了纪念这位为人类做出巨大贡献的科学家，人们在莫顿的墓志铭上这样写道：
“在他以前，手术是一种酷刑；从他以后，科学战胜了疼痛。”
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