化学趣史

一、混沌之中的化学

先说三个有趣的故事


有趣的故事，人人爱听。 在这本书开头，先给你讲三个有趣的故事。 第一个故事，发生在 1994 年，美国某地。
那天，大学里的一座大楼失火了。“呜，呜”消防车闻讯赶来。 一件奇怪的事情发生了：消防队想就近从旁边的一座大楼里接取自来
水。可是，大楼门口警卫森严，不许消防队员进去。 “火烧眉毛了，还不让我们进去？”消防员着急地问。 “不行。没有国防部的证明，谁都不许进！”警卫板着铁青的面孔说道。 烈火熊熊，消防队员心急如焚。他们围着警卫，大声地质问：“等国防
部的证明送到，大楼早烧光啦！” 警卫总算作了点让步：“这样吧，你们向本地的×局请示，打个证明。” 没办法，消防队员只好开着消防车去×局，开来了证明。 消防队员把证明朝警卫手中一塞，便急急忙忙往大楼里奔去。 这时，警卫追上来，拦住了他们，很严肃地说道：“先生们，你们虽然
有了证明，但是按照规定，每个进楼的人要在登记簿上签名。先生们，请你
们去签名！” 消防队员们哭笑不得，只好退回去签名。
虽然这几位警卫那样忠于职守，但却暴露了大楼的秘密。人们纷纷猜疑：
那座大楼如此警卫森严，里面是干什么的呢？ 要知道，美国国防部为了保守那座大楼的秘密，煞费苦心：有一次，保
卫人员仔细检查了大楼内的图书室，发觉许多化学书籍看上去还算新，但是
每本书有关元素铀的章节，都被翻得卷起书角或者弄脏了。保卫人员认为， 这些书也可能会导致暴露大楼的秘密，决定全部销毁，而又买了一批崭新的 化学书籍。他们如此精心保守秘密，却被邻近大楼失火一事而无意中暴露了。
于是，德国间谍开始注意这座大楼??
不言而喻，那座大楼里的科学家，正在极端秘密地研究着化学元素铀。 为什么研究铀要那样严格保密？
1945 年 8 月 5 日，原子弹的爆炸声震动了世界。原子弹里的“主角”，
便是铀。正因为这样，那座大楼既成为美国国防部重点保密的部门，也成为 德国间谍机构瞩目的地方。
第二个故事，发生在 1781 年，英国。 那时候，英国有位著名的化学家，叫做普利斯特列。他呀，很喜欢给朋
友表演化学魔术。 你瞧，当朋友们来到他的实验室里参观时，他便拿出一个空瓶子，给大
家看清楚。可是，当他把瓶口移近蜡烛的火焰时，忽然发出“啪”的一声巨 响。
朋友们吓了一跳，有的甚至吓得钻到桌子下面。 普利斯特列得意地哈哈大笑起来。 笑罢，他把秘密告诉朋友们：原来，瓶子里事先灌进氢气。氢气和空气
中的氧气混合以后，点火，会燃烧起来，发出巨响。

他不知将这个“节目”表演了多少遍，使它成了一出“拿手好戏”。 有一次，他表演完“拿手好戏”，在收拾瓶子时，注意到瓶壁上有水珠。 奇怪，变“魔术”时的瓶子是干干净净的，那瓶壁上的水珠是从哪儿冒
出来的呢？ 普利斯特列仔细揩干瓶子，重做实验。咦，瓶壁上依旧有水珠。
　　经过反复实验，他终于发现：氢气燃烧后，变成了水，凝聚在瓶壁上！ 在普利斯特列之前，尽管人们天天喝水、用水，可是并不知道水是什么。 自古以来，人们甚至把水当作“元素”。1770 年，法国著名化学家拉瓦锡曾 试图揭开水的秘密。他把水封闭在容器中加热了 100 天，水依旧是水，称一 下，重量跟 100 天以前一样。他，弄不清楚水究竟是什么。至于普利斯特列 呢？虽然他揭开了水的秘密，然而，他是在变了好多好多次“魔术”之后，
才注意到瓶壁上的水珠?? 第三个故事，发生在 1890 年，德国。
　　一天，雇马车的人突然增多。马车夫问雇主：“上哪儿去？”答复令人 莫名其妙：“随便！”
“随便？”从来没有一个地名，叫做“随便”的！ 马车夫好不容易领会了雇主的意思。马车漫无目的地在街上转悠。 雇主似乎无心观赏街景，闭起了双眼，进入了梦乡?? 那些雇主难道有钱无处花，雇了马车睡觉？ 哦，后来，人们才明白，原来是这么回事——
在庆祝德国化学会成立 25 周年的大会上，著名德国化学家凯库勒，讲述
了自己怎样解决了有机化学上的一大难题： “那时候，我正住在伦敦，日夜思索着苯的分子结构该是什么样子的。
我徒劳地工作了几个月，毫无所获。一天，我坐在马车回家。由于过度的劳
累，我在摇摇晃晃的马车上很快就睡着了。我做了一个梦，梦见我几个月来 设想过的种种苯的分子结构式，在我的眼前跳舞。忽然，其中有一个分子结 构式变成了一条蛇，这蛇首尾相衔，变成一个环。正在这时，我听见马车夫 大声地喊道：‘先生，克来宾路到了！’我这才从梦乡中惊醒。当天晚上， 我在这个梦的启发下，终于画出了首尾相接的环式分子结构，解决了有机化 学上的这一难题。”
坐在台下的一些听众听了，以为凯库勒的成功，全是因为在马车上做了
一个梦。于是，他们便雇了马车，在街上漫游，也想做个梦，轻而易举地摘 下科学之果。
　　虽然有的人在马车上睡着了，也做起梦来，可是谁也没有从梦中得到什 么。
　　他们不懂得，凯库勒之所以能够成功，是因为他把全部心思用到科学研 究上，这样，甚至连他做梦时，也不忘科学研究。凯库勒的成功，与其说是 来自马车上的梦，倒不如说是来自那数不清的不眠之夜！
三个故事讲完了。 三个故事，三个意思：
第一个故事，从一个很小的侧面，说明化学何等重要； 第二个故事，说明研究化学一定要非常细心； 第三个故事，说明每一项化学成果都来之不易。 这三个故事合起来，说明一个意思——化学是一门很有趣的科学，化学

的发展史上有许多有趣的故事。 这本《化学趣史》，向你讲述一个个有趣的故事，使你了解化学是一门
什么样的科学，它是怎样发展起来的。 如果你读了这本有趣的书，对化学发生了兴趣，愿意学习化学，研究化
学，那么，编者和作者就感到莫大的欣慰了。 以上的话，算是这本书的开场白。

黄金梦


1594 年秋天，德国。 街头，挤满了看热闹的人。众目睽睽，盯着一个从街上缓缓走过的穿着
金色外衣的人。此人双手被反绑着，低着头。一群士兵押着他，走向广场。 广场上矗立着绞刑架。那穿金色外衣的人一见到绞刑架，双腿直哆嗦，
再也走不动了。士兵们把他拉上了绞刑架。 照例，在执行绞刑之前，一位军官当众宣读了犯人的罪状： “大公爵谕，立即用绞刑处死大骗子奥斯卡·伦菲尔德。该犯自称发现
了制造黄金的伟大秘密，向我骗取大量金钱进行实验，炼得类似黄金的小块 金属。经检验，该犯制得所谓黄金全是假的。经将伦菲尔德逮捕并用火刑审 问，该犯对诈骗行为供认不讳，为此判处该犯绞刑！”
　　当刽子手一脚踢开犯人脚下的木桶时，犯人便悬挂在空中了，得到了应 有的惩罚。
　　黄金，以灿烂夺目的光芒，很早就引起人们的注意。黄金那么漂亮，不 锈不烂，人们喜欢它，而黄金在大自然中又那么稀少，“物以稀为贵”，于 是黄金便成了非常宝贵的东西，成了货币，成了财富的象征。
英国著名剧作家莎士比亚在《雅典的泰门》中，用这样生动的语言，勾
画出黄金在人们心目中的形象： “金子！黄黄的、发光的、宝贵的金子！??只这一点点儿，就可以使
黑的变成白的，丑的变成美的，错的变成对的，卑贱变成尊贵，老人变成少
年，懦夫变成勇士。??这黄色的奴隶可以使异教联盟，同宗分裂；它可以 使咒诅的人得福，使害着灰白色的癞病的人为众人所敬爱；它可以使窃贼得 到高爵显位，和元老们分庭抗礼；它可以使鸡皮黄脸的寡妇重做新娘??”
黄金如此可贵，有人就想“点石成金”。
有这么一个神话： 据说，有一位国王，虽然已经从老百姓那里搜刮了许多黄金，可是他的
心像无底洞似的，永远也填不满。他贪得无厌，想得到更多的黄金。他问神
仙祈求，结果神仙给他一个“点金石”的手指头。他用这个手指头摸什么东 西，什么东西便变成黄金。
他摸一下椅子，椅子变成了金椅子；
他摸一下柱子，柱子变成了金柱子； 他摸一下花，花变成了金花；
?? 他高兴极了，王宫里到处金灿灿的。这时候，他的心爱的小女儿朝他跑
来，他兴高采烈地抱起女儿。谁知那“点石成金”的手指头一碰到女儿，女 儿便变成了金人，一动也不动了。
　　直到这时，国王才明白，他成了世界上最富有的人，也成了世界上最冷 漠的人！
神话当然只是神话，世界上并不存在什么“点石成金”的手指头。 可是，自古以来，不论中外，却有许许多多的人在寻找“点金石”（也
有的叫“哲人石”）。他们做着“点石成金”的美梦。有人在探索着种种“点 石成金”的方法。
也许使你吃惊，在古代，“化学”一词的含义，便是“炼金术”！

　　据人们考证，“化学”一词最早见于公元 296 年古罗马皇帝戴克里先关 于严禁制造假金银的告示之中，他把制造假金银的技术，称为“化学”
（Chemeia）。又据考证，英语中的 Chemistry，法语中的 Chimie，德语中的 Chemie（以上均为“化学”），源于欧洲语词 Alchemy。而 Alchemy 则来自 阿拉伯语中的“炼金术”一词——al－k↑m↑ya。
　　炼金术士们为了制造黄金，用水银、铅之类作为原料，进行了许许多多 化学实验。
　　据说，英王亨利六世为了能够得到大批黄金，竟然招募了三千名炼金术 士来“炼金”。
唉，帝王们做着可笑的黄金梦！

　　　　　　　　　　长生梦


帝王们不仅做着黄金梦，而且做着长生梦。 秦始皇、汉武帝、唐太宗，是中国历史上声名显赫的皇帝。然而，就在
他们创立了丰功伟绩之后，却做起了长生梦。 秦始皇在统一了六国之后，专门派人远度重洋，去寻找“仙人不死之药”。
结果呢？什么长生不老之药，都没有找到。 汉武帝呢？他听说露水是“仙露”，能够使人“长生不老”，于是，便
下令在长安的建章宫里，竖立起所谓“承露盘”。那盘是用青铜铸造的，高 高地安置在 20 丈高的石柱上。夜间，露水凝结在盘里，成了“仙露”。这“仙 露”被侍从送呈汉武帝，跟美玉碎屑一起服用，以求长生不老。因为据说“服 玉者寿如玉”。
　　其实，那青铜盘经日晒雨淋，长满铜绿，而美玉碎屑，人体无法消化、 吸收，还会阻塞消化器官，使人得病呢。
命运最悲惨的，要算是唐太宗了。 唐太宗的威名，曾使他的敌人心惊胆战。然而，他却在 52 岁时过早地离
开了人世。 使唐太宗丧命的，不是他的敌人所下的毒药，而是他自己要吃的“长生
药”！
　　原来，他希图长生。在 648 年（贞观 22 年），他的部队打败帝那伏帝国， 从俘虏中发现一个名叫那罗迩娑婆的和尚，据说会制造“长生药”。唐太宗 待他如上宾，叫他在金飙门制造“长生药”。第二年，当唐太宗吃下了那个 和尚给他配制的“长生药”后，竟然中毒而亡！
唉，长生不成，反而丧生！
　　唐太宗吃了“长生药”死了还不算，唐宪宗、唐穆宗、唐武宗、唐宣宗， 也都是因为吃“长生药”而断送了性命！
那“长生药”究竟是什么东西呢？
　　1970 年，我国考古学家在唐代京都长安——现在的西安，发掘到两坛唐 代窖藏的宝物。据查证，那是唐明皇的堂兄邠王李守礼埋在地下的东西。里 面除了金银财宝之类外，还有一张“长生药”的药方。药方上开列着珠砂、 密陀僧、琥珀、珊瑚、乳石、石英等。
珠砂是什么？这种红色的矿物的化学成分是硫化汞，是一种剧毒的化合
物。
那些皇帝们服用了剧毒的“长生药”，怎能不呜呼哀哉？！ 你知道吗，这些“长生药”也跟化学有着密切的关系哩。在古代，化学
又被称为“炼丹术”。这“丹”，便是指“长生丹”，也就是“长生药”。 许许多多炼丹家们，如同那些炼金术士们一样，做着各式各样的化学实 验。尽管黄金梦、长生梦是荒谬的，但是，炼丹家们、炼金术士们毕竟在种
种化学实验中，懂得并积累了一些化学知识。
　　比如，8 世纪阿拉拍炼金术士贾博，在炼金时制成了硫酸、硝酸、硝酸 银等，还懂得用盐酸和硝酸配制成“王水”。
　　汉朝末年的魏伯阳，被人们称为“中国炼丹术始祖”。他所写的炼丹著 作《周易参同契》中，大部分内容非常荒诞，但是也有一些关于汞、铅的化 学知识。
　　
谈到炼金术、炼丹术，使人们不由得记起这么一个故事： 有一个年老的农民快要死了，他担心在他死后，三个懒惰的儿子不愿种
田，就故意对他们说，葡萄园里埋着黄金。老农死后，三个儿子天天拿锄头 到葡萄里去挖，虽然挖不到什么黄金，但是土地被翻松了，葡萄长得茂盛， 第二年丰收了。
　　如果说，炼金术、炼丹术对于化学的发展起过什么作用的话，它们就是 那位老农所说的那些并不存在的黄金罢了。
化学的发展，走过了十分曲折的道路。

“短衫医师”


　　当你走过理发店，常常可以看到特殊的标志——在圆柱形的玻璃灯里， 红、白、蓝三条倾斜的色带，在不停地旋转着。
你知道吗，这特殊的标志是什么意思？
1964 年版的《英国百科全书》，回答了这个问题： 原来，在古代的欧洲，外科医生分为两类。一类是医学院毕业的“正统”
的医生，穿着长衫，被人们称为“长衫医师”。这些医师往往“动口不动手”； 另一类是理发师，兼做着外科医生的工作，穿着短衫，被称为“短衫医师” 或者“理发外科医生”。那时候，人们很看不起外科手术，认为跟脓、血之 类打交道，有损于医师的身份。于是，就把那些“动手”的事儿，交给理发 师去干。在动手术的时候，“长衫医师”仿佛建筑师在工地上监工似的，而 在那里动手术的则是“短衫医师”。
　　1163 年，欧洲的天主教通过一项法案，禁止“神职人员”从事抽血工作， 这种工作只能由理发师来做。后来，理发店前那特殊的标志，便是为了纪念 理发师在医学上的贡献：那圆柱象征受伤的手臂，倾斜的色带表示纱布，而 套筒表示带血的器皿。
1526 年， 在瑞士巴尔塞大学，一位名叫巴拉塞尔士的人，走上了讲台。
他破例邀请了那些“短衫医师”们跨进大学之门，坐在课堂里听他讲课。巴 拉塞尔士在讲课之前，做了一件惊人的事情：他把罗马医生盖仑的著作，当 众烧毁！
为什么呢？盖仑自公元 2 世纪以来，一直被人们推崇为医学权威。他的
著作，甚至被当作医学的“圣经”。可是，盖仑只解剖过牛、羊、狗、猪， 从未解剖过被认为“神圣不可侵犯”的人的尸体。因此，他的医学著作错误 百出。比如，盖仑认为人的肝分为五叶——那是因为从狗的肝分五叶而推想 出来的。
巴拉塞尔士烧掉了盖仑的著作，表示他与旧医学彻底决裂的决心。
　　巴拉塞尔士主张，“人体本质上是一个化学系统”。因此，人生病，就 是这个“化学系统”失去了平衡。要医好人的病，就要用化学药品恢复这个 “化学系统”的平衡。
巴拉塞尔士质问那些炼金术士、炼丹家们：“你们以为懂得了一切，实
际上你们什么也不懂！只有化学可以解决生理学、病理学、治疗学上的问题。 没有化学，你们就会迷失在黑暗里。”
　　巴拉塞尔士提出了关于化学的新概念。他不再把化学称为“炼金术”， 而是称为“医疗化学”。
　　从此，化学开始了一个崭新的阶段。渐渐地，人们研究化学，不再是为 了“点石成金”或者“长生不老”，而是为了制造治病救人的药剂。
　　
二、揭开燃烧之谜

“怀疑派的化学家”


　　“化学，不是为了炼金，也不是为了治病。化学应当从炼金术和医学中 分离出来。它是一门独立的科学！”
　　在 1661 年，英国出现一篇题为《怀疑派的化学家》的论文。文章中又提 出了新的观点。
　　这篇论文起初是笔名发表的。论文发表后，轰动了欧洲化学界。有人细 细打听，这才弄清楚，论文的作者原来是英国化学家波义耳。
　　这时波义耳已是一个 40 开外的人了，个儿长得又高又瘦，头发一直下垂 到肩膀。他是一个十分勤奋的人，在十一岁时，便学会了拉丁语和法语，接 着跟他的哥哥到欧洲大陆留学，在法国、意大利住了好几年。波义耳非常喜 欢自然科学，一有空，总爱待在自己的实验室里，做着各式各样的实验。在
1661 年，他做了许多有关气体的体积和压强之间的关系的实验，发现了物理 学上著名的“波义耳定律”。在这一年，他写了著名论文《怀疑派的化学家》。 在这本书里，他提出许多新的观点，对过去化学上的许多错误观念，大胆地 表示怀疑。恩格斯曾高度评价波义耳的贡献：“波义耳把化学确立为科学。”
[1]
　　1673 年的一天，英国著名的科学家罗伯特·波义耳，一手拿着玻璃瓶， 一手支着脑袋，皱着眉头在牛津实验室里沉思着。
这天，波义耳又在思索着什么呢？
他在探索着燃烧的秘密。 波义耳做了这样的实验：他把铜片放在玻璃瓶里，称了一下重量，然后，
把它放在炉子上猛烈地加热、煅烧。这时，原来闪耀着紫红色光辉的铜片，
渐渐地蒙上一层暗灰色的东西，最后，以至变成了黑色的渣滓。烧完后，他 再去一称，咦，铜片竟然变重了！
这是为什么呢？波义耳想不通。
　　接着，波义耳又拿了铅、锡、铁和银来进行同样的煅烧，结果还是一样.. 金属变重了：
480 克铜煅烧后，加重了 30－49 克；
480 克铅煅烧后，加重了 7 克（失落了的没计算在内）；
480 克锡煅烧后，加重了 60 克；
240 克铁煅烧后，加重了 66 克；
212 克银煅烧后，加重了 2 克。 波义耳仔细地看了看煅烧以后的金属：紫红色的铜变成了黑色的渣滓，
银白色的铅、锡和银的表面蒙上了一层白色的灰烬，而铁却变成了疏松的红 色粉末，一捏就碎。
　　“也许是因为瓶子没有盖紧，让炉子里的脏东西落了进去，才变重的 吧！”波义耳这么猜想。于是，他找了一个有着长长的、弯头颈的玻璃瓶—
—曲颈甑，把金属放进去再把瓶口封闭起来。当煅烧完毕后，他小心地从炉 膛里拿出滚烫的瓶子，打开瓶口（这时，他听见一阵尖锐的丝丝声），再称 金属的重量，结果仍然一样，金属变重了。
这就是说，金属变重，并不是由于落进什么脏东西引起的。

　　波义耳是位谨严的科学家。他在科学研究工作中，常常很注意所得的结 果是否真实。
　　起初，他一直认为，金属在煅烧后重量会增加，这是不可能的事；然而， 一次又一次的实验结果，却迫使他不得不承认，这是事实。
　　为了解释这个奇怪的现象，1674 年，波义耳在《关于火和火焰的新实验》 这篇论文里，提出了自己的见解：金属在加热以后，它的重量之所以增加， 那是由于它在加热时，受到热的作用，有一种特殊的、极其微小的、肉眼看 不见的“火素”，穿过了玻璃瓶的瓶壁的，跑到金属里去，跟金属化合变成 了灰烬。“火素”是有重量的，这样，怪不得加热后金属的重量就增加了。
如果用算术式子来表示，这就是： 金属＋火素＝灰烬 波义耳的见解究竟对不对呢？

神秘的“要素”


　　1703 年，德国哈勒大学医学教授、普鲁士王的御医奥尔格·恩斯特·斯 塔尔，也开始注意燃烧现象。斯塔尔是德国著名的医生，但是，他也很喜欢 化学。对于燃烧之谜，斯塔尔根据他的老师、德国化学家柏策的理论，提出 了一种不同于波义耳的见解。
　　“木头为什么能够燃烧，石头为什么不能燃烧？”对于这个问题，斯塔 尔这样回答：“木头之所以能够燃烧，是由于在木头里含有一种特别的‘要 素’；石头之所以不能燃烧，是在于它不含有这种特别的‘要素’。不光是 木头如此，煤、木炭、蜡烛、油、磷、硫磺——简而言之，一切可燃的物质
——都含有这种特别的‘要素’。这种‘要素’是什么呢？我叫它为‘燃素’。 于是，我认为所有的可燃物质，都是一种燃素的化合物，其中的成分之一便 是燃素??当一个东西燃烧的时候，其中的燃素便分离出来，而且所有的燃 烧现象——热、光、火焰——都是因为燃素逸出，而发生的剧烈的现象。” 斯塔尔还说：“木头是燃素和灰的化合物。木头燃烧，就是燃素从灰中 分离出来。燃烧后，燃素跑掉了，自然，炉膛里剩下的灰，也就不会再燃烧 了。”至于金属，那当然也是一样——在煅烧时，金属失去了燃素而剩下来
灰烬。
　　根据斯塔尔的燃素学说，金属煅烧的过程，用算术式子来表示的话，这 就是：
金属－燃素＝灰烬。
这跟波义耳的“金属＋火素＝灰烬”的公式恰恰相反。 斯塔尔的燃素学说，获得了许多科学家的赞同，因为它很圆满地解释了
许多以前所没法解释的科学现象。
　　如果你有机会到博物馆里去瞧瞧，翻开一本两百多年前欧洲流行的化学 教科书，在那发黄的书页上，你一定可以看到这样的话：“物质能够燃烧， 是因为含有燃素。物质所含的燃素越多，物质就越容易着火和燃烧。煤、脂 肪、油类、木头非常容易燃烧，便是由于它们几乎全部都是由燃素组成的。 在一些普遍的金属中也含有燃素，这就是金属也能够燃烧的原因。不过，金 属中所含的燃素不多，所以它燃烧时没有木头那样猛烈，所剩下来的灰烬也 比木头多。”
瞧，燃素学说讲得多么头头是道！
燃素学说还很圆满地解释了别的许多难题： 比如，人为什么要呼吸？这是过去人们一直想不通的“为什么”。然而，
燃素学说解释道：“呼吸，实际上就是人在不断地排出燃素的过程。从肺里 不断吐出来的气体里，便含有许多燃素。因为呼吸是一个排出燃素的过程， 如同木头燃烧时，散发出的燃素，所以能产生热，人体的热量便是从这儿来 的。”
　　在 17、18 世纪，人们所知道的化学知识，还只是零零碎碎，东鳞西爪， 没有形成一个完整的系统和严格的理论，每个化学家对于各种化学现象，都 是各有自己的一套说法。由于每一种说法都不很完善，难以使人信服，这样， 化学就好象一支没有指挥官的队伍似的，一片混乱。自从出现了燃素学说以 后，得到了各国科学家的支持，于是，燃素学说成了化学的“统帅”——指 导理论。正如恩格斯所指出的，燃素学说“曾足以说明当时所知道的大多数
　　
化学现象，虽然在某些场合不免有些牵强附会。”[2]从此，化学就“借燃素 说从炼金术中解放出来”[3]，发展成为一门有理论的系统的科学。
　　当时，在科学院的论文报告会上、在实验室里、在学校的讲台上，燃素 学说到处被讲述着，引用着，传播着；燃素学说，被写进科学专著，写进教 科书。
燃素学说，统治着化学。

　　　　　　　　　　　　　寻找


打破砂锅问到底：燃素又是什么呢？ 谁也不知道。
　　人们为了追根求源，开始在实验室里，用各种各样巧妙的办法寻找燃素， 提取不含任何杂质的纯净的燃素！
　　找呀，找呀，英国化学家在找，法国化学家在找，德国化学家在找，俄 罗斯化学家也在找——人们足足寻找了半个世纪，可是，谁也没有提取到一 丁点儿“不含任何杂质的、纯净的燃素”。
　　1766 年，英国化学家卡文迪许的一个实验，却深深地吸引了那些寻找燃 素的人们的注意。卡文迪许是一个身材瘦长的人。平时，很少说话，英国皇 家学会开会时，他总是到会，但照例总是不发言，静静地坐在那里所。虽然 他说话不多，看的书、做的实验、写的论文，在科学上所作的贡献却不少。 在卡文迪许家中，他认为最珍贵的东西是图书和仪器。他不太喜欢把时间花 在宴会和舞会上，只喜欢一个人静静地埋头于实验。他除了出去参观工厂或 者考察地质外，很少外出，整天都待在实验室里。
　　1766 年，卡文迪许在实验中，发现了这样一个奇怪的现象：他把锌片和 铁片等金属扔进稀硫酸里，咦，金属片顿时大冒气泡。他小心地用瓶子把这 些冒出来的气体收集起来。使他惊讶的是，这些气体看上去似乎平平常常， 象空气一样无色无味，然而，一遇到火星，却会立即燃烧，以至爆炸起来！
[4]
卡文迪许把自己的新发现写进了论文，发表了。 “燃素找到了！燃素找到了！”那些正在为找不到燃素而苦闷的科学家，
一看到卡文迪许的论文，简直高兴得跳了起来。他们认为，那无色、无味的
气体，就是燃素：因为根据燃素学说：“金属－燃素＝灰烬”，换句话说， 就是“金属＝燃素＋灰烬”。在卡文迪许的实验里，金属和酸作用，放出了 会燃烧的气体，而在酸中只剩下一些渣滓。因此燃素学说的支持者们解释道， 在金属和酸作用时，金属被分解了，变成燃素和灰烬两部分；放出来的可燃 气体就是燃素，剩下的渣滓便是灰烬。
这样，燃素学说，似乎第一次获得了实验的证实。后来，又有一件事情，
有力地给燃素学说撑了腰。
　　1785 年，俄罗斯化学家、科学院院士托·叶·罗维兹，在彼得堡皇家大 药房的实验室里忙碌着。罗维兹高高的前额下有一双精细的眼睛。在他周围， 摆满了装着液体的瓶瓶罐罐。
　　那时候，医药上正需要大量纯净的酒石酸，而普通的酒石酸却总是含有 许多杂质。罗维兹想：怎样提纯这些普通的酒石酸呢？
　　罗维兹慢慢地在火上把酒石酸溶液加热。令人遗憾的是，不论怎样小心 地加热，本来稍微带点黄色的粗酒石酸溶液在蒸浓时，总是变成了一片红褐 色的浑浊的液体，最后甚至变成黑色的粘稠液体——反而比原先更加糟糕 了。
　　罗维兹写道：“这种浑浊液体特别使我感到不愉快，我从来也没有像这 样强烈地希望过，希望设法避免这一不愉快的现象??”
怎么办呢？ 在当时，罗维兹是燃素学说的热烈支持者之一，他开始用燃素学说的观

点来分析实验现象。 酒石酸晶体是能够燃烧的。罗维兹不由得这样想：酒石酸显然含有大量
的燃素。燃素只有完全燃烧时，才会全部从物质中放出来。而在稍微加热时， 例如慢慢地蒸发酒石酸溶液，那么，燃素只能部分地放出来。
　　“也许，那可憎的红色和黑色的浑浊液体，就是放出来的燃素的化合物 吧。”罗维兹这样猜测。
　　接着，罗维兹又想到：如果在酒石酸溶液里，加入某种能够吸收燃素的 物质，这岂不就能够消灭那不愉快的浑浊物，而得到纯净的酒石酸了吗？
　　木炭，是最富有燃素的物质之一。罗维兹知道，要是把木炭放在密闭的 容器中，即使加热到极高的温度，它也不会燃烧——不肯放出燃素。[5]这样， 罗维兹认为，木炭对燃素一定是非常信贪婪的。他得出了结论：“如果真是 这样的话，那么，使木炭和燃素相接触，它就能大量地吸收燃素。换句话， 如果把木炭放进酒石酸溶液，它就能吸收那可憎的红色和黑色的浑浊物。” 要证明这个从燃素学说里得出来的结论是不是正确，并不困难——可动手做 个实验试试看。
　　于是，罗斯兹在实验室里，又开始加热酒石酸溶液。到了溶液里再出现 那“不愉快”的红褐色浑浊现象时，就加放一些捣碎的木炭。一摇晃，等黑 色的炭粒沉淀下去，溶液果然变得无色透明了！罗维兹把炭粒滤掉，一冷却， 在蒸浓了的溶液里，就出现了大块的、漂亮的、无色透明的酒石酸结晶体。 罗维兹把自己的实验经过，写成论文，发表在 1786 年第一卷《克瑞里斯 化学年报》上。接着，罗维兹又用木炭粉做了许多实验，证明木炭粉还能使 褐色的盐水脱色，使蜂蜜、糖汁、染料脱色，可以除掉普通酒里有恶味的杂 醇，可以使带有腐臭味的水变成可用的饮料，等等。1794 年，罗维兹还亲自
用木炭粉来净化俄罗斯船队上不适于作饮料的水和制酒工厂里的酒精。
　　罗维兹的实验，再次证明了燃素学说的正确性——因为从燃素学说所得 出的结论，居然被实验所证实了。[6]
这样，相信燃素学说的人就更多了。当时化学界的权威们，如瑞典化学
家白格门、德国化学家马格拉夫、法国化学教授卢爱勒、瑞典化学家兼药剂 师舍勒等等，都是燃素学说最热烈的拥护者和最忠实的信徒。
这样，燃素学说，在化学史上几乎统治了一个世纪。[7]

动摇


　　在 18 世纪，科学家们不光是相信有燃素存在，而且还相信存在着别的许 多神秘的“要素”。
你要是问：铁为什么具有重量？ 他们回答道：因为在铁的微孔中存在着“重素”。 你要是问：为什么有的东西热，而有的东西冷呢？ 他们回答道：这是因为热的东西里含有“热素”，冷的东西里含有“冷
素”。
你要是问：空气为什么能够被压缩，而且具有弹性呢？ 他们回答道：那是因为空气含有“弹性素”。 另外还解释说，光，是因为有“光素”，电有“电素”，磁有“磁素”?? 那时科学家们的逻辑就是这样：遇上什么解释不通的现象，便认为这是
由于含有特殊的“某某素”的缘故。如果你再追问一句这“某某素”是什么， 他们的回答是不知道，或者不可思议！
　　就这样，各式各样、令人眼花缭乱的特殊的“要素”，简直成了万应灵 丹。当时在自然科学的书籍中，满是写着这样或那样的奇妙的“要素”。
尽管千奇百怪的各种“要素”满天飞，然而，谁也没有真正见到这些“要
素”。
　　俗话说得好：“真金不怕火烧”。要分清是假金还是真金，要用火来检 验；要分清是谬论还是真理，要用实践来检验。实践，是检验真理的唯一标 准。
燃素学说，在实践中却开始遭到重重困难。
　　人们发现了这样的事儿：一支点着了的蜡烛，如果放在密闭的罩子下， 没一会儿就会熄灭掉。
蜡烛既然含有燃素，为什么在密闭的罩子里会熄灭掉呢？它所含有的燃
素并没有跑掉呀！如果你把罩子打开，蜡烛照样可以点燃，发出柔和而昏黄 的光。
斯塔尔对于这个现象，作了这样的解释：那是因为在密闭罩里的空气，
已经“吸饱”了燃素的缘故。 他说：“当空气对于燃素已经饱和了的时候，便不能再吸收燃素了。于
是，蜡烛中的燃素便不得不停止放逸，火焰也就消失了。”
其实，这是一种牵强附会的解释。 至于波义耳的实验——金属在煅烧后增加了重量，也给燃素学说带来了
巨大的困难，既然金属在煅烧时，是在不断地放出燃素。那么，煅烧以后， 金属失去了燃素，照理应该比煅烧前更轻，为什么结果反而是重量增加了呢？ 起初，一些为燃素学说辩护的科学家们说：燃素是没有重量的东西！
　　可是，这样还不能自圆其说，如果说燃素没有重量的话，那么，金属在 煅烧前后应该是一样重才对呀！为什么波义耳的实验却一再证明，金属的重 量的的确确是增加了呢？
　　于是，这些科学家又修改了自己的理论，他们说：燃素不是没有重量的 东西，而是具有“负的重量”！因为地心对它不但没有吸引力，反而对它有 排斥力。火焰，是燃素从燃烧物体中逃逸形成的。火焰总是向上，便是由于 燃素具有“负的重量”，向上飞的缘故。也正因为这样，当金属被煅烧时，
　　
燃素跑掉了，剩下的渣子失去了“负的重量”，它本身的重量当然也就增加 了。
　　当时，法国著名的燃素学说理论家、蒙彼利埃医院教授加勃里尔·文耐 尔便宣称燃素具有“正的轻量”（亦即“负的重量”）：
　　“燃素并不被吸向地球的中心，而是倾向于上升，因此在金属灰渣形成 后，重量便有所增加，而在它们还原时重量就减少。”
　　有趣的是，还有人把燃素比做“灵魂”。他们说，金属失去燃素，就好 比活着的人失去了灵魂。人失去灵魂以后，尸体比活着时要重；死的灰渣当 然也就比活的金属重。
这是第二个牵强附会的解释！ 真理，放之四海而皆准；谬论，则常常矛盾重重，错误百出。燃素学说
的拥护者们虽然费了好多力气，才“解释”了波义耳的实验，可是，没想到 这又和另一件事相矛盾了。可不是吗？许多燃素学说的拥护者都一直认为卡 文迪许用金属和酸作用所获得的可燃气体，就是燃素。然而，不久，人们便 发现这种气体是一种化学元素——氢气（当时称为“水素”），它只不过是 一种普普通通的气体罢了，而且是具有一定的重量的，并不是具有“负的重 量”。换句话说，如果燃素学说的拥护者们认为燃素具有“负的重量”，那 么，氢气就不是燃素；如果认为氢气是燃素，那么，就无法解释波义耳的实 验。燃素学说，可真成了“床下挥斧头——不碍上，就碍下”。
人们开始怀疑氢气并不是燃素，于是，燃素学说了遭到了第三个困难：
燃素究竟什么？它的性质怎样？究竟能不能把它提取出来？ 这是一个老问题——从燃素学说诞生的第一天起便存在的问题，同时也
是许许多多科学家费尽心机所久未解决的问题——没有提取到纯净的燃素。
那些醉心于燃素学说的科学家，面对着难堪的局面，又提出了新的“解释”： 无论是“燃素”也好，无论是“电素”、“光素”、“磁素”也好，这些“素” 全是一些看不见、摸不着、听不到、没有重量或者具有“负的重量”的东西！ 这些奇妙玄虚的“素”，是没法提取出来的，因为当你把它装到任何一个密 闭的瓶子里时，它会立刻穿过瓶壁，溜掉??也正因为这样，人们是无法提 取这些“素”的。总之，燃素是不可捉摸的东西。
这是第三个牵强附会的解释！
　　鱼目岂能混珠？科学，是一门老老实实的学问：事实，是科学的最高法 庭。在科学上，牵强附会，强词夺理是没有用处的，像是在石臼里捣水—— 白费力气。只要是不符合于事实，任何“理论”即使说得天花乱坠，也只能 算是谬论。
　　燃素学说在科学实践中困难重重，在生产实践中也是擀面杖吹火——一 窍不通。在 18 世纪中叶，由于冶金工业，特别是钢铁工业的迅速发展，迫切 地需要一种新的、正确的理论来解释关于金属的冶炼过程，来指导生产的进 一步发展。然而，燃素学说却象一根柔软无力的蛛丝，无法鞭策生产向前发 展。例如，当时炼铁厂迫切需要解决炼铁炉的鼓风问题——为什么要往炉里 鼓风？风的流速多大最合适？炼一吨铁要鼓进多少空气？空气最合适的温度 是多少度？??这一系列问题，都涉及燃烧的本质，是燃素学说没法解决的。
燃素学说在动摇中。

《论冷和热的原因》


　　1745 年 1 月，在俄罗斯彼得堡科学院的全体大会上，一位宽肩膀、高个 儿、头上戴着假发的院士，在大声地宣读着自己的论文：《论冷和热的原因》。 这位 30 多岁的院士，在论文里提出了一个崭新的观点：他不同意科学界 中最流行而又最普遍的关于冷和热的看法——冷是由于物体中含有“冷素”， 热是由于物体中含有“热素”。他认为，冷和热的根本原因，就在于物质内
部的运动！ 这是一个前所未有的观点，这是一个向当时最流行的关于冷和热原因的
理论的大胆挑战。 宣读这篇论文的科学家，就是俄罗斯彼得堡科学院院士米·华·罗蒙诺
索夫。
　　罗蒙诺萦夫诞生在俄罗斯北方荒僻的德维斯基县米沙宁斯卡雅村一个渔 民的家里。小时候，罗蒙诺索夫常常跟着他父亲一起出海捕鱼。
　　罗蒙诺索夫从小就非常好学，可是，他家里很穷，父亲又目不识丁。他 在不随父亲下海的日子里，就常常到邻居伊凡·舒卜依家里去。舒卜依是村 子里一位有学问的人，罗蒙诺索夫从他那里学会了读和写。他还向舒卜依借 了许多书，一空下来，就贪婪地读着。很快地，他念完了他在村子里所能借 到的所有的书籍。
强烈的求知欲，驱使罗蒙诺索夫在 19 岁的时候，便离开了故乡，到莫斯
科去求学。他怕他的父亲不让他走，在一个北风呼啸着的寒夜，他趁家里的 人都睡着时，穿着两件单薄的衬衫和一件光板的皮祆，带着舒卜依借给他的
3 个卢布，偷偷地离开了家。由于身边仅有 3 个卢布，他不得不冒着严寒，
从故乡一直步行到遥远的莫斯科！
　　经过了长途跋涉，1731 年 1 月初，罗蒙诺索夫终于来到了盼望已久的莫 斯科，并以优异的成绩，考进了当时莫斯科唯一的高等学校——斯拉夫－希 腊－拉丁语学院。
在斯拉夫－希腊－拉丁语学院里，罗蒙诺索夫第一次走进了图书馆，看
到那么多的书籍，他简直象一个饿汉闯进一个放满白面包的厨房里一样，贪 婪地读了起来。
罗蒙诺索夫以惊人的勤奋和顽强的精神学习着，在一年时间里，就学完
了三年的课程。在这个学院里，他并没有念完最后一个学期，因为这个学院 所讲授的知识，已经不能满足他的需要了。他很想探索大自然的秘密，但是， 这个学院并没有自然科学方面的课程。由于罗蒙诺夫成绩优异，他被选派到 彼得堡去，在那里的科学院附属的大学里学习。
　　罗蒙诺索夫来到彼得堡后，还不到一年，随即又被派到德国去学习冶金 和采矿。在德国，罗蒙诺夫得到了实际的锻炼，成了一个知识渊博的人。
　　由于罗蒙诺索夫平时刻苦学习，善于观察和分析自然界各种现象，使他 的科学思想，远远地超过了他的同时代人。
　　罗蒙诺索夫首先向“热素学说”开火。在《论冷和热的原因》这篇著名 的论文里，他写道：“在我们这个时代，把热的原因归结到某种特别的物质， 大多数人管这种物质叫做热素，另外一些人管它叫做以太，还有些人甚至叫 它火素。大家认为物体里所含的热量越多，那就是它所含有的热素越多?? 这种看法，在很多人的脑子里，已经是那样根深蒂固，以至在各种物质学的
　　
著作里也可以读到??” 波义耳认为“热素”不仅具有重量，甚至还是一种化学元素哩！他曾经
排过一张化学元素表，在这张表里，写着各种化学元素：铁、铜、铅、热素?? 但是，罗蒙诺索夫认为这种“热素”是人们凭空臆造出来的东西。他在
《论冷和热的原因》一文中问道：这种热素是从哪儿来的呢？例如：“?? 在冬季严寒的天气中，这时好象不该有什么热素存在了吧，但是，一点星星 之火，会烧掉一大堆火药，燃起熊熊烈焰，这热素又是从哪儿来的呢？是由 于什么奇怪的性质，使热素一下子聚拢来的呢？难道它会在瞬息之间跑来又 跑回去吗？??显然，这不仅和经验相矛盾，而且不合乎常情。”
　　罗蒙诺索夫接着写道：“许多动物并不吃什么热的东西，可是，它们却 浑身温暧，甚至能够把它们附近的东西也变得暧和起来。热素的拥护者和辩 护者们，请解释一下，热素是怎样跑进动物身体里去的？是不是它跑进去的 时候是冷的？但是，‘冷的热素’——这岂不是和潮湿的干燥、黑暗的光明、 柔软的刚性或者四方的圆一样荒谬滑稽吗？”
罗蒙诺索夫得出结论说，这种虚无缥缈的“热素”，实际上并不存在！ 冷和热的原因究竟是什么呢？ 罗蒙诺夫回答道：“大家都知道得很清楚，运动会引起发热，双手互相
摩擦会感到温暖；火镰打击燧石会迸出火花；接连用力锻打铁块，铁块会灼
热到发红。但是，如果让它们停止运动，那么，热量就会逐渐减少，而产生 的火也就熄灭了。”
但是，也有些物体看上去并没有在动，却也能发热，例如，煤在燃烧的
时候，这些热又是从哪儿来的呢？难道这也是由于运动的结果而产生的吗？ 罗蒙诺索夫的回答是——同样由于运动而产生的，他说：“因为物体能 够按照两种方式来运动：一般的方式，是这时候整个物体不断地改变自己的 位置，物体内部的粒子却是相对静止的；另一种是内部运动的方式，就是物 质内的、感觉不到的粒子的位置在不断地改变。又因为在最激烈的一般运动 的时候，常常不会产生大量的热，而在没有这种运动时却会产生大量的热，
可见热的产生主要是由于物质内部的运动引起的。”
　　罗蒙诺索夫最后总结道：“十分明显，热的主要基础在于运动。既然运 动不能脱离物质来进行，那么，热的根本原因必定是某种物质在运动。”
按照现代物理学的观点看来，罗蒙诺索夫的论断是正确的：所谓“感觉
不到的粒子”，实际上就是分子。热，就是物体内部分子所作的不规则的运 动。
　　物体越热，它内部分子的运动就越厉害。一块铁，在平常是固体，内部 的铁分子，只是在作微小的振动，就好象一个不倒翁似的在那里左右摆动。 如果把铁加热到摄氏一千多度，铁分子的运动就会大大加剧，它不再是作微 小的振动，而是离开了原先的位置到处乱撞瞎逛——铁变成液体了；要是再 猛烈地加热，铁分子的运动会变得更为厉害——铁液沸腾，以至变成铁的蒸 气。
　　在最冷的温度——绝对零度（273.16℃）时，物质内部的分子，几乎停 止了振动，安静得象摇篮里睡熟了的婴孩似的。
　　罗蒙诺索夫的论文，引起了科学界的争论。《论冷和热的原因》这篇论 文，用拉丁文印在科学院的刊物上，送给各国科学院、大学和图书馆。许多 国家的杂志，也都纷纷翻译和转载了这篇不寻常的论文。
　　
　　但是，罗蒙诺索夫这种大胆的见解，也受到了许多守旧派科学的讥笑和 反对。在 1745 年 1 月 25 日的俄罗斯科学院的会议记录上，便曾记载着这样 的话：“这位副研究员（指罗蒙诺索夫）钻研关于冷和热的原理的目的和努 力是值得赞许的，但是他似乎过于急躁从事于看来是超过了他的能力的工 作；尤其是当他企图对各种物质运动的原理进行探讨的时候，他丝毫没有足 够的证据。”接着，这份记录还指责罗蒙诺索夫不应该攻击光荣的波义耳。 尤其是当时掌握着俄罗斯科学院大权的德国科学家们，更是看不起这位俄罗 斯科学家的工作，认为罗蒙诺索夫是“完全错误的”。
　　其实，这不足为奇，有哪一种新的理论，当它诞生时，而不受到守旧派 的攻击呢？有哪一种新的理论，不是在和守旧派激烈的斗争中成长起来的？ 真理是多助的，真理是走遍天下都不怕的。过了 50 多年，罗蒙诺索夫的
见解，得到了两位科学家有力的支持。 一位科学家叫伦福德，他是美国人，移居到德国工作。1798 年，伦福德
在慕厄黑造大炮。伦福德用钻头往圆钢中钻孔，制造炮筒。他发现，没钻多 久，钻头热了，炮筒也热了，热得烫手！
伦福德感到奇怪：为什么会发热呢？热量是从哪儿来的呢？ 热素学者们说：大抵是钻头与圆钢发生化学反应，产生了热。 伦福德不相信热素学说那一套，他认为：“热可由运动产生，它决不是
一种物质。”
伦福德仔细检查了钻头和圆钢，果然，它们并没有发生化学变化。 热素学者们说：也许是钻头把金属中的“潜热”——潜藏着的热素，给
钻出来了。
　　伦福德驳斥道：“潜热”是什么东西？从哪儿钻出来？我不停地钻，钻 头就不停地发热，哪来那么多“潜热”？
热素学者们说：大约是周围物体的热素跑了进来。
　　对这种说法，另一位著名的英国科学家戴维在 1799 年进行了一个新的试 验，给了热素学者们当头一棒。
戴维把两块冰在真空中摩擦，周围的温度低于摄氏零度。照理，周围物
体的“热素”是不可能跑到冰中去的。然而，这两块冰经过互相摩擦，居然 都融化成水了！
戴维认为，热是“一种特殊的运动，可能是各个物体的许多粒子的一种
振动。” 然而，热素学说仍顽固地盘踞在科学界，为当时的大多数科学家所接受。
一直到 19 世纪 50 年代，人们还多半相信热素学说——真理与谬论之间的斗 争，是何等尖锐，而真理要战胜谬论，又是何等艰难哪！“世人皆醉我独醒， 世人皆浊我独清。”真理最初总是在少数人手中。真理为大多数人所认识， 需要时间！

波义耳错了


　　1756 年，罗蒙诺索夫为了进一步用实验、用事实来批驳波义耳的理论， 重新做了波义耳关于金属在加热后重量增加的实验。
　　同波义耳一样，罗蒙诺索夫的实验，也在密闭的玻璃瓶中进行，以便研 究金属由于单纯的受热是否会增加重量。
这时，离波义耳当初在英国牛津所做的这个实验，已经有 80 多年了。在
这 80 多年间，不知有多少著名的科学家重复地做过波义耳的实验，都得出跟 波义耳的结果——金属在密闭的容器中煅烧后会增加重量。这件事，在人们 看来简直是已成定论，不可动摇的事实了。但是，罗蒙诺索夫所得的实验结 果，却与波义耳的恰恰相反：在密闭的玻璃瓶里加热金属，重量并没有增加！
这是怎么回事呢？ 罗蒙诺索夫是这样进行自己的实验的：他把金属放在一只曲颈甑里，把
曲颈甑的瓶口封闭起来，[8]然后连曲颈甑一起放在天平上称好重量。接着， 就拿去进行加热。等加热完毕，曲颈甑里的金属表面已经蒙上了一层渣滓。 把曲颈甑冷却，仍旧密闭着瓶口（不打开塞子！）放在天平上称量。这样， 前后称得的重量完全一样。
罗蒙诺索夫的实验和波义耳的实验的不同之处，主要就在于：罗蒙诺夫
在整个实验过程中，都一直把瓶口密闭着，没有打开。而波义耳呢？他虽然 在加热时密闭着瓶口，但是，在刚刚加热完毕，他却立即把瓶口打开，正如 他自己在论文中所写的那样：“这时外面的空气发出了丝丝的声响，冲进了 容器。”
波义耳的错误，就在于他虽然听到了这“丝丝”的声响，却忽视了它！
　　在罗蒙诺索夫的实验中，虽然金属在加热时，由于同瓶中的空气（主要 是氧气）相化合而部分变成渣滓（主要是氧化物），但是，瓶口始终是封闭 着的，瓶外的空气不能进入瓶里，因此瓶子的重量在加热前后依然不变。而 波义耳呢？正如罗蒙诺夫所指出，那是因为波义耳最后把瓶子打开，瓶外的 空气带着丝丝的声响闯进来：“毫无疑问，这些不断地在金属表面流动着的 空气微粒，会跟金属相化合，因而增加了它的重量。”
罗蒙诺索夫用铁一样的事实，证明波义耳错了！他写道：“这个实验说
明了光荣的波义耳的意见是错误的，因为隔绝了外界的空气，煅烧后的金属 重量保持不变。”
罗蒙诺索夫用铁一样的事实，证明了 80 多年以来那些按照波义耳的方法
“照方配药”般的实验，也都错了！世界上最容易的事，莫过于踩着别人的 脚印走。这样做，如果前面那个人走错了路，那么后面那些不动脑筋的追随 者也都会走错了路。因循守旧的人，就象老是围着碾子打转转的驴子一样， 永远不能走别人所没走过的路，发现别人所没有发现过的东西。
　　既然波义耳的实验结果是错误的，那么，他所提出的“理论”——有什 么玄妙的“热素”穿过瓶壁钻进瓶子和金属化合——也就犹如摧枯拉朽，不 值一驳了。因为事实是理论的基础，是理论的根据。只有建立在可靠的事实 的基础上的理论，才能成为可靠的理论。一旦所依据的事实动摇了，那么犹 如一座建筑在沙滩上的高楼大厦一样，那“理论”势必要倒坍。
瓦上的霜，见不得太阳。“热素”学说在事实面前也就破产了。

伟大的定律


　　在古代，人们常常看到一些好象是凭空而生，或是不翼而飞的现象，而 百思不得其解。
　　一颗小不点儿的种子，会发芽，会成长，鹅黄的幼芽会成长为一棵亭亭 如盖的巨树。这些构成树木的物质是从哪儿来的呢？真的是无中生有吗？
　　木头燃烧后，不见了；蜡烛燃烧后，也变得无影无踪。它们到哪儿去了 呢？真的也是不翼而飞了吗？
　　每年秋天，无边落木萧萧下，大地铺满了落叶。可是，后来这些树叶又 不知到哪儿去了，连一张也没看见。难道这又是不翼而飞——物质能够被消 灭吗？
???? 一句话，在人们面前，摆着这样一个问题：物质能不能凭空产生？物质
能不能无影无踪地被永远消灭？
在 2400 多年前，古希腊哲学家德谟克利特曾经作过一个正确的臆测。 他在一首诗里写道：
无中不能生有， 任何存在的东西也不会消灭。 看起来万物是死了， 但是实则犹生： 正如一场春雨落地， 霎时失去踪影；
可是草木把它吸收，长成花叶果实，
　　——依然欣欣向荣。 明末清初，我国唯物主义思想家王夫之（1619—1692），明确地提出了
“生非创有，死非消灭”，“聚散变化，而其本体不为之损益”，认为世界
上的物质是“不生不灭”的。另外，中国有句流行甚广的谚语——“巧媳妇 难为无米之炊”。这句话其实也就是不能“无中生有”的意思。
然而，不论是德谟克利特的臆测，还是王夫之的精辟论断，在当时都并
没有引起人们的重视。 有趣的是，当人们每天清早去买菜的时候，除了注意今天买的是什么菜
——白菜、菠菜还是红萝卜？而且还得注意另一件事——每样菜到底打算买
多少，三斤、两斤还是十斤、八斤？这是自古以来，人们很早就都注意了的 两件事情。为了称菜，人们还发明了秤。
　　然而，在罗蒙诺索夫以前，科学家们在研究化学反应时，却并不象买菜 那样，他们常常只关心经过化学反应以后得到了什么样的产物——红的、黄 的还是白的？固体、液体还是气体？香的、臭的，还是没有气味？甜的、苦 的、酸的、咸的、辣的，还是什么味道都没有？但是他们却忘掉了另一桩重 要的事情——用了多少原料，经过化学反应得到了多少产物？是多了少了， 还是不多不少？换句话说，他们只是关心买什么“菜”，而不关心买多少“菜”。 用化学的语言来叙述，那就是：他们只是定性地研究化学反应，却很少定量 地研究化学反应。
　　“我想，”罗蒙诺索夫曾经这样讲过，“不会有一个科学家不知道化学 实验的方法是非常多的；但是他不能否认，几乎所有过去做实验的人，对度
　　
量和衡量这样极端重要和迫切的事情却没有提到过。然而，应用了这两种量 的结果，告诉了每一个在物理和化学的实验方面埋头苦干的人，这两种量， 会给他在实验的时候带来多少真实的情况和敏锐的洞察力啊！”
　　罗蒙诺索夫把定量的方法引用到化学中来。罗蒙诺索夫和他的同时代的 一些科学家不同，他在实验中经常使用天平，十分注意物质重量的变化。
　　罗蒙诺索夫不管做什么实验，他总是要记录参加反应的各种物质的重 量，和反应所得的产物的重量。关于这一点，他曾经不止一次地在自己的论 文和工作日记里谈到过。
　　渐渐地，罗蒙诺索夫开始发现了这样的事情：参加化学反应的物质的总 重量，常常总是等于反应后产物的总重量。也就是说，在化学反应中，尽管 发生了各式各样的化学反应，有的由无色一下子变得五光十色，有的由碧清 透明一下子变得一片浑浊，有的一下子被溶解了，有的大冒气泡??但是， 物质的总重量总是不变的，既不增加，也不减少。
　　罗蒙诺索夫敏锐地看到，这一规律具有非常重大的意义，因为它指出了 物质既不能无中生有的凭空产生，也不能无影无踪地被永远消灭。
　　早在罗蒙诺索夫重新校核波义耳实验的 8 年之前——1748 年，他便清楚 地阐述了这一规律。
1748 年 7 月，著名的俄罗斯数学家、科学院院士辽那特·爱伊列尔收到
了他的好朋友——罗蒙诺索夫在 7 月 5 日写的一封信。这封信长达 30 页！不， 这与其说是信，倒不如说是一篇科学论文。因为在那时候，邮电通讯还不很 发达，科学杂志不仅印数少，而且发行很慢。科学家们之间，常常把自己的 研究成果写在信上，直接寄给自己的朋友们。当朋友们收到这些信件后，常 常在各地的一些学术报告会上当众宣读，这样就可以很快地把新的发现、新 的理论传播开去。
在这封给爱伊列尔的长信中，罗蒙诺索夫写道：“如果我没有弄错，那
么，大家所知道的罗伯特·波义耳是第一个在实验中证明了：金属在煅烧后， 重量会增加的。”但是罗蒙诺索夫并不同意波义耳的结论。接着他又写道： “在自然界中发生的一切变化都是这样的：一种东西增加多少，另一种东西 就减少多少。例如，我在睡眠中花费多少小时，我醒着的时间也就减少多少 小时，以此类推。”
用现代科学的语言来叙述，就是：“在一切化学反应中，参加反应的各
种物质的总重量，等于反应后生成的各种物质的总重量。”也就是说，物质 是永恒的，它既不会凭空地被创造出来，也不能任意地被消灭掉，而只能相 互转变。
　　爱伊列尔院士读完了罗蒙诺索夫的这封长信以后，深知罗蒙诺索夫的见 解是和权威们的见解相抵触的，没有大量精确的实验做依据，是不能和权威 们相抗衡的，更不可能使他们服输。
　　正因为这样，爱伊列尔非常希望罗蒙诺索夫能够继续钻研下去，深入探 讨这一规律。 1748 年 8 月 24 日，爱伊列尔写了一封信给罗蒙诺索夫，这封 信是交给彼得堡科学院院长拉宗夫斯基伯爵转达的。爱伊列尔顺便给这位院 长附了一封信，在信里他写道：“我恳请阁下为了这个物理学上极端精细的 问题，转复罗蒙诺索夫；我不知道谁能比这位天才的人物更好地分析这一繁 难的问题”跟爱伊列尔所希望的一样，罗蒙诺索夫很早就想以精确的实验来 论证物质不灭定律，以便公开发表。但是，那时的俄罗斯科学院的大权一直
　　
掌握在德国教授们的手中。他经常遇到德国教授们的冷遇，经过了好多年的 斗争，他才在瓦西尔甫斯基岛兴建起了俄罗斯第一个化学实验室。
　　直到 1756 年，罗蒙诺索夫才有机会开始校核波义耳的实验，并且又做了 许多其他的实验，从根本上推翻了“热素学说”，建立了物质不灭的概念。
　　1760 年 9 月 6 日，在俄罗斯科学院的一次隆重的大会上，罗蒙诺索夫向 全体院士和许多应邀出席大会的外国科学家、外交使节，宣读了自己的论文：
《论物质的固体和液体》，在这篇论文里，罗蒙诺索夫提出了物质不灭的概 念。

氧的发现


　　罗蒙诺索夫在解释开口瓶中加热金属，结果重量增加的现象时说：“那 是因为不断地在热金属表面流动着的空气微粒，会同灼热的金属相化合，因 而增加了它的重量。”
　　“空气微粒，究竟怎样和金属化合呢？空气里究竟有些什么东西？当 时，氧气还没有发现，人们对于这些问题，还不十分清楚。虽然波义耳的热 素学说被推翻了，但是，要想再推翻斯塔尔的“燃素”学说，还必须彻底揭 开燃烧的秘密，必须解决空气在燃烧过程中究竟担任了什么样的角色这一问 题。
　　实际上，燃烧就是物质和空气中的氧气激烈化合而放出光和热的过程。 氧气的发现，成了揭开燃烧之谜必不可缺的前提。
　　据考证，中国学者马和（译音）在公元八世纪（唐朝）时，已经对氧气 作了深入的研究，他在《平龙认》一书里，记载了氧的制取和燃烧原理。在 欧洲，人们以为氧气是瑞典化学家舍勒在 1772 年和英国化学家普利斯特列分 别在不同的地方，各自独立发现的。[9]
　　普利斯特列是英国的牧师，他写过许多关于宗教和传教的书籍，但是他 也很爱自然科学，特别是喜欢化学。他出生于一个裁缝的家里，很贫苦，当
他 7 岁时，母亲便死了。普利斯特列是一个很文静的人，身体瘦弱，但学习
很勤奋。小时候，他跟一个牧师学拉丁文和希腊文，到了 16 岁的时候，又自 学法文、意大利文和德文。后来，他做了牧师，并兼任一个学校的校长。
有一次，普利斯特列偶然遇到了美国科学家富兰克林。富兰克林向他讲
述了自然科学方面许多有趣的问题，一下子吸引了他。从此，普利斯特列开 始对自然科学发生兴趣。他常常在空闲的时候，做着各种化学实验。特别是
1772 年以后，他在英国舍尔伯恩伯爵的图书馆里工作，阅读了不少自然科学
方面的著作，更加爱上了化学。
　　1771 年 8 月 17 日，普利斯特列在一个密闭的瓶子里，放进一支点着了 的蜡烛。蜡烛很快就熄灭了。接着，他又往瓶里放进一束带着绿叶的薄荷枝。 到了 8 月 27 日，他重新再往瓶里放进一支点燃了的蜡烛，蜡烛竟能够燃烧。 于是，普利斯特列又做了另一个实验：在两个密闭的瓶子里，都插进点 燃了的蜡烛，到它熄灭之后，在一个瓶里放进薄荷枝，而另一个瓶子里什么 也不放。经过几天，当他再把点燃了的蜡烛插进去时，插进放了薄荷枝的瓶 里的蜡烛继续燃烧着，而在另一个没有放薄荷枝的瓶里，蜡烛刚一伸进去，
立即熄灭了。[10] 这究竟是怎么回事儿呢？普利斯特列对这个奇怪的现象很感兴趣。于
是，他便开始钻研这个问题。
　　1774 年 8 月 1 日，是普利斯特列难忘的日子，对于世界化学史说来，也 是一个值得纪念的日子。在这一天，普利斯特列在自己的实验记录里，记述 了一件重大的发现，现在把他的原文引述在下面：
“我在找到了一块凸透镜之后，便非常快乐地去进行我的实验了。 如果把各种不同的东西放在一只充满水银的瓶里，再把那瓶子倒放在水
银糟中，用凸透镜，使太阳的热集中到那物体上，我不知道会得到些什么样 的结果。在做了许多实验后，我想拿三仙丹[11]来做做看。我非常快乐地看 到，当我用凸透镜照射之后，三仙丹竟而产生许多气体。”

这是些什么古怪的气体呢？ 普利斯特列接着写道：“当我获得了比所用的三仙丹的体积大三四倍的
气体之后，我便取出了一些气体，倒进一些水，看见这气体并不溶解于水。 但是，使我更奇怪得说不出来的事，是当我把一支蜡烛放到这种气体中燃烧 的时候，蜡烛竟而发出一种非常亮的火焰。这种奇怪的现象，我真是完全不 知道该怎样解释才好。”
　　除了对这种新发现的气体作燃烧实验外，普利斯特列还把一头小老鼠放 到充满这种气体的瓶子里。小老鼠在瓶子里却显得挺快活，挺自在！
　　“老鼠既然在这气体里能舒舒服服地生活，我自己也要亲自来试试看！” 普利斯特列接着写道：“我用玻璃管从一个大瓶里吸进这种气体到肺中，我 竟觉得十分愉快。我的肺部在当时的感觉，好象和平常呼吸空气时没有什么 区别，但是，我自从吸进这气体后，觉得经过好久，身心还是十分轻快舒畅。 唉，又有谁知道，这种气体在将来会不会变成时髦的奢侈品呢？不过，现在 世界上享受到这种气体的快乐的，只有两头老鼠和我自己！”
这种气体究竟是什么呢？ 本来，普利斯特列已经知道了这种气体的几个最重要的性质，如果他再
仔细地加以分析、研究，是不难揭开谜底的。可惜！普利斯特列和舍勒一样， 受燃素学说的影响太深，已经成了一个十分固执的燃素论者，犹如被戴上了 有色眼镜，竟把树上红艳的苹果看成是跟树叶一样的颜色。
普利斯特列从燃素学说观点出发，错误地进行“解释”：他认为燃烧就
是燃素从燃烧物中跑出来的过程。从三仙丹加热得到的新气体，既然能够帮 助蜡烛燃烧得更旺，射出炫目的光芒，那么，这一定是由于这种气体本身没 有燃素，这才特别喜欢从会燃烧的物体中去吸取燃素。这样，普利斯特列就 断言：“这种新气体所以具有那样的特性，显然是因为它完全没有燃素，因 而要贪婪地从燃烧物里去吸取燃素。”
因此，普利斯特列把自己新发现的气体，命名为“失燃素的空气”——
这也就是现在我们所称的“氧气”。 恩格斯深刻地指出：“普利斯特列和舍勒析出了氧气，但不知道他们所
析出的是什么。他们为‘既有的’燃素说‘范畴所束缚’。这种本来可以推
翻全部燃素说观点并使化学发生革命的元素，在他们手中没有能结出果实。”
[12]恩格斯还指出，“从歪曲的、片面的、错误的前提出发，循着错误的、 弯曲的、不可靠的途径行进，往往当真理碰到鼻尖上的时候还是没有得到真 理（普利斯特列）。”[13]
　　知识就是力量。可是，错误的“理论”就象一个坏了的指南针，它不仅 不能给人以力量，相反地还会使人失去综合、分析、判断事物的能力，掉进 错误的泥坑。普利斯特列正是因为受了燃素学说的影响，以至铸成大错。不 但如此，他到了晚年，变得越发固执了。
　　
揭开燃烧之谜


　　普利斯特列发现氧气时，正在英国舍尔伯恩伯爵的图书馆里工作。两个 月后——1774 年 10 月，他随着舍尔伯恩伯爵到欧洲各国去旅行。
　　当他们经过法国首都巴黎的时候，普利斯特列应邀拜访了好客的法国著 名化学家安·罗·拉瓦锡。他们在吃饭的时候，普利斯特列谈起自己两个月 前的新发现。饭后，他在拉瓦锡的邀请下，把自己的实验表演了一遍。
　　拉瓦锡看了这实验，深受启发。当普利斯特列告辞以后，拉瓦锡回到自 己的实验室里，马上动手来做关于三仙丹的分解实验了。
　　拉瓦锡于 1743 年 8 月 26 日诞生在巴黎一个豪富的家庭里。他的父亲是 巴黎有名的律师。靠着他阔绰的父亲，拉瓦锡从从容容地从一个学校毕业， 又马上升学到另一个学校里。20 岁时，他便在巴黎的马萨朗学院毕业，以后 又念完了法律系，取得律师的头衔。
　　拉瓦锡是一个博学的人，精通好几门科学。从 1769 年开始，拉瓦锡把注 意力转移到化学上来。
　　1774 年，也就是在罗蒙诺索夫校核波义耳的实验 18 年之后，拉瓦锡又 重复做着这个实验。他同样地发现了：如果把容器密闭起来，加热后容器和 金属的总重量没有增加；但是，如果敞着口加热，那么，容器和金属的总重 量就会增加。
拉瓦锡很想寻找敞着口加热时，金属重量会增加的原因，但是，一直没
有找到。 拉瓦锡重复做了普利斯特列的实验以后，又做了这样的一个实验：他在
那个弯颈的玻璃瓶——曲颈甑里，倒进一些水银。然后，再把曲管的一端，
通到一个倒置在水银槽中的玻璃罩里。 普利斯特列在实验中，是利用凸透镜聚集太阳光进行加热的。这样加热，
一来火力不强，二来只能在中午加热一阵，不能长时间地连续加热，因此，
拉瓦锡改用炉子来加热。 拉瓦锡把水银加热到将近沸腾，并且一直保持这样的温度，日夜不停地
和他的助手轮班，加热了 20 昼夜！
　　在加热后的第二天，那镜子般发亮的水银液面上，开始漂浮着一些红色 的“渣滓”。接着，这红色的“渣滓”一天多似一天，一直到第十二天，每 天都在增加着。然而，12 天以后，红色的“渣滓”就增加得很少。到了后来， 甚至几乎没有增加。
　　拉瓦锡感到有点惊异。他仔细地观察了一番，发现钟罩中原先的大约 50 立方英寸[14]的空气，这时差不多减少了 7—8 立方英寸，剩下的气体体积为
42—43 立方英寸。换句话说，空气的体积大约减少了六分之一。 剩下来的是些什么气体呢？拉瓦锡把点着的蜡烛放进出，立即熄灭了；
把小动物放进去，几分钟内便窒息而死了。显然，在这气体中，没有或者很 少有普利斯特列所谓的“失燃素的空气”。
　　接着，拉瓦锡小心地把水银面上那些红色的“渣滓”取出来，称了一下， 重为 45 克。他把这 45 克红色“渣滓”分解了，产生大量的气体，同时瓶里 出现泛着银光的水银——“戏法”又变回来了！
拉瓦锡称了一下所剩的水银，重 41.5 克。他又收集了所产生的气体，共
7—8 立方英寸——恰恰和原先空气所减少的体积一样多！