煉金術(shù)師

? ? ?在很多人看來(lái)，煉金術(shù)是無(wú)稽之談。但其實(shí)煉金術(shù)是現(xiàn)代化學(xué)的祖先，俗話(huà)說(shuō)子不嫌母丑，我們不應(yīng)該嫌棄古代的煉金術(shù)，我們應(yīng)該說(shuō)青出于藍(lán)而勝于藍(lán)。但是說(shuō)實(shí)話(huà)，說(shuō)煉金術(shù)是現(xiàn)代化學(xué)的前身其實(shí)有點(diǎn)片面，因?yàn)槟菚r(shí)候修習(xí)煉金術(shù)的學(xué)者就像萬(wàn)金油——啥都可以插一腳，礦石學(xué)，自然哲學(xué)，醫(yī)藥學(xué)，植物學(xué)，都會(huì)學(xué)點(diǎn)。就像現(xiàn)在江湖上的郎中，會(huì)算命會(huì)看風(fēng)水可能還會(huì)來(lái)給你一些偏方，甚至說(shuō)不定還會(huì)治療跌打骨折什么的。不過(guò)和現(xiàn)在的騙子不同，那時(shí)候的煉金術(shù)師并非不學(xué)無(wú)術(shù)之徒，其實(shí)只有幾個(gè)拿得出成果的人才能說(shuō)自己是煉金術(shù)師。

? ? ? 如果要簡(jiǎn)單粗暴地解釋煉金術(shù)師的工作，那就是啥都看看，只要是看得見(jiàn)摸得著的東西都研究一下。

? ? ? 籠統(tǒng)地來(lái)說(shuō)就是靈魂三問(wèn)：

這玩意是啥？

這玩意有啥用？

這玩意能變成金子嗎？

?

Figure 1 吾乃光之霍恩海姆，源自日本動(dòng)漫《鋼之煉金術(shù)師》。動(dòng)漫中的煉金術(shù)師希望制作賢者之石，但是最后發(fā)現(xiàn)賢者之石是由人的靈魂煉成的。

?

? ? ?打個(gè)岔，為啥他們對(duì)金子如此癡迷？

? ? ?首先，最重要的，因?yàn)槟鞘墙鹱影。?/p>

? ? ?其次，那時(shí)的自然哲學(xué)家們都認(rèn)為金子是金屬的最高級(jí)階段，所有的金屬可以通過(guò)一種神奇的方式（賢者之石，一種能讓金屬進(jìn)化的神奇的東西）變成金子。

? ? ? 就像很多哲學(xué)家認(rèn)為通過(guò)思考人是可以變得更好一樣，這些科學(xué)家也是這么認(rèn)為的：通過(guò)某種儀式或是方法能讓東西變得更加純粹，或是變得更加高級(jí)。

? ? ? 秉著探究這三種問(wèn)題，那些煉金術(shù)師就開(kāi)始了他們的探究東西的旅程。

? ? ? 理想是豐滿(mǎn)的，現(xiàn)實(shí)是骨感的。

? ? ? 煉金師們經(jīng)常在高頸瓶中進(jìn)行循環(huán)蒸餾的步驟，持續(xù)數(shù)個(gè)月都是不稀奇的事情。想一下，各種各樣的液體被擠在一個(gè)屋子里面，然后燒騰個(gè)幾個(gè)月，那個(gè)味只可意會(huì)不可言傳。

事實(shí)證明，雖然結(jié)果是不可能的，但是他們很多實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和結(jié)論都是好的，也為后輩們鋪平了道路。

? ? ??就比如說(shuō)這個(gè)穆斯林的煉金術(shù)師，Jābir ibn Hayyān，就系統(tǒng)地描述了怎么蒸餾，怎么結(jié)晶，怎么升華，他還發(fā)明了蒸餾器，一種我們到現(xiàn)在都還在使用的儀器。

Figure 2 一個(gè)中世紀(jì)的煉金術(shù)師的畫(huà)像。

? ? ??此外，煉金術(shù)師們還對(duì)物質(zhì)進(jìn)行了分類(lèi)，盡管用我們現(xiàn)在的眼光來(lái)看，這些分類(lèi)是很失敗的，但是這樣的方法和精神卻流傳了下來(lái)，我們可以來(lái)看一個(gè)例子：

? ? ? 含有靈魂性質(zhì)的物體--在加熱的時(shí)候會(huì)消失，如：水，酒

? ? ? 金屬--如鐵，金，銅，鉛

? ? ? 可以制成粉末的東西——如石頭一類(lèi)。

? ? ?雖然這種分類(lèi)十分粗糙，但它卻有了現(xiàn)代化學(xué)的影子——意識(shí)到某些東西有著相似的的性質(zhì)并對(duì)他們進(jìn)行劃分，這聽(tīng)起來(lái)合理而且熟悉，不是嗎？

Figure 3 選自《鋼之煉金術(shù)師》里面的煉成陣。

? ? ? 而煉金術(shù)師們都有自己的理論：

? ? ? 首先是亞里士多德提出來(lái)的“四元素說(shuō)”：所有的東西是都由風(fēng)，土，水，火四種元素組成的物質(zhì)。含有的元素的比例不同，所組成的物質(zhì)就不同。

? ? ? 后來(lái)流行過(guò)一段時(shí)間的“三元素說(shuō)”來(lái)解釋固體：硫，汞，鹽。不同的成分比例給物質(zhì)帶來(lái)不同的性質(zhì)。

? ? ? 我們已經(jīng)可以看出來(lái)一部分現(xiàn)代化學(xué)的影子。然而那時(shí)候壓根沒(méi)有什么學(xué)術(shù)專(zhuān)利，所以煉金術(shù)師們很多都會(huì)編一些謎語(yǔ)來(lái)隱藏自己真正研究的東西，這就是為什么大家研究了將近十個(gè)世紀(jì)，卻基本沒(méi)整出什么正經(jīng)玩意——因?yàn)閮蓚€(gè)人講的同一個(gè)詞可能意思都是不一樣啊。而最糟糕的是當(dāng)時(shí)的煉金術(shù)師們也不愿意進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，基本都是閉門(mén)造車(chē)——而這個(gè)狀況直到17世紀(jì)才真正地有所改善。

?

英國(guó)皇家科學(xué)協(xié)會(huì)

? ? ? 17世紀(jì)在科學(xué)史上有個(gè)重大的事件——英國(guó)皇家科學(xué)協(xié)會(huì)成立。這個(gè)協(xié)會(huì)在后續(xù)的幾百年還會(huì)見(jiàn)證一個(gè)又一個(gè)奇跡般的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)然，當(dāng)時(shí)的科學(xué)家們不可能知道這回事，只是出于對(duì)科學(xué)的激情和熱愛(ài)，成立了學(xué)會(huì)。

? ? 值得一提的是，皇家學(xué)會(huì)的口號(hào)是：“Nullius in verba”，意為“別信任何人的話(huà)”，也就是我們常說(shuō)的“不要輕信權(quán)威”。秉著這樣的信念，皇家學(xué)會(huì)的成員，波義耳，發(fā)表了一本名為《懷疑派化學(xué)家》的書(shū)。這本書(shū)駁斥了之前亞里士多德的“四元素說(shuō)”，并提出了他和他的朋友們的猜想“微粒說(shuō)”。

Figure 4 為紀(jì)念皇家學(xué)會(huì)的成立的畫(huà)像，其中戴皇冠的是當(dāng)時(shí)的國(guó)王查爾斯二世。

? ? ?波義耳在當(dāng)時(shí)影響巨大源于他敢于公開(kāi)自己的研究發(fā)現(xiàn)，并鼓勵(lì)別人也公開(kāi)研究結(jié)果。這樣的科學(xué)精神與當(dāng)時(shí)流行的閉門(mén)煉金的作派背道而馳。不過(guò)一個(gè)好的科學(xué)家未必是一個(gè)好的作者，他的《懷疑派化學(xué)家》寫(xiě)得晦澀難懂，然而書(shū)中提出來(lái)的“微粒說(shuō)”卻值得我們一看：

? ? ?1.?物質(zhì)由微粒組成

? ? ?2.?不同的微粒組成不同的物質(zhì)

? ? ?3.?微?？梢苑珠_(kāi)

? ? ?4. 通過(guò)一系列的轉(zhuǎn)變，微?？梢员桓淖儭?/p>

? ? ?這看上去是不是很像現(xiàn)代的原子理論？

? ? ?當(dāng)然，當(dāng)時(shí)的人們還不知道分裂原子需要將高速的原子相互碰撞，而是認(rèn)為煉金術(shù)可以改變微粒本身。但這個(gè)猜想是我們現(xiàn)代原子理論的前身。

? ? ?不過(guò)逐漸地，煉金術(shù)的影響力開(kāi)始衰弱，而繼承了煉金術(shù)成果的學(xué)科——化學(xué)開(kāi)始興起。受到當(dāng)時(shí)人權(quán)宣言自由運(yùn)動(dòng)的影響，新時(shí)代的人們開(kāi)始懷疑使用謎語(yǔ)，摻雜了神學(xué)哲學(xué)名詞的煉金術(shù)。此外，幾個(gè)不學(xué)無(wú)術(shù)的煉金術(shù)師抹黑，也使煉金術(shù)逐漸退出了歷史舞臺(tái)。相反，更多的科學(xué)家秉著“實(shí)踐出真知”的現(xiàn)代科學(xué)精神，替代煉金術(shù)師們扛起了科學(xué)發(fā)展的大旗。

?

拉瓦錫

接下來(lái)要介紹一下化學(xué)史上的著名人物——拉瓦錫，他直接帶動(dòng)了整個(gè)化學(xué)界，把化學(xué)提到了新的高度。

Figure 5 為拉瓦錫和他的夫人瑪麗，瑪麗同時(shí)也是拉瓦錫的助手，負(fù)責(zé)整理稿件和繪圖記錄。

? ? ? 在開(kāi)始介紹拉瓦錫之前，我們需要認(rèn)識(shí)到：一些現(xiàn)在看來(lái)錯(cuò)誤的理論，在當(dāng)時(shí)卻能解釋不少問(wèn)題，讓人信服。在拉瓦錫的時(shí)代有一個(gè)十分流行的理論“燃素說(shuō)”。這個(gè)假說(shuō)由德國(guó)化學(xué)家Georg Ernst Stahl提出，用來(lái)解釋“火是什么”。

? ? ? 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)“燃素說(shuō)”有以下幾個(gè)要點(diǎn)：

? ? ? 1. 所有可以燃燒的物質(zhì)都有一種叫做燃素的東西。

? ? ? 2. 一個(gè)物質(zhì)所含有的燃素越多，它越容易燃燒。

? ? ? 3. 在空氣中，燃素被釋放出來(lái)，形成我們看見(jiàn)的火焰，這個(gè)火焰就是燃素釋放的結(jié)果。

? ? ? 4．?空氣是燃燒的必需品，因?yàn)樗芪蔗尫懦鰜?lái)的燃素。

? ? ? 5. 在一個(gè)密封的容器中，因?yàn)榭諝馐怯邢薜?，在吸收了一定燃素之后，空氣無(wú)法繼續(xù)吸收燃素，所以燃燒也就不能進(jìn)行。

? ? ? 6. 一個(gè)物質(zhì)燃燒以后剩下的叫做calx，比燃燒之前的物質(zhì)要輕。

? ? ??這些解釋在大部分情況下是適用的，因?yàn)樗芎玫亟忉屃耍簽槭裁从行┪矬w可以燃燒，有些物體不能；為什么很多物體燃燒以后變輕了。當(dāng)然，也有一些人如波義耳發(fā)現(xiàn)有些金屬在燃燒以后反而變重了。于是有人稍微改進(jìn)了“燃素說(shuō)”——說(shuō)燃素這種東西，比空氣要輕，在燃燒的過(guò)程中有些空氣中的顆粒會(huì)進(jìn)入到物體里面，所以有些金屬燃燒后會(huì)變重。

? ? ? ?這個(gè)聽(tīng)上去有點(diǎn)怪不是嗎？按照原來(lái)的理論，燃素應(yīng)該比空氣密度要大，所以木頭燃燒以后確實(shí)變輕了，但是在金屬這里燃素密度卻比空氣小了。這要怎么解釋呢？因此，當(dāng)時(shí)很多化學(xué)家都想測(cè)出燃素的質(zhì)量，但是很可惜，他們都走錯(cuò)了方向。

Figure 6 圖為普利斯里，是氧氣、二氧化碳的發(fā)現(xiàn)人。

? ? ??第一個(gè)發(fā)現(xiàn)氧氣的人叫普利斯里，是一個(gè)英國(guó)的化學(xué)家，他認(rèn)為氧氣是dephligistonated air, 燃素的對(duì)立面。他把他的想法透露給了拉瓦錫，拉瓦錫回家以后重復(fù)了他的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這個(gè)氣體正是燃燒所必須的，沒(méi)有這個(gè)氣體，燃燒根本不會(huì)發(fā)生。同時(shí)，他還推斷出空氣是至少兩種氣體組成的混合物。

? ? ? 兩年后，經(jīng)過(guò)大量更加精密的測(cè)量，他發(fā)表了著名的質(zhì)量守恒定律，并命名這個(gè)支持燃燒的氣體為“oxygene”。至此，“燃素說(shuō)”這個(gè)流行了近一個(gè)世紀(jì)的學(xué)說(shuō)就此坍塌，而拉瓦錫和他的燃燒理論成為了后來(lái)化學(xué)家們的必修課程。

? ? ?除了發(fā)現(xiàn)質(zhì)量守恒定律，推翻“燃素說(shuō)”，拉瓦錫還干了一件很了不起的事——改革化學(xué)。改革化學(xué)的第一步，就是編寫(xiě)靠譜的教材。當(dāng)時(shí)的化學(xué)名詞，尤其是化合物，沒(méi)有什么固定的名字。比如當(dāng)時(shí)氧化汞被稱(chēng)為“月亮的眼淚”，這樣的名字很好聽(tīng)但是沒(méi)有規(guī)律，更糟的是這樣奇奇怪怪的名字有成百上千個(gè)，很容易一不小心就弄錯(cuò)了。拉瓦錫和他的同事們認(rèn)為這樣的命名非?；靵y，而且不直觀，于是發(fā)明了一種新的命名方式。比如說(shuō)，當(dāng)一個(gè)元素和另外一個(gè)元素結(jié)合成一種化合物，這個(gè)化合物的名字中必須包括這兩種元素的名字。這樣的命名系統(tǒng)很直觀，也更簡(jiǎn)單，人們只需要記憶幾個(gè)元素，而不是上千個(gè)奇奇怪怪的名字。

Figure 7 為當(dāng)時(shí)印制的elements of chemistry（化學(xué)元素）封面。

? ? ?不久，拉瓦錫和他的同事們一起編輯的 Traité?élémentaire de Chimie (Elements of Chemistry，化學(xué)元素)發(fā)布了。這本教科書(shū)包括了酸堿中和的性質(zhì)以及氣體的一些性質(zhì)，還有新的命名機(jī)制以及一個(gè)很簡(jiǎn)潔明了的元素表。盡管聽(tīng)上去很不可思議，但這本教科書(shū)真的飛快推進(jìn)了化學(xué)的發(fā)展。此外，由于新一代的化學(xué)家們都使用了拉瓦錫一行所創(chuàng)造的新化學(xué)術(shù)語(yǔ)機(jī)制，屬于煉金術(shù)的老一套的術(shù)語(yǔ)迅速走向衰弱。

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