大不列颠化学科学的基础和进展

牛顿为数学注入的活力巨大，以至于在许多年中，几乎所有大不列颠的科学家都被吸引到一股数学的潮流中。在18世纪早期，斯特芬·黑尔斯博士几乎是引人注目的仅有例外。他的植物静力学是对植物生理学的一项最有独创性和最有价值的贡献。他的《水力及血液静力学》是对当时大不列颠医学理论中最流行的医学数学的最有价值的贡献。毫无疑义，他的《气体分析》和关于动物结石的实验成为所有那些有关气体发现的基石，化学在后来取得的巨大进步也主要归功于这些发现。

威廉姆·卡伦博士对医学的贡献极大，正是他后来使爱丁堡大学成为医学界的名牌大学，并达到极高的水准。他是察觉到化学作为一门科学的重要性的第一人，他也倾力建立了化学这门学科，他的声望确实是名副其实。迄今为止，在大不列颠及欧洲大陆，化学被人们认为是医学的一门附属学科，化学的用处只是为医学提供新的和有效的药物。这就是为什么化学是医学教育的必要组成部分的原因，以及为什么一个医师必须同时是化学家，否则他就不适合行医的原因。但是卡伦博士认为，化学这门学科远比这些重要，化学能够阐明物质的构成，并且可以提升和改进那些对人类最有用的技艺和制备方法。他决心要致力于建立和改进这一学科，但如果不是命运使然让他偏向了医药学的话，他原本是可以因化学而闻名的。但是，作为大不列颠化学科学的创始人，卡伦博士在我们的历史记述中应占有显著位置。

威廉姆·卡伦于1712年12月11日在苏格兰的拉纳克郡出生。尽管他的父亲是汉密尔顿的地方法官，但是并没有为他留下多少财产。因此，在给格拉斯哥一个外科医生做了一段学徒后，卡伦曾作为一名外科医生多次乘商船从伦敦航海到西印度群岛。但还在他年轻时，他就对此感到厌倦，于是在肖特教区定居下来。在与当地农民和其他居民为伴居住了一小段时间后，他去了汉密尔顿，决意作为一名医师。

当卡伦在肖特附近定居时，恰逢阿盖尔公爵阿奇博尔德因苏格兰政治动荡而拜访肖特附近的一位绅士。这位公爵也很喜欢科学，并且当时他从事的化学研究需要借助一些实验加以说明。在访问期间，公爵急于做实验但又发现地主那里没法提供部分化学实验装置，可地主向他提到了年轻的卡伦，说他也爱好化学，他那里可能有所需要的装置。于是公爵邀请卡伦一起用餐并向他介绍了公爵夫人。公爵很赏识卡伦的学识、礼貌和谈吐，也正是自此开始的交往为卡伦日后的发展奠定了基础。

卡伦居住在汉密尔顿，汉密尔顿公爵的宫殿紧邻卡伦居住的城镇，这自然使汉密尔顿公爵对他有所耳闻。一次公爵夫人忽然得了急病并被送到了卡伦那里治病，她非常赞赏这位年轻医师的活泼个性和率直谈话。在卡伦已与阿盖尔公爵熟稔的情况下，公爵几乎没有费什么力气就为卡伦在格拉斯哥大学谋得一个职位，卡伦的教师天分使他在这所大学很快就引人注目。

当卡伦还在肖特从业时，他就和威廉姆（后来的亨特博士）有联系，威廉姆是伦敦著名的解剖学讲师，也是卡伦的同乡。这两个年轻人都天分极高，但碍于环境而不得施展，于是他们合伙做事，从事外科医生和药剂师工作。他们约定的工作是给行业内的团体提供开展医学研究所需的器具，但这是一项他们单独一人无法完成的任务。他们的做法是，在冬天的时候，两人中的一人轮流去各自想去的任一所大学做研究，而另一人在其中一人不在时继续他们的常规工作。由于这项协议，卡伦首先去爱丁堡大学进行了为期一个冬季的研究。当下个一冬天轮到亨特时，亨特选择去了伦敦。在伦敦，亨特在解剖时干净利落，做解剖标本时机敏灵巧，研究中一丝不苟，并且待人随和，这些都引起了道格拉斯博士的注意。道格拉斯博士当时在这座首都城市做解剖学和产科学高级讲师。道格拉斯博士聘请卡伦做了他的助手，卡伦之后也在这些领域赢得了自己的声誉并造福公众。卡伦和亨特就此解除了他们的合作，或许这在科学史上也算得上是一件奇事。卡伦的大度和放手正成就了他的搭档的大好前途。在一次友好的通信后，卡伦和亨特废除了之前的协议条款，他们的关系得以继续保持，但有理由相信，他们自那以后再也没有见过面。

就在那时，卡伦这个乡下从业者和邻近牧师家的女儿约翰斯顿小姐结了婚。他们的婚姻美满长久。她为他的丈夫带来了一个庞大的家庭，而卡伦不论如何沉浮都与她真心厮守。她于1768年夏天去世。

1746年，卡伦已经获得了医学博士学位，并且被聘为格拉斯哥大学的化学讲师，还在同年10月开了一门化学课程。他的讲授内容安排独到，阐述清楚，方式活泼，知识丰富，引人入胜，在这所大学前所未有，倍受学生们欢迎。在他的夺目光辉下，之前的教授都黯然失色，他不得不应对由于嫉妒自然产生的那些小摩擦和恶语中伤。但是他无视这些小的屈辱，在他的事业上继续前进。公众的支持对他是很大的安慰，使他可以面对同事们堆积如山的病态的和可怜的诽谤。他作为医师的技能日益增强，1751年当有一个职位空缺时，他被聘为皇冠医学教授，和他在大学中的同事们平起平坐。这个新的聘任激发了他以前未知的潜能，因此也使得他的声名进一步提升。

当时，爱丁堡大学的赞助人急于提高这所大学医学院的声誉，因此想要找一些既有能力又有名望的人来填补相应的空缺职位。很快他们就注意到了卡伦，在1756年普卢默博士去世之后，他们一致同意卡伦填补化学教授的空缺。卡伦接受了这一邀请，于同年10月开始了在爱丁堡大学的学术生涯，并在此度过了余生。

卡伦博士在爱丁堡大学任职期间，是这所著名学校的历史进程中一段值得回忆的时光。迄今为止，化学都被认为是不重要的学科，很少有学生选择化学。在卡伦开始任教之后，化学成为备受欢迎的学科，几乎所有的学生都成群结队地来听他的课程。除了解剖课外，化学课成为这所大学中听课人数最多的课程。一般的，学生们在说起这位新教授时都会带着年轻人特有的高兴。这些赞颂明显是夸大其词的，也引起了他的一些同事的反感。一些人甚至形成了一个小圈子，专门反对这位新公众偶像。他的观点遭到曲解，并且可以肯定的是，他所讲授的学说甚至引起了一些最温和、最有道德心的同事的惊恐。这激发了一场风波并持续了一段时间，直到引发这种激情的恶毒计谋被发现才停止。

在这场公开的风波中，卡伦安之若素，对于他同事的行为方面的小报告充耳不闻，而且也不关心他的同事都教给了学生什么。他们那些轻率的苛责偶尔也会钻到卡伦的耳朵中，但即使这样，他也置之不理，似乎这些对他根本没有影响。

这种对他人品的诋毁是徒劳的，他作为教授和医师的名望日渐增加。他的专业知识丰富，讲座风格特别清晰明了且生动活泼。他言谈和蔼可亲，专心致志，行为开放友善，没有功利的考虑，来他这里求医问药的人都如沐春风，满意而归，他和每一个到访过的家庭都成了朋友和伙伴并保持着长久的友谊。

私下里，卡伦对学生的指导也很令人赞叹，值得每个学生爱戴。他对所有学生都一视同仁，对来问问题的学生倾心给予指导。他诚恳和热情的态度感染了每一个人，即使这个人的心底曾怀疑过世上是否有如此大度的人。正因如此，他的声名传播到了文明世界的每个角落。对于天真的年轻人而言，感激之情易于沦为一种狂热，因此，他享有的声望以及这声望对那些未谙世事的学生带来的影响看上去是过分了。

一般来说，卡伦指导学生的方法是：他先是熟悉学生，观察其中的刻苦用心者，然后分批邀请三至五人一同吃晚餐，并在席间尽力以轻松的方式和他们自由交谈，话题包括他们的研究课题、爱好、难处、希望和未来。以这种方式，他邀请了他教的大班里的所有学生，直到熟知他们每个人的个性、能力及追求。当然，那些他印象最好的学生受邀请最多，他和这些学生最后会逐渐形成一种亲密无间的关系，事实表明这种关系也使学生大大受益。对于学生的疑惑和困难他都屈尊聆听，并且尽自己最大的力量给予解决。他的藏书随时对他的学生开放，简言之，卡伦对待他的学生就像对待自己的亲人和朋友一样。在他结识的人中，很少有人在离开爱丁堡大学后直到事业有成前的这段期间不和他保持通信。这使得他逐渐对各国的医学发展状态了如指掌，因此也使他可以指导学生选择有发展前途并取得成功的地方。

这并不是卡伦在爱丁堡大学帮助学生的唯一方式。他记得自己年轻时在奋斗过程中所经历的困难，因此他随时留意着学生们的金钱需求。通过他和学生的亲密关系，他可以轻易获知某个学生遭遇的境况，或者说哪个学生正手头拮据，而避免直接询问而伤及学生的感受。当这些学生的学习习惯暴露出他们的困境之后，卡伦会特别留意这些学生，更频繁地邀请他们去家中做客，以非常友好和亲密的态度对待他们，在藏书室指导他们，用最柔和的语调鼓励他们借阅任何他们需要的书籍。处在这种境况下的学生一般都会十分害羞，递过来的书在他们看来是一种任务，因为卡伦会坚持询问他们对书中内容的观点，以及有哪些篇章还没有读到，从而要求他们将书带到家中。简言之，他对待学生的方式简直就像求婚一样。如此一来，他就帮助这类学生提高了他们自己在熟人圈中的地位，这对处于不利境地的学生而言助益颇大。同时，这些学生内心也感受到了一种尊严和激励，从而精神焕发，充满激情，而不是处于因境遇不佳而致的意志消沉状态。在满足学生的需求方面，卡伦的体贴也是细致入微，他经常找一些得体的理由拒绝收取学生上第一门课的学费，但对接续的课程会照收不误。有时候，如果他知道学生认真做了笔记的话（他的讲座从来没有讲稿），他会请求看学生们的笔记，以加深自己的记忆。有时他会恳请学生就他课程的某个部分说出他们的看法，为此他会给学生一个小礼物。他非常擅长讲座，他的讲座也是处处留意，以便照顾到学生的需求。因此他不仅通过自己的讲座使学生受益，而且通过不收费的方式使学生可以参加其他课程，以完成他们的必修医学课程。

本着这种无私奉献精神，卡伦也给这所大学树立了另一个规则。在他到爱丁堡大学之前，医学教授按惯例要收出场费，甚至医学专业的学生也不能免，尽管他们本身可能那时正在听这位教授的讲座。但是，当卡伦博士作为一名医师出席这些场合时，他从不向这所大学的学生收取费用，然而他对待学生们的态度一丝不苟，就像他们已经付给了他足够的钱一样。逐渐地，其他教授也以他为榜样。现在，如果医学教授对学生的帮助是必要的就不收取费用已成为一个规则。由于这项和其他许多有益的改革，爱丁堡大学的学生们都诚心地感谢卡伦博士。

卡伦博士在爱丁堡大学开出的第一个讲座是关于化学的，他还多年以诊所案例开办讲座。1763年2月阿尔斯通博士去世，那时他的药物学讲座课程才刚刚开始。爱丁堡的地方官们也是爱丁堡大学的赞助人，他们任命卡伦博士接替这一职位，要求他完成前任所留下的这门讲座课程。卡伦接受了这一任命，尽管他只有几天的准备时间，但是他从没有想过要阅读前任的讲座稿，而是决定开一门完全属于他自己的全新的课程。对一门进行了将近一半的课程而言，卡伦能将听课生的数目增加——阿尔斯通博士做讲座时有十名学生听课，而卡伦博士接任后又有一百名学生注册，这使他的名气进一步提升。

几年之后，医学理论教授怀特博士去世，卡伦博士接替了他的职位并开课。这时，他认为有必要辞去化学教授一职，以便给他之前的学生布莱克博士让出位置。布莱克博士在化学上的天赋是众所周知的。不久之后，医学实践教授卢瑟福博士去世，卡伦博士还有该职位的候选人约翰·格雷戈里博士，两人达成了一个折中方案，即医学理论和实践课程在他们都在世时由二人轮流上课，而活得更长的那个则可以任选其中一门上课。不幸的是，这一协议很快就因格雷戈里博士突然英年早逝而被终结。因此，卡伦博士继续关于医学实践课程的讲座，直到他离世的前几个月。卡伦博士1790年2月去世，享年77岁。

我们的工作不是追寻卡伦博士的医学事业，也不是指出他对疾病分类学和医学实践所做的贡献。他在爱丁堡大学教授了四门不同课程，除杜佳德·斯图尔特教授之外再没有人教授过如此多的课程。

尽管他曾对化学有过重要推动，但他只发表过一篇关于乙醚蒸发制冷的简短论文（见：《爱丁堡物理和文学论文集》），此外，无其他化学论文发表。卡伦雇了利物浦的多布森博士（当时是他的学生）为他做液体和固体相互混合生热和制冷的实验，在进行这些实验时多布森博士观察到，当将温度计从大量液体中拔出并且在旁边的空气中停留片刻后，温度计的读数会比没有进行过此过程的另一只温度计的读数低。经过多次观察这个现象，他总结其原因是粘附在温度计球体上的最后一滴液体蒸发所致。当温度计从挥发性较强的液体中取出时，它的温度下降就表现得更明显。卡伦博士好奇地想，是否在气泵抽空的接收器中重复这一实验也能得到相同的结果？为了解答这一疑惑，他在气泵的平盘上放上一个盛有水的酒杯，杯中放有一个盛有硫醚的广口瓶。整个系统都在气泵接收器的笼罩之下，在接收器上端的铜槽中有一个毛垫圈，通过这一毛垫圈有一根可以移动的光滑粗线，粗线的末端伸入接收器中使温度计悬置。通过将粗线放下，温度计就会没入醚中，将细线拉上，温度计就会被拔出并悬浮于广口瓶中。

经如此改装的气泵就被用来抽空，但发生了一个意想不到的现象，因此也使实验不能按预想的方式进行下去。原因是醚进入了暴沸状态，但卡伦将其归因为大量空气的排出，而事实上这就是液体剧烈沸腾。更引人注意的是，硫醚经如此沸腾和迅速蒸发后，温度骤降，以至于将周围酒杯中的水都变成冰了，尽管在实验开始时空气和材料的温度都在54华氏度。

我特意记述这个有趣现象是因为，这是卡伦博士公布的唯一一项对化学科学的贡献，布莱克博士后来解释了该现象的本质。这里补充一下，卡伦博士作为一位哲学家，他的讲座对化学科学的发展起到了巨大的推动作用，具有重要的意义。

约瑟夫·布莱克1728年生于法国加伦河河畔。他的父亲约翰·布莱克先生是贝尔法斯特本地人，但出自一个移居到这里多年的苏格兰家庭。布莱克先生大部分时间居住在波尔多，并在那里做红酒贸易。布莱克先生在阿伯丁郡和海尔海德家族的罗伯特·戈登先生的女儿结了婚，海尔海德家同样在波尔多做红酒贸易。布莱克先生是一个非常和蔼可亲的绅士，具有公正自由的精神，且具有非凡的学识。他的这些品格和好心肠在他写给儿子的一系列信件中显而易见，他的儿子把这些信都精心保存了下来。伟大的孟德斯鸠是当地法庭的庭长之一，他也敏锐地注意到了他的这些优点。这位著名的杰出人物罕有地和布莱克先生建立了亲密的友谊，这是他的子孙都倍感荣耀的事。

在布莱克先生从生意上退下来之前很久，他的儿子约瑟夫就被送回到了贝尔法斯特，在那里约瑟夫可能接受了不列颠臣民应受的教育。这是1740年的事情，那年他20岁。在语言学校接受了普通教育之后，他于1746年被送到了格拉斯哥大学继续接受教育。他在那里刻苦学习，成绩优异，但他的主要精力放在了自然科学上。他是自然哲学教授罗伯特·迪克博士的得意门生，也是罗伯特博士的儿子（也是他的继任者）的亲密伙伴。这位年轻教授思维清晰，判断准确，而且非常谦虚，这些都与布莱克博士志趣相投。在1751年继任他父亲的职位之后，他成了学生们的追捧对象，但1757年的一场热病夺走了他的生命。

年轻的布莱克在他父亲的要求下要选择一个专业，他认为医学最适合他的研究习惯。恰巧，卡伦博士刚刚开始他在格拉斯哥大学的伟大事业，卡伦博士选择了之前还没有人涉足的化学哲学领域。迄今为止，化学被看做是一门有趣和实用的技艺，但是卡伦在其中看到的是自然科学的一个巨大分支，它依据的原理和机械定律一样坚不可摧，它形成的体系和天文学一样具有综合性和完整性。他决意使自己投身到对这个广阔领域的探索中，继而功成名就。他很快使这门科学从匠人们手中摆脱出来，并且表明化学是适合绅士研究的学科。布莱克博士参加了卡伦博士的化学讲座，因为他在课堂上的表现，卡伦很快就发现了这位不同寻常的学生，他让布莱克博士跟随在自己身边，但不是作为学生而是像合作者和朋友。布莱克博士被卡伦博士看做自己所有实验的助手，他的实验经常被用作讲座中的权威例证。

从他文件中的许多笔记可以看出，年轻的布莱克制定了一个非常全面的系列研究计划。在一些笔记中，他似乎插入了自己能够想象到的所有事情，包括医学的、化学的、法律的或是个人趣味方面的。在其他一些地方，这些同样的事情又发生了改变，按照相互间的科学关联而被重组。简言之，他为自己的研究做了日记和“记账薄”，并且像商人一样将他的“记账薄”张贴出来。在阅读他的这些“记账薄”时，给人印象最深刻的是，他稳定和扎实地在每个科学分支上不断进步。当一些事情第一次被记下时，他只是按照它们给他的特殊印象或某种重要性将其插入某处，但是并不指明它们彼此之间的关系。当一件同类的事物再次出现时，他一般通过参照将其划归到同类中，如此则最为孤立的一件事实也可以通过这种关联显示其重要性。

布莱克于1750年或1751年到爱丁堡大学完成了其医学学习，他在那里和他的德国表亲、爱丁堡大学的自然哲学教授詹姆斯·拉塞尔先生住在一起。

此时的化学处于一个幸运的时期，也正是在这期间，教授们关于碎石药（特别是石灰水）的观点产生了分歧，即碎石药是如何起作用从而减轻那些小石块和砂砾带来的折磨人的病痛的。学生们通常能够感受到这种观点的分歧，从而受到激发，更加认真地研究，科学也因他们的争先恐后而受益。作为卡伦博士最热心、最聪明的化学专业学生，年轻的布莱克先生对这个课题相当感兴趣。事实上，这对化学家和医学家来说都是一个最有趣的课题。

当时流行的尿结石溶剂多多少少和苛性钾或者苏打有些类似，当这些物质处于浓缩状态时腐蚀性极强，以至于在很短的时间内就可以将动物的肉体部分分解为肉浆。因此，尽管这些物质具有溶石的功效，但是如果在不熟悉的人的手里也会呈现危险性。它们的功效或许来自于石灰，而后者的功效来自于火。因此，人们非常自然地就将溶石剂的功效归结为得自火、存留于石灰中的火性物质，故石灰转变为碱性物质，从而呈现出极强的腐蚀性。因此无疑，“苛性的”一词就是指碱性物质的这种状态，也因此“梅耶脂肪酸（acidum pingue of Mayer）”一词是指火的一种特别状态。从布莱克博士的笔记中可以看到，他最初接受了这个观点，认为苛性碱从生石灰中获得火性物质。在他的一处笔记中，他暗示过，当这种物质从石灰中逸出时，可以采取一定的措施，将这种物质捕捉住，但这种物质暴露在空气中时性质会减弱。但是在笔记本反面的空白页上他写道，“无物逸出，杯中物因吸收空气显著上升。”在之后的几页中，他对比了一盎司白垩经煅烧后的重量损失和将其用盐酸溶解后的重量损失。也就是在这之后的1752年12月，他紧接着就提到了一个相关的病例。从以上记述可以看出，在那之前他就怀疑过石灰石和煅烧后的石灰间存在区别的真正原因。他确实是精力充沛地开展了这种考察工作，因为这之后他马上又提到了镁土实验。

这些实验揭开了所有的秘密，它们被记录在另一本备忘录中。“当我用一种普通碱使石灰沉淀时，没有泡腾（也即有气体从石灰中离开）产生，但这时石灰就已经不再是石灰了，而是C.C.C.[1]，这时就开始冒泡了，而好的石灰不会如此。”这一发现引发了之后的许多重要发现！他现在知道碱为何具有苛性，以及如何随意地产生苛性和消除苛性。公认的观念被彻底推翻了。石灰没有给碱带来什么东西，碱只是将石灰中结合着的一种特别的气体（碳酸气）移除而已，这种气体可以防止碱的苛性的进一步增强。之前所有的秘密都已经消失了，之前看似复杂和晦涩的操作现在变得简易可行了。

布莱克博士已将他的就职论文选定在这一课题上，因此他推迟了学位申请的时间，直到成功建立他的排除了任何矛盾的学说之后。当时的环境对科学的发展特别有利，因而这篇就职论文恰逢其时。卡伦博士那时才刚刚离开去了爱丁堡，因此格拉斯哥大学的化学教授一职空缺，而将这一职位授予布莱克这样一位校友再好不过，尤其是授予这样一位化学家兼出色的理论家，因为他关于生石灰和镁土的归纳性研究堪称典范，几乎无人媲美。布莱克博士于1756年被任命为格拉斯哥大学的解剖学教授和化学讲师。这一任命对于他个人而言和对公众而言都是福音，当时他正需要在这世界有个安身立命之所，结果得偿所愿，这也使得他可以将自己的聪明才智主要献身于培育他所热爱的化学科学。

当布莱克博士获得医学学位之后，他将自己论文的一些复制本送给了在波尔多的父亲。这位年老的绅士将其中一本送给了他的朋友孟德斯鸠庭长，几天之后孟德斯鸠拜访了老布莱克并说道：“布莱克先生，我亲爱的朋友，我祝贺你，你的儿子将给你和你的家庭带来荣誉。”这则轶事是布莱克博士的兄弟告诉约翰·罗比森教授的。

布莱克博士在格拉斯哥大学任职期间同时教授两门不同的课程。他自认为自己不太有资格教授解剖学，但是他决定要尽自己的全力。不久之后，他和医学教授做了沟通，在征得大学的同意后，布莱克博士和他交换了他们的教授职位。

布莱克博士的医学讲座是他在格拉斯哥大学的主要工作，这些讲座的最大特点是明晰和简单，以及在介绍他的总学说时既谨慎也适度。事实上，在他的学生习惯了著名的前辈卡伦博士的系统知识后，他在阐述简单真理时，这种明晰和干净对于创造一种适度和谨慎的氛围是必要的。但是布莱克博士并没有打算建立一个医学学派，或者某种解释一切的学说，他安于清晰地、尽可能多地叙述那些他认为是基于坚实原理的生理学知识，简述那些被当时最杰出人物认可，但基础或许还不太稳固的学说。之后他致力于论证医学的实践准则，这些准则不是从先已建立的生理学演绎出来，而是以成功实践为唯一基础得到的一些结论性准则。他或许对自己的医学讲座并不完全满意，他也不鼓励不同主题间的交流，因而这些讲座内容也没有见诸他的论文。以上记述出自一位格拉斯哥大学的外科医生送给罗比森教授的资料，这位外科医生参加了布莱克博士的最后两次医学课程。

布莱克博士在格拉斯哥大学获得了最高程度的认可。在他还是学生时，他的行为就不仅在班级中得到赞同，而且在很大程度上赢得了教授们的喜爱。他和著名的亚当·史密斯博士结成了牢不可破的紧密友谊，这种友谊在他们有生之年一如既往。他们二人都拥有朴实的品格和坚不可摧的正直。史密斯博士常说，没有谁的头脑比布莱克博士更为理性，他还经常感谢布莱克帮助他做出正确的判断，并且坦承自己非常容易片面地形成意见。

布莱克博士1759到1763年在格拉斯哥大学任教期间，不断思考有关热和物质间结合的那些已有的推测，并有了成熟的认识。在很早之前人们就知道，冰在32华氏度以下可保持原样不变，然后才融化。如将其与温热的手接触或者使其被温度更高的热体所环绕，情况同样如此。周围的热体温度越高，冰的融化速度越快，但是在整个融化过程中它的温度保持不变。在整个融化过程中，冰不断从周围热体中获取热量并使其变冷，然而自身却没有任何可觉察的发热。

布莱克博士持有一种模糊的观点，即在冰转化为水的过程中，冰吸收的热并没有损失掉，而是保存在了水中。这一观点主要见于由布尔哈夫记述的华伦海特的一个有趣发现，也即，在某些情况下，即使水没有结冰，他也可使其比融化中的雪还要冷许多。在这种情况下，任何扰动都会使得水在瞬间结冰，结冰过程会释放出一定量的热量。如观察水转化为冰或者冰转化为水的缓慢程度，这一观点就可以得到证实。在晴朗的冬日的一天里，阳光永远不足以融化雪堆，冰冻三尺也非一日之寒。布莱克注意到，雪花融化成的水中吸收和保存了大量的热量，当水缓慢转化为冰时会释放出大量的热量。这是因为，在解冻过程中，融化中的雪通常比周遭空气冷，因此雪必定需要从空气中吸收热量；在结冰过程中，空气通常比凝固中的水冷，因此空气必定需要从凝结中的水吸热。这些现象与其他许多不需在此赘述的现象使得布莱克博士认为，当冰融化为水时吸收一定热量，而不会引起温度的升高；当水结成冰时释放出一定热量，而不会引起温度的降低。如此结合的热量导致了水的流动性。因为这种热量在温度计上不显示，因此布莱克博士称之为“潜热”。布莱克博士做了一个实验来测量冰融化为水时所需的热量。为此他测量了给定质量的冰融化所需要的时间，也即测量有多少热量进入了同等质量的水中，并在实验的前半个小时内尽可能降低水温，使其保持在接近冰的温度。因为冰在融化过程中温度一直保持在最一开始的温度，冰原样未变，因此布莱克博士得出结论，冰在融化过程中最初的半小时获得的热量和水在最初半小时获得的热量相同。这一实验结果表明，水的潜热为140华氏度，换言之，如果与融化冰质量相同的水吸收这些热量的话，该潜热将使水的温度升高140华氏度。

布莱克博士的这个实验简单而又具有判决性，他的这个发现是无可争议的。他对整个研究内容以及基于这些研究得出的理论做了记述，并在一个文学社团宣读。该社团每周五在大学的教师会议室聚会，参会者有大学教员和几位当地的有科学和文学品味的绅士。从该社团的记录看，该论文是在4月23日宣读的。

布莱克博士很快意识到了这一发现的巨大重要性，并且高兴地向他的学生们谈起一种自然经济学观点，认为热的这种习性可以造福人类。在夏天，水中聚集了一个巨大的热库，而在水凝结过程中，这个热库逐渐释出热，故可用于缓解冬季的寒冷。如果没有热量在水和其他物质中的积累，太阳回到赤道以南的时间就不会更早，我们也就会感受更多冬季的冷酷。他没有将他的观点局限于水的凝结上，而是将其扩展到每种物质的凝结和融化，认为潜热的释出或固定是这些现象的共因。他发现，即使如黄油、牛油和树脂这些物质，它们的固液转变虽非即刻完成而是缓慢转变，但其逐渐软化同样也是因为吸收了这种热量，也是这种热量和正在液化的物质的一种结合。

在那个时期，布莱克博士从事的另一课题，是检验温度计的标度，以确定等间隔量的膨胀是否对应等间隔量的热量吸收或释出。他的做法是将等质量的不同温度的水混合，并用温度计测量混合物的温度。显然，温度可精确度量两部分水的平均温度；如果温度计中汞的膨胀或者收缩可精确度量温差话，那么上述水中的温度计就可以指示准确的平均值。假如一磅100华氏度的水和一磅200华氏度的水混合，所有的热量都保存在混合物中，显然在这两部分水中热量是等分的。100华氏度的水会升温，200华氏度的水会降温，冷水部分升高的温度会和热水部分降低的温度相等。冷水部分温度会上升50华氏度，热水部分温度会降低50华氏度。因此混合之后混合物的实际温度是150华氏度，一根插入混合物中的温度计如果指示正常的话会显示150华氏度。他的实验结果表明，在他所能尽力升高的混合水的温度下，汞温度计都可以作为温度变化的一个精确度量计。

他将这些实验的结果整理出来，于1760年3月28日在格拉斯哥大学向文学社团做了宣读。他在进行这一实验的时候还不知道著名的数学家布鲁克·泰勒博士已先于他完成了同样的实验并得到相同的实验结果，泰勒博士还将实验结果递交给了皇家学会，发表在了1723年的《皇家学会哲学汇刊》上。之后库伦和珀蒂发现，在212华氏度以上，汞的膨胀率增加，因此在高温下汞膨胀就不能作为温度的精确度量了。幸运的是，玻璃的膨胀几乎和汞的膨胀程度相同。结果就是，在几乎接近于汞的沸点之下，常用的玻璃温度计中的汞仍可给出真正的温度：用空气温度计测量可知汞的沸点是662华氏度，如将玻璃汞温度计浸入沸腾的汞时，其指示数为660华氏度，与真值仅相差两华氏度。

冰在液化时，温度计的膨胀会有停滞，水汽化时也是这样，两个过程的这种类比无疑可以给出同样的解释。布莱克博士马上总结道，水是由冰结合了大量的潜热而成，因此水蒸汽是水结合了更多潜热的产物。虽然水源源不断的从火中获取的大量的热，但是水转化为水蒸气的过程十分缓慢，这使得人们无法怀疑这一结论的准确性。简言之，所有这类现象都和冰转化为水的过程近乎类似，当然解释也一样。布莱克博士十分确信这一点，以至于在没有进行过任何实验的情况下，就在1761年的讲座中向学生讲授了这一学说。基于这种蒸汽与热结合的现象，他以妥帖的论证解释了许多自然现象。从那个学期的课堂笔记可以看出，要完善他的观点所需要的只不过是一系列的实验，以便确定结合在水蒸气中的精确热量，这些热量不能在温度计上显示，因而是潜热，水中的液化热同样也是潜热。

布莱克博士在1764年首先进行了这些必要的实验。这些实验只是测定一定质量给定温度的水转化为蒸汽所需要的时间，即将水盛放在锡底宽口容器中，将容器置于红热的铁盘上，记下水的初始温度，记下自此温度加热水至沸点所需的时间，最后记下水完全蒸干所需的时间。一个必要的设定是，实验中每一分钟吸收的热量与实验开始的第一分钟吸收的热量相同，由此可以断定蒸汽的潜热不小于810华氏度。

詹姆斯·瓦特先生之后用更好的仪器，更加精心地重复了这些实验，从他的实验结果算得蒸汽的潜热不低于950华氏度。拉瓦锡和拉普拉斯之后以不同的方式进行了实验，他们的实验结果是1000华氏度。再后来，拉姆福德伯爵以独创性的方式进行的实验排除了实验体系中的大多数误差，使得其研究更加可靠，所得结果十分接近拉瓦锡的实验结果。因此，现在一般认为蒸汽的真实潜热是1000华氏度。

布莱克先生1756年到1766年间继续在格拉斯哥大学任教，他作为一名著名教授得到了极大的尊重，作为一名有能力和尽责的医师受到雇主的信任，作为一名亲切和有成就的绅士受人爱戴，在一个虽小却是精选的朋友圈子里享受着愉快的生活。同时，布莱克博士作为一位化学哲学家的名声也与日俱增，来自不同国家的学生将他课程中的独到学说带回家乡，因此固化气和潜热这两个概念也在大陆的自然主义者中传诵。1766年，当时在爱丁堡大学做化学教授的卡伦博士被任命为医学教授，因此该大学的化学教授一职出缺。不止一个人想要接替这一职位。事实上，1756年普卢默博士去世后该职位就一直处于空缺状态，那时刚取得学位的布莱克博士作为化学家和思想家已大名鼎鼎，如果当时按照该大学的意思，他应该已经成为新的化学教授了。现在是1766年，他因潜热这一重要发现又创立了新的功绩，同时也因他在研究中独有的审慎和细心赢得了大家的尊重。

1766年布莱克博士众望所归地被任命为爱丁堡大学的化学教授，但这使格拉斯哥大学承受了莫大的损失。处于新的环境中，布莱克博士的天分更显突出，也更有用武之地。爱丁堡大学作为一所医学院校非常著名，因此学生数量众多，布莱克博士见此既心存感激也受到强烈的触动，意识到作为一位教师的重要性。这使得他下定决心要将自己的研究全力投入到提高学生的基础化学知识上。许多学生来到他的课堂上时，预备知识都少得可怜，许多来自于工厂车间的人几乎连化学基础都没有。他意识到，这样的学生的数量会随着国家活力及繁荣程度的增加而增多，这些学生决不能成为他的听众中最不重要的一部分。为了吸引了这些学生的注意力，也为了让这些最缺乏文化的学生充分理解他的课程，布莱克博士的决心和做法就像一个圣徒：用最平实的方式讲授朴素的理论，然后将其应用于他的研究。为了让他的讲座被完全理解，他通过适当的实验、样本展示和重复化学过程来阐明讲座的内容。

布莱克博士严格遵守这种教学方式，尽量让他的课程每年都变得更加朴实、更加自然，也通过更多的实验示例来说明课程内容。没有人能比布莱克博士更加熟练和成功地做到这些。这些讲座的内容都经过精心和独到的安排，清楚地阐述所要表达的观点而不繁杂冗。他的课堂中没有丝毫虚假的迹象，没有哗众取宠的考虑，也没有作秀或者耍花招的意味，有的是为了打动学生和传达知识而设计的简单、有序和雅致，事实上简单和有序就是他的个性。正因如此，他的讲座充满魅力，大受学生欢迎。我曾有幸听过他所教授的最后一门课程的讲座，所以我说的都是真实感受。诚实地说，我从没听过比布莱克博士的讲座更令人兴奋的讲座，他的讲课方式优雅简洁，他的观点清晰明了，他以这种方式传授给了学生大量的知识，这一切使我充满欢喜。我一下子进入到了一个新的世界中，我的视野忽然被拓宽了，我在一个从未到达过的高处俯视一切，不论是对教授还是对学生而言，所有知识都在潜移默化中交流。他的阐释没有废话，刚好足以给出问题的答案。他的行为中没有一点欺骗、诡计和像明星般闪耀的追求。他是我所见过的完美化学讲师的最好典范。

布莱克博士发现，大理石由石灰和一种特殊物质结合而成，他称后者为“固化气”。这一发现逐渐吸引了其他国家化学家的注意。自然，首先应做的是确定这种固化气的性质，以及生成固化气所需的环境。令人感到奇怪不可理解的是，对他所开创的这一新的领域，布莱克博士自己并没有多大热情，而是让他人坐收渔翁之利。但他确实采取过一些行动以阐明固化气的性质，但我不确定他是否取得了什么进展。他知道蜡烛在这种气体中不能燃烧，任何动物如果吸入这种气体就会致命，它是动物呼吸时在肺中产生的，并且在红酒和啤酒发酵过程中也会产生。布莱克博士是否知道这种气体具有酸的性质我不得而知，但是，如果按照他所具备的知识推断，这种气体可与碱和碱土结合，能中和这些碱和碱土，或者至少能够降低或减弱它们的碱性，因此必然可以得出结论：这种气体具有酸的性质[2]。从他的学术生涯一开始，他就习惯于在他的讲座中讲述固化气的所有这些性质和其他一些性质，因为他自己从未将这些观点发表，因此我们也不确切知道他对固化气性质的探索到底达到了什么程度。他最早的讲座稿是在1773年写就的，在此之前，卡文迪什先生已经发表了关于固化气和氢气的论文，详细给出了这两者的性质。从布莱克博士的讲座稿中，我们不能确定他所说的固化气的性质哪些是他自己发现的，哪些取自卡文迪什先生。

就布莱克博士而言，他的懒惰和疏于引证主要是因为体力不济，这也阻碍了他的发展，而且也迫使放弃了将他的想法写成论文的念头。因此，即便是由于身体不适，或许因此也就看淡了生前和死后的名声，但这仍被人们看作是一个缺点。想想巴斯卡在同样的健康状态下的做法是多么不同！巴斯卡不顾身体不适发挥了自己多大的能量啊！但是巴斯卡和布莱克博士的想法完全不同，后者的特点是温和、缺乏自信甚或有些愚钝。

已故的爱丁堡的本杰明·贝尔先生曾创立一种著名的外科学说，他曾告诉过我一件关于布莱克的一则轶事，这是已故的佩尼库克的乔治·克拉克爵士亲眼目睹并告诉他的。在卡文迪什关于氢气的论文中，他得出了氢气比重的近似值，并表明该比重比普通空气要轻十倍左右。在这篇论文发表后不久，布莱克博士举行了一个派对，邀请他的朋友一起吃晚餐，并告诉他们他有一个新奇的东西给他们看。赫顿博士、埃尔登的克拉克先生以及佩尼库克的乔治·克拉克爵士也在其列。当邀请的人都聚齐后，他将他们带到了一个房间里。布莱克博士在一段牛犊的尿囊中充满了氢气，之后将尿囊放开，它立马上升，直至紧贴到天花板。这一现象不难解释：人们想当然地会认为有一条小黑线系在尿囊上，这条黑线穿过天花板由一个站在屋顶上的人控制着，这个人将黑线提拉，直至尿囊接触天花板，并将其保持在天花板的位置。这一解释太合乎情理了，以至于在场的人均表赞同，但这种解释和其他一些似是而非的理论一样是完全没有事实根据的，因为当把尿囊从天花板上拿下时，没有任何线系在尿囊上。布莱克博士向他亲爱的朋友们解释了上升的原因，但他这么做没有顾忌到他个人的名声和公众的反应，甚至在课堂上他也从未提到过这个有趣的实验。12年多之后，巴黎的查尔斯先生才将氢气的这一性质应用在气球的升空上。

布莱克博士的体质柔弱。稍微受了一点冷或多吃了一点马上会引来胸部感染继而发烧，如果这种症状持续两三天，还会导致吐血。在这种情况下，除了放松思想和适度锻炼，没有什么可以使他康复。这种静养生活限制了他的研究，显然不利于研究。他从不开展任何费脑力的研究，也没有注意到人们有增无减的非议。

在这种情况下，布莱克博士安于做一个旁观者，看到化学正在迅速发展，而不勇于参与到展现在眼前的如此众多、如此多方面的任一研究之中。确实，这就是当时人们对化学的期待以及对发现投注的热情，因此，他对自己伟大发现的独创性和优先权的正当声索有一定风险，容易产生争议，甚至会引起怀疑。至少他的朋友有此顾虑，并经常催促他将自己的发现发表出来以求公平。他不止一次地开始这项工作，但是在他脑海里设想的做这件事的恰当方式过于完美，以至于制定计划时的苦思冥想往往会影响他的健康，迫使他停下。众所周知，拉瓦锡在《科学院专题论文集》上发表的几篇论文中没有提到任何布莱克博士之前在此领域所做的工作，这使他感到受了伤害。在多大程度上拉瓦锡应该受到责备，他是否不打算公正对待这位前人的所有声索，对此我们不得而知，因为他在许多科学研究还没完成时就倏忽而逝了。从拉瓦锡死后留下的著述中我们有理由相信，如果他还活着，他会公正对待所有这些事情，但在同时，布莱克先生无疑也感到不平，他曾有意将自己的发现发表出来以求公平，但是这个打算由于健康原因而被迫中止。

在爱丁堡大学，没有人比布莱克博士为建立、支撑和提升医学院所做的贡献更大。他传授知识的天分不比他的观察力低。他很快就成为了学校的元老级人物，在三十年中来听他讲座的学生与日俱增。他的个人外表和举止是绅士派的，使人如沐春风；他讲课的语调低沉但却清晰，他的发音非常清楚，几百名听众都可以听清。在格拉斯哥时，他就作为一名医师广泛实践，但是在爱丁堡时他一般不行医，只限于到几个亲密的和有名望的朋友家出诊。但是，他是一位名医，这在当地意味着此人的行为非常慷慨、得体和优雅，并且学识渊博、技艺高超。

这就是公众人物布莱克博士。他年轻时面容英俊，引人注目，虽光阴荏苒，他却保持内心平和，在旁观者看来，他总是带着愉悦的表情。他的个性单纯、真挚和迷人。他平易近人，和蔼可亲，无论是严肃的还是琐碎的话题，他都随时不避与人交谈，因为他不仅是一个科学家，还是以高雅的成就而闻名的人。他有一副可以鉴别音乐的好耳朵，还有一副最完美的嗓音，无论唱歌还是吹长笛都有很好的品味和乐感，他的清唱静谧如水，这是许多演奏家做不到的。他在格拉斯哥的娱乐就是音乐，在他到爱丁堡之后就把音乐放弃了。他在绘画上很有天赋，即使没学过，也拥有可以通过铅笔表达他的情感的能力，无论是画人物还是画风景。他特别喜欢表达激情，在这方面具有历史画家的天分。确实，他对各种图案都感兴趣，各种建筑物、家具和装饰都是他感兴趣的题材。在他眼中，甚至一个曲颈瓶或者坩埚都是美或者变形的例子。世上没有无关紧要的东西，它们总有某种令人可亲和愉悦的一面，而这些正是不同习惯和追求的人在与布莱克博士共事和谈话中所感受到的。

这些形式的表现以及在其中布莱克博士所感受和寻求的美体现出得体和适度，而这也正是作者力图以一种改变了的形式所要表达的。这种对于适度的热爱构成了布莱克博士意识中的主流，这是他不懈追求的标准，也是指导他行为的准则。

布莱克博士热爱社会，自己也感受到来自社会的爱。他在爱丁堡大学居住期间，他早期的主要朋友有亚当·史密斯博士、大卫·休谟先生、亚当·弗格森博士、约翰·霍梅先生和亚历克山大·卡莱尔博士等人。埃尔登的克拉克先生以及他的兄弟乔治爵士、罗巴克博士、詹姆斯·赫顿博士，尤其是后者，都是他的挚友，在他们的社交圈中他可以专注于他的专业研究。赫顿博士是唯一一个住在布莱克博士附近的人，布莱克博士关于化学的每个想法都或告诉他，他也熟悉布莱克博士的所有书面著述，这两个朋友几乎两天见一面。

在18世纪即将结束的时候，岁月的流逝在布莱克博士本已柔弱的身体上刻下了更加深重的痕迹。为了放松而必需的散步和适当锻炼的时间也逐渐缩短了。他对聚会和交谈开始感到疲惫，外出很少，只有一些亲密朋友到访。他在大学的职责对他变成重负，因此他找来一位助手来分担他的讲座并减轻他实验的疲劳。在1796年至1797年间，布莱克博士开了他的最后一门讲座课程。在此之后，讲座对于他的日渐减弱的体力来说都过于沉重了，他不得不彻底离开课堂。但是他一直保持着亲切和蔼的性格和惯有的愉快，甚至在生命的最后时日，也习惯外出散步并偶尔锻炼一下。随着他的精力日渐衰退，他的体质也越来越虚弱。每次感冒都会引起不同程度的吐血。但他似乎尽量要掌控这身体上的不幸境况，所以他从不让这种情况持续太久，或者引发任何痛苦的疾病。他将自己的生命之线拧成一股绳。为了对抗疾病，他开始限制自己的饮食，更加关注自己日益衰弱的身体，并依照自己的精力来安排饮食和锻炼。他强撑着虚弱的身体，以免外部疾病的侵入。确实，布莱克博士处于一种脆弱但是持续的健康状态，心境平和，安详自得。他只是对久卧病榻的麻烦和不幸感到忧虑，人同此心，他担心这种麻烦和不幸会传给来拜访他的朋友，也只有他处此逆境还能处处为他人着想！

布莱克博士于1799年11月10日去世，享年71岁，在去世之前没有任何惊厥、休克和昏迷的征兆预示死亡的来临。当时他正在桌边吃一些日常食物，一些面包、少量李子干和一定量的经水稀释的牛奶，在最后一下脉搏跳动时有一个杯子在他的手中，他合拢双膝并将杯子放在了膝盖上，像一个完全放松的人那样将杯子稳稳地拿在手中，在以这个姿势断气时，杯子被支撑着，竟然没有一滴液体漏出，就像他需要做一个实验以便向朋友展示他去世时的工具一样。他的仆人打开门来向他禀告来客的姓名，但是没有得到回应，便向他走去，于是就看到他以那种放松的姿势坐着，一只手中拿着牛奶杯子，仆人认为他像往常一样，在饭后睡着了。仆人就折了回去，关上了门。但是在下楼时，他感到一种莫名的担心，于是又回到了房间再次看他的主人。近看了之后，他甚至已放了心并再次离开，但是又走了回来，更近看时才发现他已死去。仆人赶紧请来了布莱克博士的近邻本杰明·贝尔医生，但医生已无力回天。[3]

布莱克博士的著述十分稀少，一共不过三篇论文。第一篇名为《关于苦土、石灰以及其他碱性物质的实验》，这是他就职论文的主题，之后于1755年以英文在《爱丁堡物理及文学专题论文》上发表。出版商克里奇先生于1796年将该论文和卡伦博士的小论文《液体挥发制冷》一起单独成册出版。在英语文献中，该论文是归纳性推理的最佳范例之一。作者说明镁土是一种特别的土性氧化物，它和石灰的性质差别很大。他给出了纯石灰的性质，并且表明纯石灰和石灰石的差别只在于前者中不含碳酸，碳酸是石灰石的一个组分。石灰石是石灰的碳酸盐，生石灰是未经结合的纯土性氧化物。布莱克博士说镁土也有可与碳酸结合的性质，苛性钾或者说苏打只是这些物质的一种纯态或者单一形态，而弱的碱性物质是这些物质和碳酸的结合形态。弱的生石灰转化为苛性碱的原因是石灰对碳酸的亲和力比对碱的亲和力强，因此石灰转化为了石灰的碳酸盐，失去了碳酸的碱性物质就具有了苛性。弱的钾碱是苛性钾的碳酸盐，苛性钾是钾碱失去碳酸之后的产物。该论文的发表在德国引起了争论，最终雅克金和拉瓦锡重复了布莱克博士的实验并表明实验无误后，这场论战才得以平息。

布莱克博士的第二篇论文于1775年在《哲学汇刊》上发表，名为《沸腾对水的影响的假设及使水更易凝结的实验研究》。他表明，当将刚刚煮至沸腾的水置于冷空气中时，只要能够到达冰点水就会结冰，而没有达到沸点的水则在低于冰点以下的温度才会凝结。但是，如果在置于空气过程中不断搅动未经煮沸过的水，则水也同样会在冰点凝结。他表明，上述两种水之间的差别是，煮沸过的水不断吸收空气并受其扰动，而未煮沸过的保持在静止状态。

他的最后一篇论文名为《冰岛上一些沸腾温泉中的水的分析》，发表在《爱丁堡皇家学会汇刊》上。这些水是斯坦利爵士从冰岛的盖塞尔温泉带回来的。布莱克博士发现这种水中含有大量硅土，硅土是被水中的苛性苏打溶解在水中的。

布莱克博士开创的这些探索研究因健康原因虽未能完成，但很快吸引了大不列颠史上最有能力的人之一的注意，我指的是卡文迪什先生。

尊贵的亨利·卡文迪什于1731年10月出生于伦敦，他的父亲洛德·查尔斯·卡文迪什勋爵是家中的幼子，出自英格兰最古老的家庭之一德文郡家族。他父亲在世时，他生活在一个相当狭窄的活动范围内，每年只允许花费500英镑，他的公寓是一排马厩，他就住在其中。也就是在此期间，他养成了节俭的习惯和怪癖的性格，这在日后更加突出。他父亲去世之后，他得到一大笔遗产，他的一位姑妈在这之后不久也去世了并将一大笔遗产留给了他。但是由于他养成的节俭习惯，每年的收入中他也花费不了多少，故而他的资产逐年积累，到最后去世的时候，他身后留下接近130万英镑，成为英格兰银行最大的股份持有人。

有一次，他在银行家手中的钱累计达到了7万英镑。这些人认为这么多金钱放在他们手里是不合适的，于是派了其中一个合伙人去向他问询一下，以便能够知道他打算如何处理这笔钱。这位合伙人到了之后，就卡文迪什先生这种特殊情况向他做了必要的提醒并说明了原委，然后问他将这笔钱存着吃利息是否不大合适。卡文迪什先生淡漠地回答：“你们看着办吧。”之后便走出了房间。

除了他的科学家朋友圈子，卡文迪什几乎没有参加过其他任何团体，但是他从不会缺席皇家学会俱乐部每周在斯特兰的加冕和停泊酒馆举办的晚餐。在这些晚餐聚会中，如果凑巧和他喜欢的人坐在一起，他常常口若悬河，但在其他时候他总是一言不发。他同样还是约瑟夫爵士银行周日晚会上的常客。他在伦敦有一套房子，但是他每周只在固定的时间并在不告诉仆人的情况下去一两次，这座房子中有一个藏书众多的图书室，如果学者们想到这里来是不受任何限制的。他住在克拉珀姆的平民区，几乎没有访客到这里。他立下遗嘱将绝大部分财产留给了他的亲戚洛德·乔治·卡文迪什，但这位亲戚每年也只来看他一次，时间不会超过十二分钟。

卡文迪什害羞到了几近病态的程度，在别人为他引见生人时，他会不好意思，在别人说他是一个出众的人时，也会感到不好意思。在一个周日的晚上，他和哈契特先生在约瑟夫爵士银行一间拥挤的房子里聊天，当时以自大著称的英根豪斯先生向卡文迪什先生正式介绍了身边的一位澳大利亚绅士。他详细地介绍了他朋友的头衔和资历，说他迫切渴望结识像卡文迪什先生这样既杰出又大名鼎鼎的哲学家。英根豪斯先生的介绍一结束，澳大利亚绅士就开始向卡文迪什先生说明，他来到伦敦的最初目的就是拜访那个时代最伟大的标志性人物之一，以及最杰出的哲学家之一。对所有这些夸张的言辞，卡文迪什先生未置一词，只是站在那里，眼中充满了羞涩和困惑。最后，卡文迪什先生瞥见人群中的一个空子，尽力以飞一般的速度从中穿出，一直跑到自己的马车，头也不回直接回了家。

对于这样一个孤僻、与社会接触甚少的人来说，可说的只有他的科学研究工作。他的生活有条不紊、极有规律，他生活中任何一天的记录就可准确反映他的一生。有一段时间，卡文迪什习惯于在实验中找一个助手。有时该职位由查尔斯·布莱格登爵士充当，但是他们二人遇事总难达成一致意见，没过多长时间两人就分开了。卡文迪什于1810年2月4日去世，享年78岁。在发现自己即将不久人世时，他命令他的仆人离开一段时间，并且规定他回来的时间是直到感觉他已不在人世为止。但是，他的仆人知道主人的身体状况，在离开后一直感到担忧，就在约定的日期之前回到了卡文迪什先生家中，发现他已经躺在床上奄奄一息了。当时卡文迪什先生尚有意识，对于仆人贸然闯入反倒十分生气，以一种不快的口气命令仆人离开，要求他无论如何都不能在约定的时间之前再回来。在仆人如约而至时，却发现他的主人已死了。卡文迪什先生和布莱克博士之间的差别竟然如此之大！

卡文迪什先生的外貌不会给陌生人留下好印象，他比普通人高一些，身体很胖，但脖子很短。他在说话的时候有些结巴，这使得他显得有些笨拙。他的外表不会给人留下很深的印象，看不出他拥有渊博的学识。这或许是因为他缺乏应有的激情。他所受教育看上去非常全面，他是一位杰出的数学家，一位造诣精深的电气技师，一位异常敏锐和有独创性的化学家。除非他研究过一门学科的基础，否则他从不贸然对该学科发表任何意见。他先是作为一位化学家为人所知，后来是一位电气技师。他的所有学术著述包括发表在《哲学汇刊》上的8篇论文，尽管这些论文篇幅不大，但包含了最为重要的发现和最有意义的研究工作。在他的论文中，述及的课题包括十个化学的、两个电学的、两个气象的以及三个与天文学相关的，另外还有一篇他最后写成的论文，他在其中给出了区分天文仪器的方法。在此处提到的这些论文中，我们只挑那些与化学有关的论文做一分析。

1. 他的第一篇论文名为《关于假想气体的实验》，于1766年发表，那年卡文迪什先生35岁。黑尔斯博士已经表明（正如之前范·海尔蒙特和格劳伯之前所做的一样），气体在特定环境下会大量释出。但是他从不怀疑他所得到的任何气体与普通气体有什么不同。事实上，普通气体被认为是一种基本物质，指的是各种弹性流体。布莱克博士已经表明，弱碱、石灰石和镁土的碳酸盐是这类物质与一种气体物质（他称之为“固化气”）的化合物。布莱克博士还指出了许多收集这种固化气的方法，尽管他自己在研究固化气性质方面也没有取得多大进展。卡文迪什先生的这篇论文可以看做是对布莱克博士研究的继续。他表明，存在两种其性质与普通气体迥然不同的气体，他称之为易燃气和固化气。

当铁、锌或者锡溶解在稀硫酸或者稀盐酸中时，易燃气（氢气）会释出。从铁中得到的量为其重量的约二十二分之一，此即对应的易燃气重量，锌中为二十三分之一，锡中为四十四分之一。如此产生的易燃气的性质相同，与所用的金属以及用于溶解的硫酸和盐酸无关。如果选用浓硫酸的话，铁和锌难于溶解其中，需借助加热才行，但产生的气体不是易燃气，而是由亚硫酸组成。卡文迪什先生从这些事实得出结论：在第一种情形下，释出的易燃气是金属中的原初燃素，而在第二种情形下，释出的亚硫酸是相同的这种燃素和一部分所用酸的化合物，是脱除了易燃性的酸。这一说法和斯特尔的观点有差别，后者认为易燃物是燃素和酸或者金属灰的化合物。

卡文迪什先生发现，他所得到的易燃气的比重比普通气体小十一倍。这个测定值偏低，导致这一错误的原因部分是由于空气中有水，卡文迪什先生表明水占空气的九分之一。卡文迪什先生测试了易燃气的可燃性，也即将其与各种比例的普通气体相混合，结果发现当易燃气体积大大高于普通气体的体积时，混合气会发生剧烈爆炸。

他发现，铜在加热的条件下溶于盐酸时不会产生易燃气，产生的气体与水接触时会失去弹性。卡文迪什先生没有检验这种气体的性质，这种气体是硝酸气，后来普利斯特里博士研究了这种气体的性质。

卡文迪什先生做实验用到的固化气（碳酸气）得自于将大理石溶解在盐酸中。他发现，它可以在汞中长时间保存而性质不发生变化，并可以逐渐被冷水吸收。100份55华氏度的水可以吸收103.8份固化气。当将溶解有固化气的水加热至沸点时，或者将水在敞口容器中放置一段时间，水中溶解的固化气会再次被分离出来。酒精（没有提到它的比重）可以吸收自身体积2.25倍的固化气，橄榄油可以吸收自身体积三分之一的固化气。

他发现，固化气的比重为1.57，普通气的比重为1。固化气不具有助燃性质，当普通气中混入固化气后，较其纯态，其持续燃烧的时间变短了。一根小蜡烛芯在盛有180盎司的纯普通气的容器中可以燃烧80秒，而相同的烛芯在普通气体和固化气体积比为1：19的气体中只可以燃烧51秒。如果固化气占气体总量的四十分之三的话，烛芯只可以燃烧23秒。如果固化气占十分之一的话，烛芯可以燃烧11秒。如果固化气占气体总量的五十五分之六或者说1/9.16时，烛芯就不能燃烧了。

卡文迪什先生认为，大理石和盐酸反应时不止释放出固化气这一种气体，换言之，释放的弹性流体包含两种气体，其中一种较另一种更容易被水吸收。他从如下现象得出上述结论，即将苛性钾溶液置于固化气中一段时间后，溶液就不会再吸收固化气了，但是如果将剩余部分的固化气排出，而代之以新鲜的固化气，溶液就会重新开始吸收气体。后来道尔顿先生对这种看似异常的现象给出了满意的解释，也即，固化气在水中的吸收程度与其纯度成正比，当固化气中混入大量的普通气体或者其他气体时，它就不再易于被水吸收。

卡文迪什先生阐明了固化气在大理石、氨碳酸盐、普通珍珠灰和苛性钾碳酸盐中的含量，然而，尽管这些实验做得非常精心，但它们意义不大，因为在这个化学科学发展的初期人们想不到应当使这些盐处于纯态。下面就是卡文迪什先生得到的实验结果：

假定大理石、氨碳酸盐、苛性钾碳酸盐都是无水的纯净物，它们的成分为：

苛性钾重碳酸盐是由布莱克博士首先制得的。卡文迪什先生得到这种盐的方法是，将珍珠灰溶解到水中，再向溶液中通入碳酸气气流，直至结晶出现。这些晶粒置于空气中时不会发生改变，也不会溶解，只能溶于自身质量四倍的水中。

布里奇博士已经阐明，植物和动物因腐败和发酵作用产生固化气。卡文迪什先生通过实验发现，将糖溶于水中发酵时它会释出自身重量57/100倍的固化气，该固化气和大理石中释放的固化气性质相同。在发酵过程中没有气体被吸入，在发酵液体表面的普通气体也没有发生任何变化。苹果汁比糖的发酵速度更快，但是现象都是一样的，所释放出的固化气是苹果渣重量的一千分之三百八十一。肉汤和生肉在腐败过程中释放出不可燃气体，前者产生的气体较后者多得多。在卡文迪什先生的实验范围内，他发现这种气体和锌在稀硫酸中产生的固化气相同，但其比重稍高。

卡文迪什先生的这篇论文是化学家收集不同气体并努力阐明其性质的第一次尝试。因此他所进行的所有实验在某种程度上说都是新的，它们可以作为未来实验者的模型，并逐渐被简化和完善为现在的状态。他首次尝试通过比较不同气体和等体积普通气体的重量确定气体的比重。尽管他的实验装置有缺点，但原理是对的，和现在用来完成同样实验目的所采用的原理是一样的。卡文迪什先生是第一个开始正式研究气体的人，在他的第一篇论文中他确定了两种重要气体（即碳酸气和氢气）的特殊性质。

2. 矿泉水由于其特殊性质和药用功能一直以来吸引着化学家的注意。波义耳进行了一些非常初步的研究。杜·克洛斯在法国尝试对矿泉水进行化学分析，赫纳对瑞典的矿泉水也进行了类似的考察。尽管这些实验十分粗略和不精确，但是它们积累了一些关于矿泉水的事实，对此化学家还解释不了。其中之一是，矿泉水中含有大量的石灰质土，在水煮沸之后它会沉淀下来。没有人能解释这种不溶的物质（石灰碳酸盐）是如何溶于水的，也没有人知道为什么在水沸腾之后它会沉淀下来。正是为了弄清楚这一点，卡文迪什先生对罗思本地区的水进行了实验，结果在1767年发表，这可看作是第一次以可接受的精度对矿泉水进行分析。罗思本地区的水是用水泵抽提上来再供给紧邻伦敦周边部分的用水。卡文迪什先生发现，当将罗思本地区的水煮沸时就有土性物质沉淀，它的主要成分是石灰，还有少量的镁土。他表明，这种土性物质是被固化气保持在溶液中的，他还通过实验证实，当有过量的这种气体存在时，它就具有将石灰和镁土保持在溶液中的性质。[4]水中除了含有这类土性碳酸盐之外，还有少量氨、一些石灰硫酸盐和普通盐。同样，卡文迪什先生还检验了伦敦的其他泵的出水，发现其中也有因碳酸而溶解下来的石灰。

3. 在普利斯特里博士从事化学事业的开始时期，他发现，当水面上方的硝石气和普通气混合在一起时，其容量就会减少；如果用氧气而不是普通气体，则容量减少程度更大，而且这种减少与混合在硝石气中的氧气的含量成正比。这个发现启发他利用硝石气来检测普通气体中氧气的含量，并且设计了各种仪器以利于气体的混合以及测量所引起的容积减少量。一般认为，空气的好坏或其助燃和维持动物生命的性能与其中的氧气含量成正比，因此这类仪器就被冠以测气管之名，其中最简单的一种是由丰塔纳发明的，通常被称为丰塔纳测气管，以示区别。不论什么季节，什么地方，哲学家在用这种仪器测量气体时都发现在容积减少量上存在很大差别。因此，他们推测氧气的含量在不同的地方是不同的。他们把这种变化视为特定情况下健康或者疾病的原因。例如，英根豪斯博士发现，在海面上和海岸边的气体中氧气的比例更高，故邻海地域的健康归因于此。卡文迪什先生以他惯有的不懈、勤劳和敏锐的洞察力考察了这个重要的观点，结果发表在1783年的《哲学汇刊》上。他阐明，这些表面上的变化是因为实验误差，如果采取必要的防范措施，在任何地方、任何季节测得的氧气比例都一样。从那以后，这个结论得到全球各个地方的大量观测的证实。卡文迪什先生还分析了普通气体并发现其组成为79.16体积的氮气与20.84体积的氧气，合计100体积。

4. 在多年里，化学家们都认为汞就是液体，而且不论冷到何种程度它都不能固化。布劳恩教授偶然发现，像其他液体一样，它经冷却可以凝结，但人们一开始对此有怀疑。当大量判决性实验最终确立了这一点时，人们从布劳恩的观测推断，汞的凝固点是在华氏温标零下几百度。因此，通过准确的实验来确定这种金属的准确的凝固点就成为一个非常重要的研究课题。这项工作是在哈德逊湾由哈钦森先生完成的，他遵循了卡文迪什先生给他的一系列指导。正是从他的实验中，卡文迪什先生推断出汞的凝固点是华氏温标零下38.66度。该工作刊载在1783年的《哲学汇刊》上。

5. 这些实验自然使卡文迪什对凝固现象、可凝固混合物的作用及酸类的凝结感兴趣。他雇了定居在哈德逊湾附近的纳布先生来做一些必要的实验。有关这些课题，卡文迪什1786年和1788年在《哲学汇刊》上发表了两篇非常有趣和非常重要的论文。他完全依据布莱克博士的理论解释凝结现象，但却排斥热量是一种独特的物质的假说，并和艾萨克·牛顿先生一致认为，凝结现象更可能是因为热物体中粒子的快速内部运动。他发现水的潜热为150华氏度。他对硝酸和硫酸凝结现象的观测是非常有趣的：它们的凝固点变化范围非常大，这取决于各自的强度。他把不同强度的酸的凝固点绘制成了一些表格。

6. 在1784年和1785年的《皇家学会汇刊》上，卡文迪什先生发表了两篇名为《关于空气的实验》的论文，这是他在化学实验方面最有成就和最有价值的工作。这些实验的目的是，确定在“空气燃素化”（这是当时的术语）过程中发生了什么，也就是，当金属在空气中煅烧时，或是当硫或磷在空气中点燃时，或者在一些相似的过程中，空气发生了什么变化。他首先指出，除非有动物或者植物存在，否则没有理由设定有碳酸气形成。当氢气在和空气或者氧气接触燃烧时，它就会和空气或者氧气结合形成水。氮气和大气中的氧气结合后生成亚硝酸，氧气和氮气以一定比例混合，经电火花作用即可生成硝酸。

其中的第一个观点引起了卡文迪什先生和柯万先生的争论，柯万先生认为在空气燃素化时通常会生成碳酸。就此，柯万发表了两篇文章，卡文迪什发表了一篇，它们刊载于1784年的《哲学汇刊》上，每一篇都带着各自作者的独特个性，均堪称范本。柯万的所有论证都基于其他人的实验。这表现出他阅读量大，记忆力强，但他对所引证的化学家的权威和优点不加区别。另一方面，卡文迪什先生则不经实验检验从来不提出任何观点，也从来不自寻烦恼地越过实验支持的范围。他认为，不论什么未经过无可辩驳实验准确确定的东西，都只能当做假设说说而已，不能当真。

在卡文迪什先生发表的第一篇著名文章中，他比较了化学中的燃素说和非燃素说，并指出尽管不能表明这两者的真理性，但它们都能很好地解释相关现象。他给出了为何他倾向于接受燃素说的理由，这些理由是法国化学家没有能力反驳的，也是他们因聪明过头而注意不到的。但是，这篇令人赞叹的专题论文完全被化学界忽视，这实在是一个绝好的例证，表明即使在科学上，受一时的风气和无当的急躁冒进的影响，哲学家们竟是这样拒斥或是接受某些观点。倘若柯万先生在为燃素说做辩护时采纳卡文迪什先生的意见，而不是去采信那些蹩脚化学家们的含糊的实验，他本可以不向他的法国对手屈服，反燃素说也就不会如此快地立稳脚跟。

以下是卡文迪什先生的文章摘要，包括五个著名的发现：①氢气的性质；②石灰重碳酸盐和镁土重碳酸盐在水中的溶解度；③普通气体组成的精确比例；④水的组成；⑤硝酸的组成。我们现今关于汞的凝结点的知识也应归功于他。同样，他是第一个指出苛性钾对酸的亲和力比苏打更强的人。他这方面的实验见于一篇关于矿泉水的论文，并由唐纳德博士发表在《哲学汇刊》上。

[1]原文如此，意义不明——译者注。

[2]此处原文为“具有碱的性质”。——译者注。

[3]上述关于布莱克博士的描述是由他的知音罗宾逊教授和他的近亲亚当·弗格森博士提供。另见布莱克博士讲座的前言，其中对布莱克博士的描述也几乎类似。

[4]这些盐以石灰重碳酸氢盐和镁土重碳酸氢盐的形式存在于溶液中。沸腾会驱逐出溶液中一半的碳酸，单纯的碳酸盐是不可溶的，故而沉积了下来。