18世纪前叶,法国的化学在斯特尔学派的推动下得到了发展,对此我已经做了描述。但是,在18世纪后期,由于布莱克、卡文迪什和普利斯特里的发现,化学在英国有了新的面貌,而且,由于那些新气体的发现,化学未来的发展方向有可能以此为突出的特征,这些都促成了注定会有人在化学研究中做出彻底的变革,并将其他科学分支特有的那种精确性、演绎推理的准确性引入到化学中来。这个人就是拉瓦锡。
安拖万·洛朗德·拉瓦锡于1743年8月26日出生在巴黎。他的父亲是个富人,对他的教育不吝花钱。他对各物理学科的兴趣很早就显露出来,在这些方面的进步也异常迅速。1764年,法国政府设了一个奖项,用于奖励“点亮大城市街道的最佳、最经济方法”。当时只有21岁的青年拉瓦锡就此写了一篇学术论文并获得了金奖。这篇论文发表在1768年的《法国科学院学术论文集》上,那年他只有25岁,也正是这一年,他成为了这个学术团体的院士。此时,他完全意识到了自己的长处,但在一段时间里他对到底应该专注哪门学科还是犹豫不决。很早的时候,他就想从实验的角度解决一些吸引当代化学家实验注意的问题。例如,他1768年在《法国科学院学术论文集》上发表了一篇详尽的内容关于石膏组分的论文,这是一个当时还没有定论的问题。拉瓦锡证实石膏是硫酸和石灰的化合物,这与马格雷夫在他之前得到的结果一样。他在1770年的《学术论文集》上发表了两篇论文,旨在确定水在玻璃容器中长时间持续煮解,是否如马格雷夫所宣称的那样可以转化成硅土。拉瓦锡发现,正如马格雷夫所说,水在曲颈瓶中长时间煮解时确有少量硅土出现,但是他也表明,硅土完全来自于曲颈瓶。众所周知,玻璃是硅土和固定碱的化合物,当水长时间在其中煮解时,玻璃会发生轻微的腐蚀,少量的碱就溶解在了水中,硅土就以粉体的形式被分离出来。
他在地理学上也投入了很大精力,他与盖塔多次旅行,足迹几乎遍及整个法国。他们的目的是准确描述法国的矿物分布,这个目标在很大程度上是通过盖塔的不懈努力完成的,他就此在《法国科学院学术论文集》上发表过多篇不同的论文,其中包含一些当时很难得的地理图。
同样,数学也是拉瓦锡热衷的学科。总之,在众多学科中他对哪一科都没有特殊的偏好,而是以同样的热情吸取每一科学分支的知识。正是在这样的广泛涉猎中,他开始对布莱克、卡文迪许和普利斯特里的那些关于气体的新奇发现有了了解。这给他带来了一种新的视野,并最终使他投身化学科学。
1774年,他出版了一本名为《物理和化学学术论文》的书。该书分两部分。第一部分详细地叙述了从帕拉塞尔苏斯一直到1774年这段历史期间,所有关于空气的研究,面包含了海尔蒙特、波义耳、黑尔斯、布尔哈夫、斯特尔、文耐尔、萨吕斯、布莱克、麦克伯莱德、卡文迪什和普利斯特里等人的观点和实验,还有关于迈耶的菊酸(acidum pingue)的历史,以及发生在德国的一方是雅克金和克莱恩、另一方是赛斯的学术争论。
在第二部分,拉瓦锡记述了他自己关于气体物质的实验。在前四章,他阐释了布莱克博士关于固定气的理论。在第四章和第五章中他证实了,通过加热金属性生石灰和木炭,金属性生石灰会被还原,并有气体释出,这种气体的性质和碳酸气恰好一样。在第六章,他表明金属煅烧后会增重,金属的增重量与从环境吸收的空气量相等。他观察到,在给定体积的空气中煅烧时,增重达到某点时会完全停止,此时先前用于煅烧金属的空气不再具有先前在这类过程中所起的助燃作用。他还在给定体积的空气中做了磷燃烧实验,并观察到气体的体积减小而磷的重量增加。
这些论文准确无疑地表明,空气是两种截然不同液体的混合物,其中只有一种液体与燃烧和煅烧有关;当然,舍勒从他的实验中已经得出过这个结论,而且普利斯特里也已经发现了氧气的存在及其特殊性质。但是显然,拉瓦锡也行进在做出这些发现的路上,倘若舍勒和普利斯特里没有幸运地发现了氧气的话,那么极有可能做出这个发现的就会是拉瓦锡自己。
然而,在1774年年底,普利斯特里碰巧在巴黎,他在拉瓦锡自己的实验室里向他展示了从红色汞氧化物制取氧气的方法。这使他改变了所有想法,不仅想到了空气的性质,也意识到金属煅烧和一般燃烧过程中到底发生了什么。这些观点在他心中一旦形成后,他就孜孜不倦地研究了十二年,以一种前所未有的精度完成了大量的实验。之后,他大胆地否定了燃素的存在,并把所有已知的燃烧现象解释为氧与物质的结合或分离。
在他持这些观点期间,他既没有助手也没有追随者。直到1785年,贝托莱在一次科学院的会议上公开表明了他对拉瓦锡的支持,这之后还有佛克罗伊先生,紧随其后是居顿·德莫沃。德莫沃当时是《方法论百科全书》化学分部的编辑,他被拉瓦锡邀请到了巴黎,并加入了支持拉瓦锡的阵营。在这之后,学术界展开了一场大争论,拉瓦锡和他的追随者们获得了标志性的胜利。
拉瓦锡继蒲丰和梯列特之后成为了科学院的会计,他在账目记述中,既重视经济也注意条理。国民代表大会曾向他咨询改进纸币制造的适宜方法,以及加大纸币伪造难度的方法。他转而涉足于政治经济领域,并且在1778年到1785年间拨出240阿邪[1]在费慕斯开展农业实验,这使常规产量提高了一半。在1791年,制宪议会邀请他起草关于简化税收的议案,因此就有了那篇以《法国领土的财富》为名印行的出色的报告。
1776年,他被杜尔哥雇去检查火药的生产,并将射程从90突阿斯[2]增加到120突阿斯。众所周知的是,在美国独立战争中,法国的火药远比英国的先进,但不被人们熟知的是,法国政府将这一点归功于拉瓦锡。而在法国大革命中,火药的质量却被颠倒了过来,英国的火药优于法国,且射程更远。在卡迪的情形就是一个突出的例证。
在罗伯斯庇尔独裁的阴影中,拉瓦锡开始忧虑自己的财产会遭到剥夺。他告诉拉朗德他情愿为了生存而工作。据推测,他是想从事药剂师职业,这与他的研究最为契合。然而,他和其他包税商人一起受到指控,罪名是逃避税收,并被投入监狱。在那段血腥的时期,监禁和定罪是同义语。因此,1794年5月8日,拉瓦锡与其他28个包税商人一起上了绞刑台,当时他正处在51岁的壮年。据称,如果当时颇具影响力的佛克罗伊动用自己的力量本可以挽救拉瓦锡。但是,这个指责从未得到任何证据的支持。拉瓦锡是非同寻常的杰出人物,除非他被人们忘了,否则那时不可能没有获救的机会。当时曾有一份哈雷起草的文件被呈递到了法庭,其中包含拉瓦锡著作的目录以及他的业绩的扼要介绍,但这份文件被扔到了一边,甚至无人看过。哈雷应该庆幸,他试图挽救拉瓦锡的这个无用之举,没有给他自己招致厄运。
拉瓦锡个头高大,面容慈祥,处处透着他过人的禀赋。他温和、平易近人、乐善好施,并且拥有异于常人的活力。无论是在财富、名誉以及在财政部的任职方面,他的影响都巨大,但他把他的影响力都用在了好的方面。他于1771年结婚的妻子安娜·玛丽·帕罗特·帕兹是一个包税商人的女儿。她的父亲与拉瓦锡同时遭受死刑,而她自己则被囚禁。之后,由于独裁者及其唆使者的倒台,她才幸运地获救。她似乎挽救了拉瓦锡大部分的财产,后来与伦福德伯爵结婚。
拉瓦锡除了出版有一卷本的《物理化学学术论文集》外,还于1789年出版了《化学概要》一书,以他为作者的学术论文不少于60篇,发表在1772年到1788年的《科学院学术论文集》的各卷上,以及当时的其他定期出版物上。我将简要介绍他这些论文中最重要的那些,并将其分为两部分:I.与他的特有的化学理论不相关的论文;II.推翻燃素说并建立反燃素理论的论文。
I.1. 我已经提到过他在1768年发表在《科学院学术论文集》上关于石膏的论文。他通过确定性试验证明了石膏是由硫酸、石灰和水组成的化合物。但马格雷夫已经做过这个工作,并于1750年在《柏林科学院学术论文集》上发表过题为《可发光石头组分的确定》的论文。非常值得注意的是,这两篇论文间隔了18年的时间,但拉瓦锡对马格雷夫这篇重要论文并不知情,他只引用了波特和克隆斯特在马格雷夫之后就此开展的研究工作。更为不可思议的是,马格雷夫论文选集的法语译本在1762年就在巴黎出版,像拉瓦锡那样对化学极为关注的人——这一点从他的论文中可以看出——似乎并没有读过这位杰出化学家的著述,我觉得这是科学史上非同寻常的现象之一。
I.2. 如果说拉瓦锡的第一篇化学论文显现出对历史知识的缺乏,但在他的第二篇论文中则不然。这篇刊印在1770年法国《科学院学术论文集》上的名为《水的性质以及将其转化为土的实验尝试和证明》的学术论文分为两部分。在第一部分,他给出了历史上关于这一课题的研究进展,从著名的海尔蒙特的柳树实验开始,一直到波义耳、特里弗德、米勒、埃勒、格拉蒂奇、博内、克拉夫特、阿尔斯通、瓦勒瑞、黑尔斯、迪阿梅尔、斯塔尔、布尔哈夫、若弗鲁瓦、马格雷夫和勒·罗伊。从历史的角度看,这是一个非常有意思的部分,它从科学化学发端开始一直到当时,完整记述了有关该课题认识的发展历程。确实,前人关于“水转化成土”的观点和马格雷夫关于透明石膏组成的实验间存在显著不同。前者是不准确的,并且如他所述是可以驳倒的;但马格雷夫的实验和他的实验一样是准确的。该论文的第二部分是拉瓦锡自己的实验,其精度非常高,实验旨在表明土来自马格雷夫做实验用的曲颈瓶,没有任何证据表明水可转化为土。
尽管拉瓦锡的这些实验完全推翻了马格雷夫基于其观测得出的推论,但它们并不表明通过煮解水不会转化成动物或者植物体物质。事实上确实会如此,因为在活体动物和植物功能的作用之下,组成水的氧和氢分解后会进入绝大多数动植物体内。我们没有证据表明,植物的另一个重要组分碳,以及构成动物体的主要成分碳和氮均来自于水。它们可能来自于植物性和动物性食物,以及富含这些原质环境中的大气。
植物体内含有少量的硅土、石灰、矾土、镁土和铁,这些是否来源于水和大气仍是有待回答的问题。但在1800年,施拉德尔的实验表明,至少我们不能证明这些物质有其他来源。这项工作获得了柏林科学院颁发的最佳学术论文奖,专题内容为:确定不同种谷物的土质成分并阐明这些土质成分是否产生于植物生长过程。施拉德尔分析了小麦、黑麦、燕麦和大麦的种子,并确定了每种麦子中土质的含量。然后,他把这些种子种在含有硫华以及锑和锌的氧化物的土中,并用蒸馏水定期浇灌。这些植物生长良好。之后他把植物烘干,并分析给定重量的不同种子分别产出多少物质。他发现,每种植物中的土质较原初种子中所含要多。既然硫及锑和锌的氧化物不能提供土质成分,植物只受到水分的浇灌并处于大气环境中,则不存在其他土质成分来源。或许可以说,土质成分飘浮在大气环境中,植物因此而获得了这些成分。在这些问题没有被很好地回答之前,这个说法并不容易被推翻。
I.3. 拉瓦锡的下一篇论文发表在1771年的《科学院学术论文集》上,题为《巴黎供水蒸汽机项目的计算和观测》。该文尽管很长且有价值,但与化学无太大关系,因此笔者在此略过。拉瓦锡似乎不了解瓦特对于蒸汽机的改进。瓦特的确在1769年取得了专利,但他的新蒸汽机是在几年之后才广为人知,因此在1771年拉瓦锡几乎不可能对此有所了解。
I.4. 在1772年的《科学院学术论文集》上有一篇拉瓦锡的论文,题为《矿物水分析中酒精的用途》。他给出了如何从硫酸盐中分离出土质盐酸盐的方法。该法无疑有利于盐的相互分离,但这种便利是否可以抵消它可能带来的新的不精确性仍是问题。当少量的不同的盐溶解在水中时,极有可能由于相互间的距离超出相互作用范围,它们并不能彼此分解。因此有可能,苏打的硫酸盐和石灰的盐酸盐可以同时存在于水中。但是,如果我们将此水溶液大大提浓,甚至蒸发到干燥的程度,则这两种盐分就会处于相互作用的范围,就会发生复分解反应并形成石灰硫酸盐和普通盐。如果在干燥的残渣上倒入与此前蒸发出的同等量的蒸馏水,我们并不能使这些沉积的盐类物质溶解,部分石灰硫酸盐仍处于粉末状态。但在水分蒸发之前,所有的盐分都存在于水溶液中,直至溶液浓缩到一定程度之前也还存在于水溶液中。这充分表明,蒸发改变了盐的性质。如果用酒精煮解干燥的残渣,并且在水中的初始盐分比苏打硫酸盐可以分解的量还多,则一部分石灰盐酸盐也许可以溶解。但是若苏打硫酸盐的量正好够分解,那么即使酒精浓度足够高,其中也不会溶解有任何物质,即使其比重大于0.820,它也只是可以溶解一些普通盐而已。因此,我们凭将矿物水蒸干获得的盐,推断说矿物水中本身所含就是这些盐。通常,盐的性质应该以别的方式确定。
I.5. 在1772年的《科学院学术论文集》上刊印了拉瓦锡精心写成的两篇关于金刚石燃烧的论文。鉴于金刚石很大的折射能力,牛顿质疑它的可燃性,他的质疑在1694年被托斯卡尼大公科兹摩三世证实,此人雇了艾沃瑞米和塔廖尼考察功力强大的取火镜对金刚石的作用。金刚石受热后完全被销毁。多年之后,弗朗西斯一世曾下令将金刚石置于熔炉之中,结果,金刚石被烧尽,一点残渣也没留下。巴黎皇家学院的化学教授达尔塞先生受雇于劳拉吉伯爵,做了一系列制作陶瓷的实验,他还借机考察了陶瓷熔炉的强热条件对于各种物质的作用,金刚石也在其列。他发现,金刚石被燃烧殆尽,无任何残渣。他还发现,强热并非金刚石被烧尽的必要条件,一般的炉火就足够了。1771年,马凯用强热加热了一颗属于戈弗提·维尔塔纳斯的金刚石,他将金刚石置于灰皿中,并升温至足以熔化铜的温度。实验中观察到,金刚石被一团略红的火焰环绕,火焰的颜色比被加热的灰皿还深。简而言之,金刚石就是发生了燃烧。
很快地,拉瓦锡就在一大群有身份和科学素养的人们面前重复了这些实验。金刚石确实是在燃烧这一点确定无疑,而且实验也表明,如果金刚石完全隔绝空气,那么即使炉温升得再高它也不会发生任何变化。因此,很明显金刚石不是一种挥发物,它之所以能被热所销蚀不是因为挥发,而是直接燃烧。
拉瓦锡的实验旨在确定金刚石燃烧后转化成的物质的性质。在论文的第一部分他照例叙述了此前历史上有关金刚石燃烧的每一件事;在第二部分,他给出了他自己就此所得的实验结果。他将金刚石置于玻璃广口瓶中的陶瓷支架上,瓶子分别倒扣在水和汞中,并分别在瓶中充满空气和氧气。[3]
金刚石是用取火镜销蚀的。当实验于扣在汞上的瓶中进行时,未见到水、烟雾或是灰质出现,气体的体积也没有发生改变。实验于扣在水上的瓶中进行时,气体的体积却有所减少。很明显,当金刚石在空气或氧气中燃烧时,它被转化为一种气体物质,后者被水吸收了。经金刚石燃烧过后的气体如与石灰水接触,部分气体被吸收,石灰水呈乳白色。由此可见,金刚石燃烧后形成了碳酸气,这种气体是金刚石燃烧后可被发现的唯一气体。
拉瓦锡用木炭做了类似的实验,他用取火镜使之在空气和氧气中燃烧。实验结果是相同的:有大量碳酸气生成,但并无其他物质。这些实验或许是被用来支持和验证拉瓦锡自己的理论的,他后来也确实这样做了。但当这些实验结果最初发表时,从表面上看不出他有这种意图,但他确实有此考虑。
I.6. 在1772年的《物理学杂志》第二卷上有拉瓦锡一篇关于水转化成冰的短文。在此之前,德斯马雷斯已经向科学院递交了关于布莱克博士测定水潜热的实验的报告,这促使拉瓦锡也就此进行了实验。虽然拉瓦锡在文中没有说明,他是否是在得知布莱克的理论后才做的这些实验,但实际情况就是这样。在这篇短文中报道的实验结果不多,但我觉得该文仍然值得注意,因为它标明了拉瓦锡是什么时候知道布莱克博士的潜热理论的。
I.7. 在《物理学杂志》的第三卷,有一篇柏德林、马洛英、马凯、卡德特、拉瓦锡和鲍默的有关普洛文白铅矿的实验报告。报告是由鲍默起草的。这些实验并没有搞清楚这种铅矿的性质。实验大多采用干法进行,主要目的是表明这种铅矿不是铅氯化物,而更可能是铅的磷酸盐。
I.8. 在1774年的《科学院学术论文集》上,可以看到德蒙田、马凯、卡德特、拉瓦锡和布里森用图坦的大取火镜所做的实验。所得结果不是三言两语可以说清楚,并且也大不值得详述。
I.9. 1777年的《科学院学术论文集》刊登了一篇关于水分析的短文。水样由卡西尼取自意大利的一个明矾矿,经过分析,发现它含矾和铁的硫酸盐。
I.10. 在同一卷1777年的论文集中,还有一篇他的论文《关于巴黎硝石制造者所用的灰及其在硝石制造中的用途》。这是一篇有趣和有价值的论文,但我不觉得它值得在此详细介绍。
I.11. 1777年的《科学院学术论文集》还刊登了拉瓦锡的论文《关于火性物质与可挥发流体的化合,以及气体性流体的形成》。在该文中,拉瓦锡几乎完全沿用了布莱克博士在很久前就已建立的理论。值得注意的是,文中始终没有出现过布莱克博士的名字,但是我们知道,早在1772年拉瓦锡就熟悉潜热理论,因为他当年发表在《物理学杂志》上的那篇短文提到过这一点,他之前还在科学院宣读过该文。
I.12. 在1777年的同一卷论文集中还有一篇论文题为《伯祖、拉瓦锡和范德蒙受科学院委派对1775年寒冷之年的实验研究》。人们熟知的事实是,欧洲的大部分地区在1776年开始的那段时间非同一般。但该文的目的是确定当时法国使用的温度计的精度,而不是记录观测到的最低气温。该文与同年卡文迪什先生撰写并发表在《哲学汇刊》上的论文存在某种相似。
I.13. 在1778年的《科学院学术论文集》上有一篇题为《马凯、拉瓦锡和萨热对艾斯菲勒湖的水质分析》的论文。该水因其富含的盐分而著名。因该文中的分析结果很不准确,此处不赘述。那时化学分析的发展状态还不足以使化学家能够对矿物水做出精确分析。
此外,那一时期拉瓦锡和盖塔还对一些物质做过测定,包括用火将陶瓷粘土细粉转化所得的一种滑石,以及两种煤矿,但这些工作不值得特别关注。
I.14. 在1780年出版的《科学院学术论文集》上有一篇拉瓦锡的论文《在热度略高于地表平均温度条件下以气体状态制备某些特定的流体》。这些流体指硫醚、酒精和水。他指出了这些流体沸腾的温度,并且表明在如此温度下,这些物质的蒸汽具有空气的弹性,并且只要温度不变,它们就可保持汽态。他使醚和氧气的蒸汽混合物燃烧,发现燃烧生成了碳酸气。拉瓦锡有关蒸汽的观点,以及沸腾温度下液体何以不能完全转化为蒸汽的认识均不大正确。总的说来,我们有关蒸汽的观点是由道尔顿先生首先提出的。
I.15. 在1780年的《科学院学术论文集》上拉瓦锡和拉普拉斯发表了那篇关于热学的著名论文。该文旨在确定各种物质的比热,并考察欧文博士的提议,也即将温度计插入无热的物体中确定温度计不动的那个点,该点通常被称为绝对零度。在该文的开始部分,他们描述了他们构建的一个仪器,用以测量当物体受冷却,温度降低若干度后物体失去的热量的值。他们将它命名为量热计。该仪器由一个四周被冰环绕的空腔构成,热的物体就放在腔的正中。冷却是物体释出的热量全部用于使冰熔化,冰的温度为32华氏度,释热量应与冰的熔化量成正比。因此,相同重量热物体的温度降低若干度后,熔化的冰的量就直接给出每种物质的比热。用这种方法他们得到如下比热值:
他们的实验结果与欧文关于绝对零度的结论不符,欧文的结论是基于硫酸与不同比例水的混合物的比热降低值,以及释出的热量值做出的。如果拉瓦锡和拉普拉斯的实验近乎精确,或反过来说除非它们非常不准确,那么欧文的结论就一定是错误的。值得注意的是,虽然克劳福德、威克以及其他人在此前均已发表过关于比热的论文,但在这篇论文中根本没有提及。我们是否应该相信论文中所要传达的意思,认为比热的学说起源于拉瓦锡和拉普拉斯?确实,该论文在第四部分也即关于燃烧和呼吸作用的部分,提到了克劳福德博士的动物热理论,这清楚表明这两位作者熟悉克劳福德就此所写的专著。并且,由于该理论基于物体的不同比热而建立,无疑拉瓦锡知道他的比热学说。
I.16. 在1780年的《科学院学术论文集》上还有以下两篇论文:《此呈皇家科学院:关于监狱的报告》,作者:迪阿梅尔、德蒙田、勒罗伊、特农、梯列特和拉瓦锡;《关于分离金和银的方法的报告》,作者:马凯、卡德特、拉瓦锡、鲍姆、科内特和贝托莱。
I.17. 在1781年的《科学院学术论文集》上有一篇拉瓦锡和拉普拉斯的关于物质蒸发和升华时释出电的学术论文。这些实验的结果是,当水蒸发时往往有电释出。基于这些观测他们得出的结论是,只要物态发生变化就会有电释出。但是,当索绪尔试图重复他们的观测结果时,他却没有成功。并且,从最近鲍伊莱的实验可知,可能的情形是,只有当物质发生化学分解或者结合时才会有电释出。这类实验在很大程度上取决于非常精微、容易被观测者遗漏的环境条件,因此,除非这些实验被多次重复过,并在各种可能的条件下做过,否则是难以取信于人的。
I.18. 在1781年的《科学院学术论文集》上拉瓦锡发表了一篇关于燃料用品相对价值的论文。他对石炭、焦炭、木炭和木材等做了比较。因为这种比较不适用于我国,而且对现今的法国也不适用,故在此不做赘述。
在同一卷上,他还发表了一篇关于剧院照明模式的论文。
I.19. 在1782年(1785年出版)的《科学院学术论文集》上,他发表了一篇关于大大增强火焰和热量作用的方法的论文。他提出的方法是采用氧气射流,并将其喷射到红热的木炭上。他给出了采用这种方法所得的一些实验结果:铂金轻易被熔化,红宝石块或蓝宝石块被软化到足以融合为一体,可以使红锆石失去颜色并软化,可以使黄玉失去颜色并融化成不透明釉,可以使翡翠和石榴子石失去颜色并熔化成不透明的有色玻璃,可以使金和银挥发,可以使所有金属甚至是金属的氧化物燃烧,重晶石也可在这种强热下燃烧。这最后一个结果使拉瓦锡得出重晶石是一种金属氧化物的结论;这与贝格曼在他之前做过的一样,并且这一观点已被现代化学家充分证实。硅土和矾土都能融化,但他却不能融化石灰和镁土。现在我们有更强大的热源也即氧气和氢气吹管能够融化石灰和镁土,并且,熔化任何物质所需的热量现在都能达到,而不会使物质燃烧或者挥发。拉瓦锡就此课题的进一步实验发表在随后一卷《科学院学术论文集》上。他描述了他的方法对晶石、石英、沙岩、沙子、磷光石英、乳石英、玛瑙、玉髓、红玉髓、燧石、绿石英、软玉、碧玉和长石等的作用。
I.20. 在同一卷上还刊印了他的论文《发酵时从某些动物性物质中解离的气体性弹性流体的性质》。他发现,约为5立方英寸新鲜的人体排泄物,若将其保持在60华氏度下,一个月内每天会产生0.5立方英寸的气体。这种气体大约含11单位的碳酸气、1单位的可燃气体。这种可燃气体燃烧呈蓝色火焰,所以这可能是碳氧化物。若将约为5立方英寸的不新鲜的人体排泄物保持同样的温度,在开始的15天内每天都产生三分之一立方英寸的气体,在后15天内每天都产生四分之一立方英寸的气体。这种气体含有38单位体积的碳酸气、62单位体积的可燃性气体;这种可燃气体燃烧时呈蓝色,所以这可能是碳氧化物。
新鲜的排泄物遇稀硫酸不冒泡,但不新鲜且潮湿的会冒泡,且释出自身体积8倍量的碳酸气。排泄物如与生石灰或者苛性钾掺和,则不会有气体释出,无疑这是抑制了发酵之故。排泄物冒泡过程中,周围的空气会失去一些氧,这可能是因为它与缓慢解离出来的不可燃气体结合之故。
II. 现在我们来对拉瓦锡提出的燃烧新理论做一个叙述,正是这个成就最终使他名垂青史。在1774年到1788年间,针对此课题或者说与之相关的课题,拉瓦锡在《科学院学术论文集》的各卷上,发表了不少于27篇的学术论文,其中许多篇都是精心写成,详述他那些代价不菲而又困难的实验。此前,化学家们已经观察到物质燃烧和金属煅烧间的类似性,并且也都认识到燃烧和煅烧有共同的成因,也即它们均可归结于燃素的释出。拉瓦锡的观点是:在燃烧和煅烧过程中,没有任何物质脱离了物质本身,而是物质与一部分空气发生了结合。当他第一次想到这一点时,他还不知道空气的性质以及氧气的存在。但当他发现这个原理后,他马上意识到是氧与燃烧和煅烧中的物质的结合,才导致了这些现象发生。简而言之,这便是拉瓦锡理论的要点。在此,有必要先探讨一下一个非常有争议的问题:这个理论是否是由拉瓦锡首先提出来的。
现在人们都知道,佩里戈尔镇省布古的物理学家约翰·雷伊在1630年出版了一本书,旨在解释铅和锡在煅烧过程中重量增加的原因。他先是逐个反驳了对这种重量增加的所有不同解释,继而说:“对于这个问题,鉴于存在前述那些支持性的依据,我可以自信地说出我的答案:这个增重源于空气。在炉中强力、持久的热作用下,空气变得重而粘,因之凝结。这种空气自身与金属灰(在不断的扰动下)相混并附着在那些最微小的灰颗粒上,这就像水搅混重的砂粒并使那些最小的沙粒润湿并附着其上一样。”从雷伊的叙述可以确定无疑地看出,他的观点恰恰与拉瓦锡最初的观点一致。倘若拉瓦锡到此为止,仅只是笼统地说煅烧时,物质与空气结合了,那么人们就会怀疑他不过是借用了雷伊的观点而已。但是,他发现了氧气以及大量确定性的证据,并据此提出:在燃烧和煅烧过程中,氧与燃烧和煅烧的物质结合。这种氧可被再次分离出来,并以原初的弹性流体态存在。这促使我们改变了观点。但是,无论我们认为拉瓦锡最初的观点源自雷伊,还是认为出自他自己的灵感,这都不会改变这件事情的实质。这是因为,他并不是就某事第一次提出了一种模糊的观点,从而实在地增进了我们的知识库,而是阐明了其真理性并准确地确定了其本质。
雷伊的书和他的观点鲜为人知,也从未有人信奉他的学说,这充分说明他并没有基于可靠的证据建立起他的理论。因此,我们可以相信拉瓦锡的说法,认为他第一次形成他的理论时,他不知道雷伊,也从未听说过有这么一本书出版。
1665年,胡克在《显微图》一书中提出的燃烧理论,相比雷伊的更加接近拉瓦锡的理论。确实,从他的解释可以看出,这两者毫无二致。根据他的观点,空气中存在一种物质,这种物质似乎和硝石中所含的某种物质一样。并且,只要达到足够的温度,它还有溶解所有可燃物的性质。这种溶解过程极快,常引起着火,他认为这只是一种“运动”。被溶解的物质可以气态存在,也可凝结成液态或固态。这种溶剂在给定体积的空气中的量,大大少于其在同体积硝石中的量。正因如此,在给定体积的空气中可燃物的燃烧只能短时间持续,这种溶剂很快就被饱和了,从而燃烧终止。这就解释了为何燃烧需要不断供给新鲜空气,需要大力鼓风加以强化。胡克许诺说,他将在他随后的论文中,以更大的篇幅完善这一理论,但这个承诺从未兑现。12年后,他出版了《火焰》一书,其中,他用美丽的言辞解释了火焰的化学原理,他的解释就是基于这同一个理论。
从胡克非常笼统的叙述中,我们不能准确判断他的认识达到了什么程度,但就我们所见,这个理论与我们目前的理论完全吻合。他所说的溶剂就是氧气。氧气在空气中占五分之一的体积,但在硝石中的含量要大许多。氧气可与燃烧中的物质结合,生成的化合物可能是气体、液体或固体,这取决于被燃烧物的性质。
拉瓦锡在论文中没有一处提到过胡克的理论,也没有表明他曾听说过它的哪怕是一丝线索。这着实令人惊讶,因为胡克是个大人物,并且,在他的《显微图》一书中有许多自然物体的原始图片和描述,这在不列颠甚至整个欧洲都是公知的。不过应该注意到,胡克的理论没有证据支持,它仅仅是一个断言,也没有人认同。即便我们承认拉瓦锡了解这个理论,他的功绩也不能被埋没,这体现在他对燃烧和煅烧现象的考察上,也体现在他向世人表明氧成为燃烧物和煅烧物的一个组分的研究工作中。
在《显微图》出版约10年之后,牛津大学的梅尔博士发表了他的《学术论文集》。在该书第一部分《硝石与氮气》中,他显然是采纳了胡克博士的燃烧理论,并颇有见地地将其用于解释呼吸的性质。梅尔博士的书并未引起科学家们的注意,后来是贝多斯博士才让人们注意到它。1798年,贝德福德的耶茨博士出版了一本关于梅尔业绩的有趣的书。马上,每个不厌其烦细读过这本书的人都承认,书中不仅有可信的理论,还有真实的实验证明空气在燃烧中被吸收,在呼吸过程中改变了性质。他给出了他的实验装置图,这些装置几乎和之后拉瓦锡所用装置毫无二致。因此,就凭梅尔那些构思奇妙、操作精心的实验,我们也绝不应该抹杀他的功绩。但是必须承认,虽然他证实空气在燃烧和呼吸中被吸收,然而这也并不减损拉瓦锡配享的荣誉。确实,在对空气的分析和发现氧气上,梅尔的理论和拉瓦锡的理论没有多大的差别,但无论如何,只有拉瓦锡就此课题开展了全面和一般化的研究。
约在大革命之初,其他一些法国化学家也尝试加入到拉瓦锡的合作者队列中来,以期自己也能成为反燃素说的当仁不让的一员,但拉瓦锡自己否认有这种合作关系。在他去世前几年,他曾计划将他所有有关反燃素说的论文都收集起来,并整理为一册出版,但是他的死中断了他的计划。后来他的遗孀出版了该书的前两卷,时间正是在他死的时候。在其中的一卷里,拉瓦锡宣称,是他独立发现了物质在燃烧和煅烧过程中增重的原因。他告诉我们,他在1772年做了有关泡腾过程释出的不同种类气体的一系列实验,这期间,呈现在他眼前的大量其他化学过程促成他发现了金属曝露于热中会增重的原因。他说:“我还年轻,在科学上才刚刚入门,我渴望名誉并且我以为有必要为保护我所做的发现做一些事情。一个时期以来,法国科学家和英国科学家习惯于相互通信。这两国间存在某种竞争,这使新的实验结果具有重要性,也常常导致一些国内的研究者或是两国间的研究者就谁是某项发现的作者起争执。故而,值此1772年11月1日,我认为有必要将如下一份记录封存于科学院秘书之手。本记录始于5月1日,在记录的顶部标示了所述及的事件,具体条款如下:
“大约在8天前,我发现,燃烧中的硫不会失重,而是增重。也就是说,在不计空气湿度的前提下,一磅的硫生成了远超过一磅的硫酸。磷也出现了相同的现象。增加的重量来源于大量的空气,空气在燃烧过程中被固定下来并与蒸汽结合。
这一发现已被我用确定性实验加以验证。这使我想到,在硫和磷燃烧中观察到的现象同样也适用其他所有在燃烧和煅烧中有增重的物质。并且我确信,金属灰的增重也是出于同样的原因。实验完全证实了我的这种推测。我用黑尔斯的实验装置在密闭的容器中使铅黄还原,我观察到,在铅黄向金属态转化过程时,有大量的空气从中分解出来,其体积至少是所用铅黄体积的一千倍以上。对我来说,这是继斯特尔发现之后最有趣的发现之一。因此,作为保护我发现的权宜之计,我将这份记录封存于科学院秘书之手,直到我发表了我的实验结果为止。
拉瓦锡
1772年11月11日于巴黎”
这份记录充分说明,早在1772年9月,拉瓦锡就构想出了他的理论,并且用实验进行了验证。但是在当时,空气的性质和氧气的存在并不被人所知。因此他当时对这一理论的认识与约翰·雷伊无异。直到1774年,拉瓦锡的观点才更为明确,他才意识氧气是空气的一部分,并且氧气在燃烧和煅烧中与物质结合了。
从法国科学院以及法国化学家在这个取得重大进步时期的整个历史中,可以明显看出,没有一个人具有拉瓦锡那样的见识,甚至无人哪怕是想过要放弃燃素说。直到1785年,在拉瓦锡发表了他几乎全部的实验之后,并在卡文迪什做出两个重要发现、排除了所有障碍之后,贝托莱才宣称他信奉拉瓦锡的观点。很快,这一理论被更多人接受。短短几年之内,几乎所有的法国化学家和学术同仁都倒向了一边。因此,拉瓦锡拒斥“法国化学”一词是有理由的,确实应该用“拉瓦锡化学”一词取代它。“法国化学”一词是佛克罗伊提出的。不知佛克罗伊是否也急于披上带有拉瓦锡标记的外衣?这与拉瓦锡的惨死又是否有着一些关联呢?
拉瓦锡发表的第一组实验题为《在密闭容器中煅烧锡,以及煅烧过程中金属重量增加的原因》,该文刊登于1774年的《科学院学术论文集》,其中阐述了他独特的观点。在该文中,他叙述了他做过的一些煅烧锡的实验。煅烧在玻璃曲颈瓶中进行,瓶严格密封、与外界隔绝。他将一定量的锡(约半磅)置于玻璃曲颈瓶(这些玻璃瓶有大有小),然后将曲颈瓶嘴抽拉成一支毛细管;再将曲颈瓶置于沙浴中,加热至锡正好熔化。此时,将瓶的毛细管嘴的末端熔化,如此瓶便被完全密封。这种加热方式的目的是防止加热过程中空气膨胀造成曲颈瓶爆炸。此时,精确称量曲颈瓶和内容物的重量并做记录。再将曲颈瓶置于沙浴中,保持使锡熔化,直至煅烧过程进行到底。他观察到,较之大尺寸曲颈瓶,曲颈瓶尺寸较小时煅烧通常终止较快。或者说,锡的煅烧量与曲颈瓶尺寸成正比。
煅烧过程停止后,再次对曲颈瓶(此时仍严格密封)称重,他发现此时的重量和第一次称重时的重量完全一样。此时他将曲颈瓶嘴打破,大量空气迅速进入到其中并发出嘶嘶的声音。此时记下增重的量,显然这是由于进入的空气所致。先前在锡熔化过程中被驱除的空气的重量已经做过记录,现在却发现,进入的空气量远比先前驱除的空气量要大。在一些实验中,有的增重高达10.06格令,有的增重9.87格令,当曲颈瓶的尺寸较小时,增重也会较前略少。瓶中大部分锡没有发生变化,但有一部分转化成了黑色粉末,在有些情形下这部分的重量在2盎司以上。实验发现,在所有情形下锡的重量均增加。通常,增重的量与瓶中空气的失重量相等;空气的失重量的测量方法是:当曲颈瓶嘴打破时进入的新鲜空气量减去曲颈瓶严格密封前、锡最初熔化过程中被驱除的空气的重量。
通过这第一批实验,拉瓦锡证实了锡在密闭容器中煅烧时,容器内的一部分空气消失了,并且,锡会增重,其增加量恰好与空气补给的量相等。他因此推断,这部分空气与锡发生了结合,锡灰就是锡与空气的化合物。在这第一篇论文里,根本就没有提到氧气,也没任何的暗示表明空气是不同弹性流体的混合物。因此,这一部分实验大概就是拉瓦锡在1772年11月递交给科学院秘书的那份记录中提到的实验。
在这篇学术论文的结尾,拉瓦锡说他还用铅做了相同的实验,但他并没有给出任何数值结果,这或许是因为这些结果不像用锡得到的结果那样吸引眼球。熔化铅需要很高的温度,故在曲颈瓶中做铅煅烧实验并不容易,且难以得到理想的实验结果。
拉瓦锡的下一篇学术论文发表在1775年(于1778年出版)的《科学院学术论文集》上,题为《金属煅烧过程中重量增加的原理》。他发现,欲使金属灰还原为原来的金属态,必须使金属灰与木炭一起加热。这样的话,会有大量的碳酸气释出,拉瓦锡确信木炭和金属灰中含有的弹性流体结合了。他将几个玻璃烧瓶浮放在水银上,将铁的氧化物置于烧瓶下,并试着用取火镜将其还原,但是,由于烧瓶中难免会残留空气,这部分会与释出的气体相混,因而他无法确定这种气体的性质。这使他考虑用汞的红色氧化物做实验。他首先在曲颈瓶中将这种物质与木炭粉混合并加热,表明它是一种真正的金属灰。这种含汞物质被还原后释出了大量碳酸气,这些气体被收集到一个倒扣在水槽的玻璃曲颈瓶中,插入的瓶嘴就立在水槽上。汞的红色氧化物一经受热自身就被还原为了金属态(虽然这并非易事),与此同时,有一种气体释出,其性质如下:
(1)在搅拌下它也不会溶于水;
(2)它不会使石灰水发生沉淀;
(3)它不与固态的或挥发性碱结合;
(4)它根本不能降低这些碱的苛性;
(5)在煅烧金属时它会再次起作用;
(6)在加入三分之一的氮气后,它的消失行为与空气类似;
(7)它不具有任何碳酸气的性质,也不像碳酸气那样对动物有致命作用,相反倒像是更为有益于呼吸。蜡烛或是燃烧的物质非但不会因它而熄灭,火苗反而会非常显著地增大。较之在空气中燃烧的情形,它发出的光更强且更清晰。
他表达了这样的观点,认为不加入任何其他物质,单单加热硝石也会得到这样的气体,他的这个观点是基于如下事实:木炭可以引爆硝石并释出大量碳酸气。
因此,拉瓦锡在他的论文中表明了,在金属煅烧过程中可与金属结合的那种气体,是一种较空气助燃性质更好的纯的气体。简而言之,这种气体就是1774年普利斯特里博士已经发现的气体,也就是今天大家熟知的氧气。
这篇论文应该受到批评。普利斯特里在1774年8月已经发现了氧气的存在,并且他在世时也说过,那年秋天他去了巴黎,并在拉瓦锡自己的实验室向他展示了在一根枪管里加热汞的红色氧化物,从而得到氧气的方法,以及这种气体特殊的性质(这些正是拉瓦锡自己在论文里列举的性质)。因此,1774年拉瓦锡无疑已经知晓氧气的存在,他应将他的知识归功于普利斯特里。
拉瓦锡发表这篇论文的日期有一些不确定性。在1775年的《科学院史》中只是记述道:“4月26日,拉瓦锡在科学院重新开会时宣读论文。”这里没有署明年份。但是,它不可能早于1775年,因为这是《学术论文集》出版的年份,并且,从《物理学杂志》可以知道,1775年是拉瓦锡宣读这篇论文的年份。
即使如此,在该论文中通篇都见不到普利斯特里的名字,甚至连表明普利斯特里已经通过加热汞的红色氧化物得到氧气的一丝线索也没有。至此很明显,拉瓦锡在试图引导读者相信他是氧气的发现者。这是因为,在描述了他得到氧气的方法后,他没有就此继续说什么,而是转而开始确定其性质,比如说:“我非常惊讶地发现这种气体在搅拌下也不能结合在水中。”为什么要用“惊讶地”这样的词汇来描述已知的现象?为什么要忽略普利斯特里的名字?我的看法是,虽然拉瓦锡非常清楚氧气在此前已被他人发现,但他要声索发现氧气的优先权,除此而外没有其他解释。
拉瓦锡所做的下一组实验题为《磷的燃烧及燃烧生成的酸的性质》,旨在确证和拓展他的理论,并于1777年发表于《科学院学术论文集》。这组实验的结果非常引人注意。当磷在给定体积的、足量的空气中燃烧时,约五分之一体积的空气消失并与磷结合,剩余那部分空气不能助燃,也不能使动物活命。拉瓦锡将这种气体命名为“劣质空气(mouffette atmospherique)”,并描述了这种气体的若干性质。磷与部分空气结合后消失并被转化为磷酸,这种酸沉积在进行燃烧的烧瓶内壁上,呈白色片状。在该过程中,1格令磷生成2.5格令磷酸。这个实验引出的结论是,空气是两种气体的混合物或化合物,一种气体(氧气)在磷燃烧时被吸收;另一种气体(氮气)与前不同,它不会参与燃烧或者金属煅烧。其实,这些结论已经由舍勒通过类似的实验得出,但拉瓦锡忽略了它们。
在该论文的第二部分,拉瓦锡描述了磷酸的性质,并记述了它与不同的碱所形成的磷酸盐。但是,他的记述是非常不完整的,尤其值得注意的是他对苛性钾和苏打的磷酸盐未加区分,尽管这两种盐的各项性质区别明显。可见,这个部分并不是拉瓦锡擅长的地方。
在接续的一篇论文中,他又进一步发展了反燃素学说。该文发表在1777年的《科学院学术论文集》上,题为《在大气中的空气和可呼吸气中蜡烛的燃烧》。该文值得注意之处是,拉瓦锡在文中第一次提到了普利斯特里发现氧气这件事,但并没用引用他自己的前一篇论文,对他在前文中没有提及他曾从普利斯特里那里得到过信息这件事,也没有表达丝毫歉意。
他开始便说,有必要区分4种不同的气体:①我们生活其中、可呼吸的大气中的空气;②单独便可呼吸的纯气体(氧气),它约占大气中的空气的四分之一,也就是普利斯特里所称的燃素化空气;③氮气,它约占大气中的空气的四分之三,其性质还不为人知;④固体气,他建议(像布奎特做的那样)称其为白垩酸(acide crayevx)。
在该文中,拉瓦锡记述了大量他做过的试验,也即在立于汞上的烧瓶中,让蜡烛在给定体积的空气和氧气中燃烧。通过这些实验他得出一般结论是:空气中的氮气在燃烧过程中没有起到任何作用,起作用的只有体积占空气四分之一(他认为是如此)的氧气;当蜡烛在给定体积的空气中燃烧时,只有五分之二的氧气转化成了碳酸气,还有五分之三的氧气并没有发生转变;但是,当燃烧是在氧气中进行时,绝大多数(几乎所有)的氧化转化为了碳酸气。最后,当磷在空气中燃烧时,它对空气中氧的作用比起一支点着的蜡烛要剧烈得多,它吸收五分之四的氧并将其转化为磷酸。
显然,当此论文写成之际,拉瓦锡的理论几乎已经完备。他认为,空气是三份体积的氮气和一份体积的氧气的混合物,只有氧气才和燃烧与煅烧有关。在这类过程中,部分氧气和燃烧的物质结合,生成的化合物为酸或者金属灰。因此,他可以不必借助燃素而解释燃烧和煅烧过程。但事实上,他依旧有一些难以排除的困难需要面对,这些问题使得他人还不能接受他的观点。其中的一个大问题就是:一些金属溶于稀硫酸或稀盐酸时会产生氢气。通过这种溶解作用,金属转化成金属灰,当这些金属灰在氢气中加热时,它们又被还原成金属状态,而氢气却消失了。当时的化学家对此这一现象的最简单解释是:氢气是燃素;当金属溶解于酸中时,这种燃素被从中驱除出来,留下了金属灰;通过将其与氢气一起加热,燃素再此被吸收而金属灰被还原成金属态。
这一解释是如此简单合理,从而被普遍接受,但拉瓦锡属例外。他认为这种解释似是而非,并不正确,对此他反倒觉得是一件好事。生成的金属灰比原初的金属更重,并且,虽然氢气很轻,但还是具有重量。因此很明显,金属不可能是金属灰和氢气结合的产物。此外,他还通过实验直接说明汞、锡和铅的金属灰就是对应金属与氧的化合物。并且已知,当其他金属灰与木炭共加热时也能被还原成金属态,同时会有碳酸气释出。同样的情形也见诸于汞、锡和铅与木炭共加热的场合。故此显然可以推断,碳酸气就是一种木炭和氧的化合物,因而金属灰就是金属与氧的化合物。
尽管拉瓦锡未能解释这类与氢气的变化和吸收相关的现象,但他有确定性的证据表明那种正统解释是不正确的。因此,他明智地将这个理论的悬而未决的部分留待时间解决。
他的下一篇论文也同样发表在1777年的《科学院学术论文集》上。该文试图对前述课题做进一步阐发,或者至少是阐明了硫酸的组成,这直接开了反燃素说的先声。该文题为《汞在硫酸中的溶解,以及该酸向气态磷酸和可呼吸气体的转化过程》。
拉瓦锡已经证明,硫酸是一种硫和氧的化合物,甚至还表明了如何将酸中含有的氧再次分离出来,并使其以纯态呈现。此时,普利斯特里已经将其通过在小玻璃瓶中加热汞和硫酸混合物制取硫酸气的方法公诸于众,这也正是拉瓦锡在他这篇论文中加以分析的过程。他在曲颈瓶中加入4盎司汞和6盎司浓硫酸的混合物,将瓶颈口插入汞池中,用以收集将要释出的硫酸气。当对瓶的凸起部分加热后,硫酸气大量释出,并有汞的硫酸盐生成。该过程持续进行,直至瓶内的所有液体容物都消失,这以后对盐施以强力加热。开始,一定量的硫酸气释出,最后有一定量氧气释出,汞盐被还原成了金属汞。如此一来,他将硫酸分解成了亚硫酸和氧气。因此结论必然是,亚硫酸和硫酸间的差别,只是前者的含氧量较小。
他在同一时期发表的另一篇论文旨在研究洪贝格的引火物。这种引火物的制法是,将矾土与面粉(或某种富含碳的物质)捏合成饼状,然后将其置于密闭容器中强力加热,直到不产生烟雾而止。众所周知,如此制得的引火物可以自燃,即在接触空气时能自行燃烧。在此没有必要对该文做详细分析,因为尽管那些实验非常细致,但在该文写成之时,人们还不可能对这些现象作出满意的解释。显然,引火物在接触空气或氧气时具有自燃性质,并且,矾土中的苛性钾在木炭和硫的作用下被还原为金属态,生成了少量的钾。一旦起火,则随之产生的热量,足以使引火物中所含的碳和硫燃烧起来。拉瓦锡阐明,在引火物的燃烧中生成了大量的碳酸气。
接着,他又在同一卷《科学院学术论文集》上发表了一篇题为《用硫酸处理军用黄铁矿》的论文,该文对反燃素理论有进一步的阐发,在此值得一提。人们已知,黄铁矿是铁和硫的化合物。有时,这种矿物暴露在空气中而不会发生任何改变,但有时它却会迅速开裂、风化和膨化,并转化为铁的硫酸盐。存在两种黄铁矿,一种是由两个硫原子和一个铁原子组成,一种是由一个铁原子和一个硫原子组成。前者称为铁的二硫酸盐,后者为铁的亚硫酸盐或简称铁的硫酸盐。人们了解到,不同的黄铁矿在空气中表现出的那些自发分解性质,取决于黄铁矿是单一的化合物还是这两种黄铁矿的混合物。
拉瓦锡把一定量可分解的黄铁矿置于玻璃瓶中,他发现,其中的过程正如在空气中进行一样。容器中空气的氧气全部被吸收,只剩下氮气。这样,该变化过程的实质就显而易见:硫与氧气结合转化为硫酸,而铁变成铁的氧化物,但这二者结合后又生成了铁的硫酸盐。但是,如果要阐明该过程的原理还有一些难点。
还是在同一卷即1778年的《科学院学术论文集》上,拉瓦锡又发表了一篇题为《燃烧概论》的论文论述反燃素说。他在该文中确立了空气中唯一可助燃气体是氧气这一论点。物质在空气中燃烧时,一部分氧气消失,并与燃烧的物质结合,生成的化合物,或是一种酸,或是一种金属灰。硫燃烧会生成硫酸,磷燃烧会生成磷酸,木炭燃烧生成碳酸。金属的煅烧过程与燃烧类似,区别主要在于前者更加缓慢。如果煅烧快速发生,它其实就是燃烧。在确立了这些他基于先前论文得出的一般原理之后,他开始考察斯特尔的燃素理论,并表明,没有任何证据可以推断出存在此类原质,不必求助于燃素也能解释前述现象。虽然他的论证如此有力,但没有什么反响。没人愿意放弃早已习惯的燃素理论。
以下简单说一下他的两篇接续的论文。它们发表在1780年的《科学院学术论文集》上,内容和反燃素说并不相关,题目如下:
1)《关于磷酸的不同结合作用:第二篇》;
2)《不经燃烧将磷转化为磷酸的一个特殊过程》。
这个过程具体如下:第一次先将几格令磷投入比重为1.29895的热硝酸中。磷像熔化的蜡一样落入底部,迅速溶解并伴有冒泡。随后再次投入一些磷,持续进行该过程直至磷的用量达到要求。此后,通过蒸馏将残余在混合物中的硝酸蒸尽,如此可得纯磷酸。
迄今为止,拉瓦锡还不能解释与氢气相关的那些异常现象,或者说,因这些异常现象他的理论面临需要回答的紧迫问题。他做过一些尝试,试图发现氢气燃烧后生成了什么特殊物质,但始终没有成功。最终在1783年,他决定就此展开大规模的实验,以便能捕捉到实验中生成的物质到底为何物。然而,查尔斯·布莱格登爵士此时正在巴黎,他告知拉瓦锡,卡文迪什已经做了他正在准备的实验,并阐明氢气燃烧的产物是水。拉瓦锡立即看出了这个实验对建立反燃素说的巨大重要性:如果解释了当金属在酸中溶解时,以及当金属在氢气气氛中被还原且氢气被吸收时氢的演变过程,他就可以轻易地回答所有那些似是而非的对于他的观点的反对意见。因此,他下决心要重复卡文迪什的实验,并且实验要做得小心细致,规模也要足够大,以避免任何不确定性。这个实验是在1783年6月24日由拉瓦锡和拉普拉斯一起进行的,在场的还有勒·罗伊,范德蒙和当时的皇家科学院秘书查尔斯·布莱格登爵士。实验中得到了大量的水,他们发现水是具有如下组成的化合物:
1单位体积氧气
1.91单位体积氢气
拉瓦锡并没有止步于此,很快他又与梅尼埃一起进行了水的分解实验。为此,他们用了一根内充铁丝陶瓷管,并将其在炉窑中加热至红热,之后令水蒸气通过红热的铁丝。如此则蒸汽受热分解,分解的氧与铁丝结合,而氢则穿流而过并在水槽中被收集下来。
虽然以上两个实验都是1783年才做的,并且后一篇直到1784年才在科学院宣读,但是它们都发表在1781年的《科学院学术论文集》上。
不难看出,这个重要发现是如何使得拉瓦锡消除了所有那些对他与氢有关的理论的反对意见。他证实,当锌或铁溶解在稀硫酸中时,水发生了分解,其中的氧与锌或铁结合,并将其转化为氧化物,故而氢气以气态形式逸出。当铁氧化物与氢气共同加热时,氢气与酸中的氧结合生成了水,而铁氧化物被还原为金属铁。在此,笔者将不进一步赘述这些实验,因为事实上,这些实验几乎就是对卡文迪什已有工作的重复,但也正是这一发现,对于反燃素学说的建立,起到了最为关键的作用。因此,普利斯特里及其他燃素说信奉者的伟大目标,应该是反驳水是氧和氢的化合物这一事实。舍勒承认水是氧和氢的化合物。无疑,倘若他在世,他会皈依反燃素说,正像布莱克博士一样。总之,发现水的化合物性质让拉瓦锡的理论战胜了斯特尔的理论。但即使是此时,人们还是反对拉瓦锡的学说。但几年之后,燃素理论的追随者已所剩无几。对拉瓦锡来说,没有什么发现比这个发现更幸运,或者说更值得他自我庆贺一番。
这一发现的影响体现在他的下一篇题为《碳酸气的形成研究》的论文中,该文发表在1781年的《科学院学术论文集》上。他在该文中首次引入了一些新的术语,这表明,他认为他的理论已经完整地建立起来了。他将普利斯特里的燃素化空气或是他自己的纯空气命名为氧气。将布莱克的固定气命名为碳酸气,因为他认为这种气体是碳(纯态的木炭)和氧的化合物。该文旨在确定碳酸气的组成。他做了大量细致的实验,并基于所有这些实验,推断该化合物的组成为:
碳 0.75
氧 1.93
即使今天看来这些数值也接近真实值,现代化学家确定的真实组成为:
碳 0.75
氧 2.00
拉瓦锡的下一篇论文发表在1782年的《科学院学术论文集》上(1785年出版),该文题为《金属在酸中溶解过程概述》,体现出他深刻认识到了水的组成这一发现的重要性。他表明,金属可在酸中溶解,并转化成氧化物,但酸并没有和金属结合,而是和金属氧化物结合。当硝酸是溶剂时,氧化的发生以酸的消解为前提,故酸分解为硝石气和氧气。硝石气释放出来,并可被收集下来,但氧气与金属结合并使其成为氧化物。他以汞在硝酸中的溶解说明这一点。他收集了该过程产生的硝石气,然后蒸干溶液,并持续用火加热,直至汞转化为红色氧化物。再继续用火加热,红色氧化物被还原,将释出的氧气收集并计量。实验表明,将收集的氧气和氮气混合后,所得混合物的量正好是该过程所消耗硝酸的量。他也做了类似的铁溶于硝酸的实验,其间用火加热直至铁充分反应,最终获得了黑色的铁氧化物。
当时人们知道,许多金属能溶解在酸中,如向溶液中插入某种其他金属板时,溶解的金属又能沉淀出来。也就是部分新加入的金属溶解了下来,置换出了原本溶解的金属。例如,将一个铁片插入铜溶解在硫酸中形成的中性溶液,则铜会以金属态沉积,部分铁会溶解并与酸(而不是铜)结合。但是,铜在溶液中时是氧化物态,沉积下来时是金属态。铁初为金属态,溶解后成为氧化物态。由此显然,在这类沉积过程中,氧改变了位置,也即离开铜而处于与铁结合的状态。因此,如果我们可以精确确定铜的沉积量以及同时溶解的铁的量,那么我们就可以得出与同等量氧结合的每种金属的相对量。例如,3.5单位重量的铁在溶解时使得4单位重量的铜沉积下来,因此可知,为将这两种金属转化为可在溶液中存在的氧化物(也即它们各自的黑色氧化物),3.5单位重量的铁所需的氧量和4单位重量的铜所需的氧量是一样的。
为确定不同金属中燃素的含量,贝格曼已经做过一组实验,考察了在酸溶液中一种金属使得另一种给定重量的金属沉积下来所需的相对用量。当时人们认为,金属是金属灰与燃素的化合物。当金属溶解在酸中时,它转化成了金属灰并与燃素分离。当加入另一种金属时,这种金属成为了金属灰,而先前溶解的金属以金属态沉积下来。因此,沉积中的金属是在与燃素结合。显然,如果确定了这两种沉积和溶解的金属的量,就可以确定燃素在每种金属中的相对含量。拉瓦锡意识到,贝格曼的那些实验正好是在确定不同氧化物中氧的相对量。为了证实这一点,在一篇刊印在1782年《科学院学术论文集》的论文中,他细致分析了贝格曼的实验。但是,因为贝格曼的实验并未精确到足以说明问题,笔者在此不再赘述。确实,这类实验方法本身并未精确到足以说明拉瓦锡关心的问题,这是因为,金属的互沉积是电化学现象,沉积的金属是沉积和被沉积金属的合金,鲜少是纯的,并且,对易于氧化的金属(如锡和铜),要将其干燥出来,而又不使其在细小的分划状态下不吸收氧非常困难。故此,拉瓦锡给出的那张金属氧化物组成表存在很大缺陷,因而也不值得抄录于此。
同样的评语也适用拉瓦锡给出的那张氧亲和力表,该表刊印于同一年的《科学院学术论文集》上。他的数据存在严重缺陷,因他在这方面知识的局限性,他没有能力以应有的精度编制这种表。我会在后续章节中再次论及这个专题。
在同一卷《科学院学术论文集》上,不倦的拉瓦锡还发表了一篇论文,旨在确定与铁结合的氧的量。他的实验方法是让铁在氧气中燃烧。人们已知,铁丝在氧气中燃烧时发出耀眼的光亮,并且氧化物在热作用下熔化,形成一种黑色、脆性的物质,它多少带有金属光泽。他用这种方法燃烧了145.6格令铁,并发现,燃烧后的重量为192格令,并有97立方英寸氧气被吸收。这个实验表明,铁在氧气中燃烧时,生成的氧化物为如下组成的化合物:
铁 3.5
氧 1.11
这个数据比较接近真实。现在知道,铁在氧气中燃烧时生成的铁氧化物中的氧含量非常接近,有时其组成为:
铁 3.5
氧 1.33
有时其组成非常接近于:
铁 3.5
氧 1
或许其组成就介于上述两极限值之间。后一组成是我们所说铁的亚氧化物或铁的黑色氧化物;前一个组成是一种非常富产的铁矿(得名磁铁矿)的组成。
拉瓦锡清楚知道,铁可以比铁的中间氧化物结合更多的氧。确实,他对铁的亚氧化物的分析结果就接近真实。但是,我们没有理由相信他知道铁只能形成两种氧化物,其他中间态氧化物是不可能存在的。这一点是由蒲鲁斯特首先阐明的。
笔者认为,在此没有必要详述拉瓦锡发表在1783年《科学院学术论文集》上的两篇论文,因为这两篇论文对他以往的工作几乎没有什么增进。在第一篇中,他描述了他做的硫和磷的燃烧实验,并确定了与这两者结合的氧量,但其中报道的结果都是在先前的论文中说过的,只有他的一条评述让人看上去有些新意:这些物质燃烧时释出的热没有可感的重量。
另一篇论文《论燃素》是一篇非常精致的论文,但其内容都是他先前学术论文中已有的,了无新意。正是因为化学家太过执着于燃素说,他们的偏见如此深重,他们拒斥观念改变的认知如此顽固,拉瓦锡才发现有必要把这些相同的事实一而再再而三地以各个层面展示在他们的面前。同他在先前的论文中所作的那样,他在该文中重申了他的燃烧理论。他还不吝篇幅,考察了斯特尔的燃素理论并反驳了它。
在1784年的《科学院学术论文集》上,拉瓦锡发表了有关酒精、油和其他可燃物燃烧的一组精细的实验,该文开启了植物分析的先河,并奠定了这个化学中最为困难分支的进一步研究的基础。他表明,在酒精燃烧过程中,氧与酒精结合,酒精发生分解并转化成水和碳酸气。基于这些实验他推断,酒精的组成只是碳、氢和氧,除此无它。实验的结论是,他采用的酒精为如下组成的化合物:
碳 2629.5
氢 725.5
水 5861
从这些实验提取结果并没有意义,因为拉瓦锡没有提到酒精的比重是多少。当然,我们不能说有多少水仅与酒精结合,又有多少成为酒精的组分。碳氢之间的比例值大体接近真实,但也只是近似而已。
他通过实验说明,橄榄油也是一种碳氢的化合物,蜂蜜也是,但是组成的比例不同。
这项研究并没有就此停止,他的观点也有进一步拓展,这体现在题为《论水中动植物体的分解》的论文中,该文刊印在1786年的《科学院学术论文集》上。他开始便叙述到,木炭曝露于强热下会释出痕量碳酸气和痕量易燃气体,此后不论将所处的温度提高到何种程度,都没有什么东西释出。但是,如果此前的木炭与空气再接触一段时间后加热,它会再次释出痕量碳酸气和痕量易燃气体,如此反复可使木炭全部消失。这里的原因在于,木炭吸收了空气中的水,故其中存在少量的湿气。当木炭受热时,水分解并转化为碳酸气和易燃气体。当将植物放在曲颈瓶中加热时,植物所含水也经历类似的分解过程,植物中的碳组分与氧结合并生成碳酸气,而水的另一个组分氢也与一定量的碳结合生成了一种气体。因此,动物或植物开始蒸馏时所得物质,并非以其可参与后续反应的形态存在,但因植物中水、糖分和黏液等物质所含组分间的相互作用,复分解过程就开始发生。从植物中蒸馏提取的油分、酸质等并非原本就存在其中,而是在加热的促进作用下,组分间的相互作用使然。这些观点非常新颖,并且完全正确,为人们认识植物的性质及其蒸馏产物带来了新的视角。该研究表明了化学家所尝试的那些植物成分分析方法——只是简单地将其蒸馏——的实用性,同时也表明了要从这些蒸馏结果得出有关植物组分的结论时可能产生的误判(有关植物基质组分的判断更是如此)。因此,当蒸馏一种植物时我们得到了水、油、醋酸、碳酸气和矿坑气,但我们不能因此说这些物质本身存在于这种植物中,只能说植物含有碳、氢和氧,它们的比例正好促成在分解中生成了前述那些物质。
由于硝酸对金属的作用方式与硫酸和盐酸有很大不同,并且较之其他酸它是一种更好的溶剂,因此,确切了解其组成对于完成反燃素理论具有非常大的重要性。虽然拉瓦锡并没有成功做到这一点,但是他至少取得了一些进展,使得他能够比较清楚地解释这个当时人们已知的现象,并回答因硝酸对金属的溶解性所带来的对反燃素说的所有诘难。他就此所写的第一篇论文发表在1776年的《科学院学术论文集》上。他将一定量的硝酸和汞置于长颈曲颈瓶中,并将其插入水槽,伴随泡腾有大量气体生成,气体被收集在集气瓶中。继续加热溶解的水银,直至将所有液体物质都驱入集气瓶中,最终只剩下黄色的固体盐。此时再次将曲颈瓶插入水槽并加热固体盐,直至其中所含硝酸分解,残余物仅有汞的红色氧化物。在此后一过程中收集到的气体更多。在汞溶解以及盐分解过程中,收集到的气体均为硝石气。此时,继续加热汞红色氧化物会有大量氧气生成,而氧化汞则被还原为金属态,其量正与开始时的重量一样。因此显然,硝石气和氧气并不是来源于汞而是来源于硝酸,是硝酸分解生成了硝石气和氧气。硝石气以气态释出时,氧还与金属结合着。
这些实验清楚表明,硝酸是一种硝石气和氧的化合物。拉瓦锡并没有完全弄清楚硝石气的性质,但他的这项研究使得他能够解释硝酸对金属的作用。例如,硝酸能溶解铜或汞,酸中的氧与金属结合,并转化为氧化物,硝酸的另一组分氮以气体的形式从中释出。而氧化物与其他部分酸结合并被溶解,但酸并不发生分解。
普利斯特里发现,当硝石气和氧气以一定的比例混合时,它们会迅疾结合并转化为硝酸。如这种混合气与水接触,其体积会迅速减小,这是因为其中的硝石气失去了弹性并被水吸收。当硝石气与含氧气的空气混合时,则空气中含氧量愈大混合物体积的减少越大。这使普利斯特想到,用硝石气测定普通空气的纯度。他测定的是等体积混合的硝石气和空气。混合气体积减少得越多,则所测空气含有的氧的比例越大。这种方法很快被化学家和物理学家采用,但实验方法还有待统一,结果上的很大差异也有待解决。拉瓦锡发表在1782年《科学院学术论文集》上的论文致力于改进该方法,但他的方法并没有如愿做到这一点。是卡文迪什第一次提出了一种用硝石气测试空气的精确方法,他还表明空气中氧气和氮气的比例是不变的。
拉瓦锡在他的研究过程中已经证明了二氧化碳是碳和氧的化合物,硫酸是硫和氧的化合物,磷酸是磷和氧的化合物,硝酸是硝石气和氧的化合物。碳、硫、磷和硝石气在解离时均不具有酸的性质,一旦与氧结合,它们就获得了酸的性质。他进而观察到,在他那个时期已知的所有经分解形成的酸均含氧,这些酸一旦失去氧也就没有了酸性。这些事实使他得出结论:氧是所有酸的一种关键组分,它是赋予酸性的一种原质或酸化原质。这也是他用xygen命名它的原因[4]。他在1778年的《科学院学术论文集》上的论文中充分发展了这些观点,该文题为《酸的性质以及酸的组成原质概论》。当该文发表时,拉瓦锡的观点已极富说服力。这些观点渐渐被化学家普遍接受,并在多年来被视作是被普遍接受学说的一部分。但氯的性质以及继之一些与碘、溴和氰相关现象的发现均表明,他的观点是不正确的:有许多强酸并不含氧,没有一种物质可以恰当地被冠之以“酸化原质”之名。后面在论及一些更为现代的发现时,我会再次谈到这个问题。
以上笔者用许多篇幅记述了拉瓦锡所作的贡献,但他的成就还不止于此。还有他的两篇论文值得关注,它们对于认识活体的一些重要功能具有极大的启发性,这也就是我要说到的关于呼吸和发汗作用的实验。
人们已知,当将一只动物封闭在一定体积的空气中时,一段时间过后它会窒息而死,因为此时的气体已经不能呼吸。如另一只动物处在这样的气体环境中便会立即死亡。普利斯特里在这方面做了一些相关研究并表明,经动物呼吸过一段时间后的气体具有使石灰水变浑浊的性质,因此这样的气体含碳酸气。他认为,呼吸过程与金属煅烧或可燃物燃烧过程相似。在他看来,在这两种过程中均有燃素释出,燃素与空气结合并将其转化为燃素化空气。普利斯特里发现,如果植物在已不适合动物在其中呼吸和生存的空气中生长一段时间,那么此时的空气就不再会使一支蜡烛熄灭,并可使动物呼吸自如。据此他得出结论:由于动物的呼吸空气脱除了燃素,因为植物的生长空气被燃素化;对前者而言空气失去燃素,对后者而言空气获得燃素。
此时,拉瓦锡已经成功表明空气是氧和氮的混合物,只有氧与煅烧和燃烧过程有关,其间氧被煅烧和燃烧中的物质吸收并相互结合,因此他自然要从动物的呼吸作用中导出类似的结论。为此,他做了相关实验并将结果发表在1777年的《科学院学术论文集》上。据此得出的结论如下:
1)在大气空气中唯一对呼吸有作用的是氧气,氮气可随氧气被肺吸入但还会原样不变排出。
2)然而,氧气会随着呼吸逐渐转化为碳酸气,但空气中的氧部分转化为碳酸气后它就不适宜呼吸。
3)因此,呼吸过程与煅烧类似。当呼吸后的空气不再足以维持生命,如将其中的碳酸气用石灰(或苛性碱)水加以吸收,则就其性质而言,残余的氮与空气用于煅烧时烧尽后残余的气体相同。
在此第一篇论文中拉瓦锡没有进一步建立一般原理,但他随后做了实验,以期精确确定空气在呼吸过程中的变化量,并且致力于建立一个准确的有关呼吸作用的理论。后面我在述及一些较为现代的有关呼吸作用的实验时,我会再次谈到这个问题。
拉瓦锡做发汗作用的实验时,正是法国大革命的狂热时期,罗伯斯庇尔也已篡得最高权位,人们所思所想就是摧毁这个国家所有的文明和科学印记。在他被投入监狱时,这些实验还没有做完。尽管他曾请求缓期一些时间执行死刑,以期能把实验结果写成一个说明文件,但却被野蛮拒绝,因此他没有留下任何记述。但是,他做这些实验的助手塞金有幸逃过那段恐怖统治的残酷时期,并在后来将这些结果写成了一份报告,这才使得化学家和生理学家还能够看到它们。
塞金常常就是实验的对象。拿一个漆过的、严格密封的丝质袋子,塞金就被包裹在里面,只留口部的一个缝隙可供呼吸。袋子口部的缝合处四周用一种松节油和沥青的混合物准确粘合。因此,除了从肺部呼吸出来的气体,身体的所有散发物都留在了袋子里。实验开始时先将自己在一个精密的天平上称重,人在袋子里呆了一段时间后再次称重,如此经呼吸失去的物质的量就可加以确定。在没有袋子包裹时,先将自己称重,经过与前同样的时间后再次称重,如此一来他就确定了呼吸和发汗同时作用下的失重。这第二次实验的失重减去第一次实验测得的失重就是因皮肤毛孔发汗所致的失重量。以下是实验得到的结果:
1)每分钟发汗量最大为26.25金衡制格令,最小为9格令,相应的均值为每分钟17.63格令,或每24小时52.89盎司。
2)喝水会促进出汗,而吃固体食物不会。
3)就餐后发汗量处于最小值,而在消化时处于最大值。
以上这些就是对拉瓦锡化学研究的一个简要叙述。如果我们考虑到,如此大量的实验以及众多的学术论文都是在短短的二十年里完成或写成,我们就能体会到这位杰出的科学家充满了多么令人难以置信的活力,了解他对于自己独特观点的那种固守和坚持,也看到他在自己的所有论文中都有意保持的那种良好的学术心态。在自己的观点不仅不被支持而在实际上是招致了当时所有化学家的一致反对的情形下,他的这种心态或许是他能采取的最明智的办法。与氢的释出以及吸收相关的那些问题是燃素说学者的最后堡垒。但卡文迪什博士的发现(水是氢和氧的化合物)是对斯特尔学说的致命一击。这一发现马上就被确立,并且在1785年,贝托莱宣布他是拉瓦锡理论的信徒。贝托莱是科学院院士,他很快就获得了日后的显赫地位。很快,佛克罗伊也紧随其后。他也是科学院院士,并且继马凯之后成为皇家植物园的化学教授。
佛克罗伊完全感觉到了当时的爱国主义激情,那时法国科学界几乎每个人都受到这种爱国主义的激发,爱国主义也成为新观点畅行无阻的通行证。他将拉瓦锡的理论命名为“法国化学”。拉瓦锡对这个名称不大满意,因为在他看来,这剥夺了他应享的功绩。但是,至少在法国,再没有其他什么能够像这个名称这样能使这些新观点畅行无阻。马上,拉瓦锡的观点成为举国的焦点,那些依旧坚持旧观点的人受到斥责,并被诬蔑为法国荣耀的敌人。依旧坚持燃素说的杰出人士中包括居顿·德莫沃,他是勃艮第地区的一位贵族,作为一名律师受过良好教育,在第戎议会也是一个显赫的人物。他充满热情地推进化学的发展,并且当时是《方法论百科全书》化学部分的主编。在这本百科全书化学部分的前半卷,他充满热情并且巧妙地支持燃素说,反对拉瓦锡的学说。如此看来,说服德莫沃让他认为自己的观点是不对的,并且让他皈依反燃素说的意义非同小可,因为他的反对倒像是一个政治谋略而不是一个哲学质疑。
因此,德莫沃受邀到了巴黎,拉瓦锡轻易就成功说服德莫沃接受了他的理论。我们不知道他用了什么方法,无非是友好的交谈以及重复一些必要的实验。对像德莫沃这样谙熟这个课题并且思维灵活多变的人,这些也就足够了。因此,在百科全书化学部分的后半部分,德莫沃就宣布改变观点并给出了如此做的理由。
当时使用的化学术语来源于医药化学家,使用非常不便并且词义不明,甚至显得荒唐。在化学发展的早期,化学家还能安于使用这些术语。但在后来,当新物质被大量发现,旧名称不极尽调整就不适用于新的物质,而且,当时使用的化学术语非常缺乏系统性,这对一个人的记忆力是一个非常大的考验。人们普遍认识到了这些令人棘手的拦路虎,并做了各种尝试以期消除它们。例如,贝格曼就采用拉丁语构造了一套主要用于盐的新术语。布莱克博士也做了同样的工作,他的术语优雅简洁,并且在某些方面优于最终采用的那些术语。但是由于他的懒散和淡薄名誉,他只是满足于将这些术语列在表中并将其在课堂上展示。德莫沃也构造了盐的新术语并在1783年发表,贝格曼似乎看过并认可这套术语。
旧的化学术语就其词义所及与燃素理论完全相适应,以致当拉瓦锡应用这些术语阐释他的观点时都感觉难以说得清楚。确实,如果他不发明并采用一些新的名词的话,他就难以向读者传达他的观点。有鉴于此,并且意识到配上一种新的语言对于宣传自己的观点也是一种优势,因此拉瓦锡自然也就接受了德莫沃的劝说,并与他一起构造日后被反燃素学家(这是他们的自称)独家使用的一套新术语。为了达到这一目的,他们还联合了贝托莱和佛克罗伊。我们不知道他们每个人在此项重要工作中的分工,但确定无疑的是,那些普通名词,以及用于简单物质的名称,只要是新的就是拉瓦锡编制的,因为在这套新术语集编制出来前,它们就在拉瓦锡的著述中被大量使用了。从命名的方式显而易见,那些与盐有关的名词出自德莫沃,因为它们与他四年发表的盐的术语鲜少差别。
1787年,拉瓦锡和他的合作者发表了这套新术语集,自此以后,他们就将其用于自己的所有著述中。他们感到非常有必要出版一本定期出版物,以便在上面记录并宣传他们的观点,于是创办了《化学年刊》,以与《物理学杂志》相抗衡,该杂志的主编德曼瑞终其一生都是燃素说的忠实信徒。尽管人们对这套新术语有偏见甚至反对意见,但它很快就传遍整个欧洲,并成为化学家的通用语言。在它出现9年后也即1796年,当我在爱丁堡大学上化学课时,不仅学生普遍使用这套新术语,化学教授布莱克博士也使用它。我很确定的是,他在几年前就把它引入到了他的讲座中。这种新的化学语言能被如此快地使用,无疑应归因于两个客观因素。首先,旧化学命名法存在语义模糊、文辞粗俗的缺点,但自拉瓦锡以来,化学已取得长足的进步,以致就像斯特尔命名法已不适用一样,连拉瓦锡自己的命名法也几乎是词不达意。而较之旧命名法,新命名法一出现就显出很大优越性,因此立即被一部分科学研究者认可。正是这些研究者最有可能摆脱偏见,并在若干年里成为化学研究队伍中的多数群体。第二个客观因素是拉瓦锡的理论优于斯特尔的理论。虽然随后科学的进步也否定了拉瓦锡观点中许多站不住脚的论点,但较之斯特尔的学说,他的学说的优越性显而易见。他引入的研究自然的模式堪称典范,且对推动化学进步是如此适宜,因此,任何不持偏见,并且在这两种学说间摇摆不定的人都会毫不犹豫选择拉瓦锡的理论。故此,各国的所有年轻化学家都普遍接受了他的理论,与此同时,他们也开始偏好新命名法,因为只有新命名法才能解释清楚这种新的理论。
当新命名法出版之时,欧洲只有三个国家被认为是一流的化学培育地:法国、德国和大不列颠。由于瑞典刚刚失去两位伟大的化学家——贝格曼和舍勒,因此瑞典不得不退出此列。在法国,新化学成为一时的潮流,几乎举国都倒向了这一边。终生坚信燃素说的马凯此时已经过世。莫内也接近其多产学术生涯的终点。鲍默仍固守老观念但已是风烛残年,并且,他的化学技术从来就不精确,较之拉瓦锡和他的朋友们的更为细致的研究黯然失色。德曼瑞一直秉持燃素说,他有一定能力并且非常坦诚和正直,还是《物理学杂志》的主编,该刊在当时是一本流行并且普及的科学刊物。但他的脾气秉性与他的同胞格格不入,或者说与同时代的人大相径庭。结果,他被巴黎的学术圈排除在外,不论他如何极力地甚至是言辞激烈地表达他的观点都没人理会。确实,虽然一般说来他的观点并不正确,并且他在表达时也没有顾及任何体面,但这非但没有伤及他的对手,反倒是帮了对手的大忙。拉瓦锡和他的朋友们似乎也看出了这一点,因为他们从未回应他的攻击,甚至都懒得看。因此,在新的命名法出版后,法国可以说都站在了反燃素说一边。
然而,德国的情形却很不相同。出于民族偏见,德国人自然站在了他们的同胞斯特尔一边,要是他的理论错了那么他的名声就会受到实质性的伤害。这也就是几位德国化学家充满热情支持燃素说的理由,而且在若干年里,在德国,秉持斯特尔学说的老化学家和接受拉瓦锡理论的年轻化学家之间还有过一段争论。当时,格伦是一个化学杂志的主编,他极其受人看重,并且作为化学家享有盛名。他发现,很难为斯特尔最初建立的理论进行辩护,因此引入了一个修正的燃素说新版本,试图以此维护燃素说,并反对反燃素说。随着格伦和威格雷普(燃素说的盟主)的去世,反燃素说的障碍消除了,并迅速占领了德国所有的大学和科学期刊。克拉普罗特是德国最杰出的化学家,或许也是当时欧洲最杰出的化学家。他是柏林的化学教授,对于分析化学的影响无人能比。在1792年,作为柏林科学院的院士,他向科学院建议,由他在院士们面前重复所有必要的实验,以便由院士们来确定这两个理论孰对孰错。这一建议得到了采纳。所有的基础实验都由克拉普罗特重做,并以最大的细心保证实验精度。结果是,克拉普罗特和科学院都彻底相信拉瓦锡的理论是正确的理论。因此,1792年,柏林科学院也站在了反燃素说一边,并且,由于柏林通常是德国化学的中心,因此该学术团体的决定,必然对这个新理论,在这个幅员广阔的国家的传播起到强力的加速作用。
在大不列颠,人们已对新理论中有关气态物质的部分进行了研究。布莱克博士开始的研究被卡文迪什先生以无人能比的精度完成了,普利斯特里也已报道了许多新的气态物质(但这并未受到化学家的注意)。较之其他国家的化学家,英国化学家在揭示拉瓦锡理论赖以建立的那些事实方面贡献最多,有鉴于此,他们自然也应该更快地接受这个新理论,但事实并非完全如此。确实,布莱克博士以他特有的公正态度马上接受了新理论,甚至采用了新的命名法。但是,卡文迪什先生重构了燃素说并发表了一篇在当时是无法反驳的抗辩文章。法国化学家对此倒是大度,并没有针锋相对。自此以后,卡文迪什先生彻底放弃了化学研究,并且从来也不承认自己信奉新的学说。
普利斯特里后来一直热心倡导燃素说,并在约19世纪初发表了他所称的反驳反燃素理论的论文。但是,尽管普利斯特里作为一个发现者和天才人物成就非凡,但他从未能做出一项化学分析工作,故严格说来他不是一名化学家。例如,在他著名的水分解实验中,他制得一种蓝色液体,他不得不求助于凯尔先生以确定其性质,是凯尔先生告诉他这是铜的硝酸盐。此外,虽然普利斯特里为人诚实正直,但他下结论时过于草率,对一个问题不加深思就形成观点,因此他的化学理论几乎都是错误的,有时甚至是荒诞的。
柯万因其《矿物学》一书以及盐类组成实验而大名鼎鼎,他当仁不让地出来反驳反燃素理论,并就此出版了《论燃素和酸的组成》书。在该书中,他所持的观点是一直被当时许多杰出化学家普遍接受的观点,即燃素就是我们现在所说的氢,在他那时称为轻质不可燃气体。自然,柯万要证明每种可燃物质和金属都含有氢组分,在每一燃烧和煅烧过程中,氢都会逸出。另一方面,金属灰被还原为金属态时,氢就被吸收。该书分为13个章节,第一章依据当时已有的最佳数据论述了气体,第二章有关酸的组成和水的组成与分解,第三章有关硫酸,第四章硝酸,第五章盐酸,第六章王水,第七章磷酸,第八章草酸,第九章煅烧和还原以及固定气的形成,第十章金属的溶解,第十一章金属的相互沉淀,第十二章铁和钢的性质,第十三章以做结论的方式总结了全文的论证。
在该书中,柯万先生承认拉瓦锡理论在下述方面的真理性:在燃烧和煅烧中,氧与燃烧或煅烧中的物质发生结合;水是氧和氢的化合物。作为一个正直的人,柯万先生自然会有这样的认同,但是这也使得他的整个论证——氢和燃素的同一性以及氢存在于所有燃烧物质中——失去了说服力。柯万的书成了法国化学家的把柄,给了他们表明新观点优于旧观念的绝好机会。柯万在这方面的观点也是贝格曼和舍勒秉持的观点,而且确实是还在固守燃素说的那部分杰出化学家的观点。因此,能将柯万的观点驳倒是对燃素说的致命一击,惟此,反燃素理论才能从此立于不可动摇的基础之上。
于是,柯万关于燃素的著作被翻译成法语在巴黎出版。在该书每个章节的末尾都附有某位法国化学家对他的论证的评论和反驳意见,这些人现在已联合起来支持反燃素理论。拉瓦锡评论和反驳了该书的引言和第二、三、十一章,贝托莱负责第四、五和六章,德莫沃负责第七和第十三章,佛克罗伊针对第八、九和十章,蒙热则批驳了有关铁和钢的第十二章。这些反驳举止文雅但却非常有力,完全收到了预期的效果。柯万先生出于正直和大度(可惜这种例子并不多见)摒弃了自己的观点和燃素说,并接受了对手的反燃素学说。但是,因为年事已高,并且他所习惯的那套实验研究模式也发生了变化,于是他彻底退出了实验科学研究,转而把暮年的精力放在了形而上学、逻辑及道德研究方面。
因此,在1790年之后未久,英国的化学界处在一个过渡时期。几乎所有的英国老化学家都已放弃了化学研究,或是被对手更为优越的方法逐出了这个领域。奥斯汀博士和皮尔森博士也许属于例外。他们确实对化学的进步做出过一些贡献,但他们站在了反燃素说的一边。克劳福德博士在热学方面贡献很大,但这个时候他因投资的一所房子破产而处于绝望的境地。这种绝境吞噬着他生来就病态敏感的心灵,并将这位受人称赞和杰出的人物引向了他人生的终点。希金斯博士已经是一个有名望的实验家和教师,但他曾与普利斯特里有过学术争论,并且声索一些本不属于他的发现,因而退出了化学领域。布莱克博士疾病缠身,卡文迪什先生放弃了化学研究,普利斯特里在神学和政治的强力打压下被迫逃亡他国。他到了美国以后,在实验方面做得很少。设若他还呆在英国,这对他也只有坏处而不会有什么好处。尽管普利斯特里自己最终没有建立一个能够像牛顿理论那样颠扑不破的持久的理论框架,而只是建立了一个需要经不断检验才能不断坚实和稳固的理论框架,但是他将作为一位开拓者受到人们的称赞,也因如此,他对化学所经历的变革的贡献比任何人都大。伯明翰的凯尔有着雄辩的口才及一个燃素说信徒应有的所有化学知识。1789年,他试图出版一本化学词典来遏制这股新学说潮流,他要在书中充分讨论所有有争议的观点,并对反燃素理论进行考察和反驳。这本书只出版了第一部分,薄薄的只有208页(四开本,一卷),并且只述及了与酸相关的内容。因为发现这本书的销量不如人意,或许也已料到驳倒反燃素说殊非易事,甚至是无望之举,于是他选择放弃,并彻底退出了化学研究。
以下,有必要介绍一些拥护并帮助拉瓦锡建立他的学说的杰出的法国化学家。
贝托莱1748年12月9日出生于萨瓦的塔了若,此地位于安纳西附近。他在尚贝里完成了中小学教育,随后在都灵大学学习。该大学久负盛名,曾有许多杰出的科学家在此学习。他在这所大学攻读医学,在获得学位后他到了巴黎,这里注定会成为他实现梦想和追求的地方。
在巴黎,他举目无亲,身上连一封推荐信也没有。但他知道,当时非常有名的执业医生特朗琴先生在巴黎,他是他日内瓦的亲戚,他觉得特朗琴会把他当同乡来看待。怀着这一丝线索他前去拜见特朗琴,令人惊奇的是两人一见如故,并且迅速结下了深厚的友谊。特朗琴对这个年轻的“门徒”很看重,并马上举荐他做了奥尔良公爵的常规药剂师。这位公爵的父亲在法国大革命时曾是一位大名鼎鼎的人物,几乎成了自由的代名词。在这样的条件下,贝托莱致力于化学研究,并很快因其化学论文而成名。
1781年,他被选为巴黎科学院的院士,他的竞争者之一是佛克罗伊。无疑,贝托莱是因为奥尔良公爵的影响而赢得了评选。1784年,他又与佛克罗伊先生竞争皇家植物园的化学教授职位,以弥补马凯去世留下的空缺。这一职位的任命权掌握在蒲丰手中,据说,支持贝托莱的奥尔良公爵没有给足蒲丰面子,蒲丰觉得虚荣心受了伤害,于是把这一职位给了佛克罗伊先生。这是一个值得庆幸的决定,因为佛克罗伊生性非常活泼,演讲雄辩快捷,这非常适合巴黎的听众。很快,皇家植物园的化学课堂就出了名,吸引了大批慕名前来的听众。
但是,凭借奥尔良公爵的影响力,贝托莱完全可以得到马凯曾任的另一个职位,那就是印染工艺政府代表兼总监。贝托莱正是在这个职位上自然转向了印染领域,这也促成他后来出版了一本关于印染的书。在当时,该书是这方面的一部杰作,较之此前已有的其他著述,该书中给出了一种更好的印染理论,并更为系统完整地记述了这门技艺的实践部分。自贝托莱的书出版以来,印染和棉布印花技艺得到了大大改进。如果除去班克罗夫特关于永久印染的著作,那么可以说自那以后,在这方面就再没有什么重要的著述出版。当今我们对一部好的印染著作的渴求与贝托莱那个时代是一样的。
1785年,贝托莱在科学院的一次会议上宣布他是拉瓦锡反燃素学说的信徒。但有一点他表示不认同,这个不同后来也一直没有消除:贝托莱不认为氧是酸性原质,相反,他认为酸根本就不含氧。他举了硫化氢的例子:它具有酸的性质,可使植物的绿色变红,能和碱结合并使其中和,但它是一种硫和氢的化合物,根本不含氧。现代化学证明贝托莱是对的,氧本身不是酸性原质。
在法国大革命爆发、影响遍及世界的时期,贝托莱并未中断他的研究,并获得了极高的声誉。在此,相关的历史细节不属本书讨论的范围,只是需要注意的是,那时所有欧洲的大国都联合起来进攻法国,并且有集结在科布伦茨的法国移民组成的勇猛军队助阵。奥地利和普鲁士的军队从陆地围攻,英国舰队从海上包围,法国和其他国家的所有联系因此被切断了,法国一时陷入需要自力更生的境地。以前,法国的硝石、铁及其他战争物资都靠进口,但现在供应中断了。如此一来,法国失去了所有的物资来源,因而可能会屈从于敌手强加的任何条款。当此之时,国家寻求科学家的帮助并很快得到回应。贝托莱和蒙热尤其活跃,他们的努力、智慧和热情使法国免于被摧垮。贝托莱走遍了法国,提出了从土壤中萃取并提纯硝石的方法。法国各地迅速建立了硝石工厂,硝石制造的火药生产量极大,其火力也非同寻常。他甚至还尝试制造比这种旧火药有更大威力的新火药,但发现用苛性钾的氯化盐取代硝石所制造的火药的威力太过强大,难以安全生产。
国家也急需炮弹、步枪和军刀等武器,但同样供不应求,于是建立了一个由贝托莱和蒙热领导的由科学家组成的委员会。他们提出的熔炼铁并将其转化为钢的方法迅速传播开来,无数生产这些不可或缺军用品的制造厂如雨后春笋般在法国各地建立了起来。
这是贝托莱一生中最重要的时期。正是凭借他的热情、活力、睿智和忠诚,法国政府才免于被外国军队推翻。然而,贝托莱的道德品质也并不比他的其他品质逊色。在恐怖统治时期,在热月9日前不久,为了制造借口以铲除那些憎恶罗伯斯庇尔和他的同伙的人们,当局要实施一项策划好的密谋。有一次,公共安全委员在开会时收到一份紧急通知,说是刚发现了一个针对士兵的阴谋,要在他们交战前就要分发的白兰地酒中下毒。据说医院里的病人们尝了这种白兰地酒后全都中毒身亡。当局立即签发命令,逮捕了先前已上了死刑名单的那些人。有一些这种白兰地酒也被送到了贝托莱那里进行检测,同时他也被告知,罗伯斯庇尔想要实施一个秘密计划,任何与他为敌的人都必有一死。贝托莱分析完毕后,写了一份结果报告,其中还以书面形式附上了他的解释性意见。他以最平直的语言陈述道,白兰地酒中没有混入任何物质,只是在兑水稀释时带入了水中悬浮的石质小颗粒,这种杂物可经过滤去除。这份报告打乱了公共安全委员会的计划。他们把贝托莱找来,让他相信是分析有误,还劝说他更改结果。当看到贝托莱不为所动,罗伯斯庇尔吼道:“什么,先生,你敢说这浑酒里没毒?”贝托莱随即在他面前过滤了一杯白兰地酒并将其喝下。“够胆大,先生,敢喝下这杯酒。”凶狠的委员会主席大叫道。“当我在那份报告上签下自己的名字时,胆子比这还要大。”贝托莱回应道。毫无疑问,他会为他无畏的正直受到惩罚甚至付出生命代价,但幸运的是,公共安全委员会在当时还用得着他。
1792年,贝托莱被任命为造币厂的专员之一,对该厂的工艺做了重大改进。1794年,他被委任为农艺委员会的委员,并在同一年担任了工艺专科学校以及师范学校的化学教授。但是他的思维习惯不太适合当一位公众教师。他过于看重听众知识的广博程度,因而也就不注意充分讲解基本细节。在面对全新的课题时,他的学生无法理解他那形而上学式的专题讨论,因此,他不是在激发学生对化学的热爱,而是在带给他们疲倦和厌学。
1795年,学会计划组织一次在全法国招贤纳士的活动,贝托莱起了主要的带头作用。从学院的记录中可以看到大量证据,表明他为了此事可谓不辞劳苦,坚定不移,一丝不苟。在所有学术论文原稿上列出的委员中,他作为第一作者的次数比其他人要多,每份工作报告上的签名他也总是排在第一位。
1796年,拿破仑征服意大利后,贝托莱和蒙热受五人执政团委派去意大利挑选可以入藏并装点卢浮宫的科学和艺术作品。在意大利履行这项职责的时候,他们与这位常胜将军结识。拿破仑自然清楚这种交往的重要性,倒也用心经营。后来,他高兴地带着他俩以及近百位科学家一道进行了著名的埃及远征,无疑是期待在这科学荣光的环绕下取得赫赫战功,推进他未来的伟大事业。拿破仑在1798年发起的这次远征意在增进法兰西民族的利益,对大不列颠商业帝国给以重创。这次远征中还有一群法国最为杰出和值得夸耀的科学家随行,可能是为了有效地相互交流合作,这些先生们自发成立了一个学会,名为“埃及学会”,其建制同法国国家研究所一样。他们在果月6日(1798年8月24日)召开了第一次会议,之后也一直定期召开会议。在这类会议上,去过埃及的有关成员宣读的论文论及该国的气候、居民、自然和人工产品等。这些学术论文于1800年在巴黎以单册出版,名为《埃及学会学术论文集》。
居维叶的《埃及学会史》堪称有趣,值得在此一说。拿破仑在意大利碰巧和贝托莱有一次交谈,他非常喜欢贝托莱朴实的举止。相处不久,他发现这位化学家还具有思想深刻的特点。当他重返巴黎并度过了几个月比较清闲的时光后,他下决心利用业余时间跟着贝托莱学习化学。正是在这段时间,这位出色的学生将他远征埃及的计划告诉了贝托莱老师,但要求他在发起远征的准备一切就绪之前,不能对外透露一丝风声,而且他还请求他不要只是自己与军队随行,而是再挑选一些他认为有才干和经验的人,这些人到了埃及应能发挥一技之长、不虚此行。要邀请一个人参加一次冒险远征而又不能透露此行的目的是一件相当棘手的事情,但贝托莱接受了这个任务。他只是简单地告诉他们,他会和他们一起去,但就是出于对他的绝对尊重,对他为人诚信和正直的绝对相信,所有的科学家都没有犹豫,马上同意和他一起踏上征途,而他将和他们一路风雨同舟。如果没有贝托莱在这位总司令和科学家之间架起桥梁,二者也不可能联合在一起,并借着这个机会,使知识的进步和法国军队的推进齐头并进。
整个远征期间,贝托莱和蒙热建立了深厚的友谊,他们互相鼓励,勇敢地面对任何一个普通士兵都会遇到的危险。事实上,他们间的关系亲密到让军队中的许多人认为他俩简直就是一个人。这两位科学家和拿破仑间的关系也不一般,以致士兵们听说正是在他俩的建议下他们才被带到了这个他们厌恶的国家,因而对这个双重一体的名人感到讨厌。有一次在船上发生了一件事,贝托莱和其他一些人正沿尼罗河溯流而上,遭到一股马穆鲁克队伍的攻击,子弹从岸边不停射过来。在这样危险的行进中,贝托莱异常冷静地捡起石头往自己的口袋里装,当有人问他这样做的动机时,他说:“如果我被射中,我希望我的身体会很快沉到河底,以免受到这些野蛮人的侮辱。”
在如此紧急关头,贝托莱表现出了罕见的勇气。法国军队爆发了瘟疫,加之他们早先经历了各种疲劳以及饱受折磨的疾病,这些状况使人担心它们会引发暴动,或者使军队的士气低迷。拿破仑和他的军队徒然围困大片田地数周,但仍旧束手无策,拿破仑刻意要隐瞒这个灾难性的情报,不让他的部队知道。当有人在顾问会议上询问贝托莱的看法时,他立刻直言相告,说出了不受欢迎的事实。随即他遭到了最为激烈的指斥,但他说,“一周后,我说的就会不幸言中。”果不其然,远征埃及的残兵败将只有匆忙撤退才得以保住性命,贝托莱的马车也被受伤的军官们夺去使用。因此他只能徒步行走,毫无畏惧地横穿沙漠二十里格。
当拿破仑放弃了埃及的军队,乘坐一只船横穿一半地中海时,贝托莱也和他在一起。当他成为法国政府元首后,他的权力之大不是哪个现代欧洲当权者能够想象的,但他从未忘记这位同事。拿破仑总是就各种化学发现听取他的解释,让这位化学家烦恼不迭。当他对某个科学问题的答案不满意时,他总是会说:“好吧,我应该问一下贝托莱。”他对贝托莱的敬重还不止表现在这些事情上。当他得知贝托莱因一心追求科学而经济拮据时,他把贝托莱叫来,以一种同情加责备的口吻对他说:“贝托莱先生,我通常存着十万克朗以备朋友之需。”事实上,这笔钱很快就被送给了贝托莱。
从埃及返回后,贝托莱就被第一执政官任命为参议员,之后获得军官勋位的荣誉军团勋章,团结勋位的大十字勋章,蒙彼利埃名誉参议员。而且,经皇帝授权,他被封为法国贵族,获得伯爵的头衔。贝托莱的处事方式没有因为荣升到这些职位而有所改变。这其中一个突出的例证是,他采用的家徽图案(在当时,其他人都热衷于借此夸耀某种丰功伟绩)标记就是他那只忠诚可爱的狗的图样,直白而又不加雕饰。在获得这些荣誉之前,贝托莱就不是一个阿谀奉承之人,在这之后,他依旧保持朴实的作风,毫不装腔作势,并且对科学的投入也一如既往。
在贝托莱的后期生活中,他仍旧对科学怀着和年轻时一样的热情,同时和年轻时一样有着慷慨大度、仁慈和善的内心,这体现在他为数众多的亲密持久的友谊中,只是岁月使得这些友谊更加醇厚。在此期间,拉普拉斯生活在距巴黎约三英里的小村阿尔克伊。处于彼此的相互尊重,拉普拉斯和贝托莱间曾有过一段深厚的友谊。为了能够和这位杰出人士离得近一些,他在村里买了一间乡间别墅,并在那里建立了一个设施完备的实验室,用以开展自然哲学各分支的所有门类的实验。在此,他招揽了许多出众的年轻人,他们清楚,在贝托莱的实验室,他们的科学激情马上会获得新的活力,并得到他的示范和引导。他把这些年轻的科学家组成了一个学会,并给它起名阿尔克伊学会。贝托莱自任会长,其他负责成员还有拉普拉斯、比奥、盖·吕萨克、泰纳尔、科莱·德科提尔、德堪多、洪保德和A. B.贝托莱。该学会出版了三卷很有价值的学术论文集。不幸的是,一起麻烦的事件使该学会陷入瘫痪,也使这位和蔼可亲的人在后来的日子里饱受痛苦。可以说,他在他唯一的儿子A. B.贝托莱身上寄托了所有的快乐,但他不幸地患有精神抑郁,以致到了完全失去生存意愿的地步。他退回到一个小屋子里,将门反锁,把每个裂口和缝隙堵上以免空气进入,又把一些写作用纸放在桌上,并在其上放了一块秒表,然后他坐在了桌前。此时他开始精确计时并点燃了身旁的木炭火盆。他不间断地记下了此后他经受的一系列感觉,包括精神错乱开始以及迅速发展的过程细节。最后,随着时间流逝,他写下的言辞开始变得错乱和难以辨认,最终这位年轻的受害者倒毙于地。
经此不幸,贝托莱的精神状态再也没有恢复过来。偶尔的,如果某项发现对他所热爱的化学有所拓展,这会使他暂时得以分心,但是这样的分心时刻稀少而又短暂。波旁家族的复辟以及他的朋友和赞助人拿破仑的垮台阻断了他的经济来源,也让他从富足变得相对拮据,这加重了他的痛苦。此时他已是暮年,正走向生命的终点。1822年,他感染了低烧,这诱发了大量的疖子,旋即又演变成了大块的坏疽溃疡。在这种处境下,他以惊人的毅力硬挺了几个月。作为一个医生,贝托莱清楚自己病情的危险程度,也知道这种疾病必然的结局,但他平静地面对死亡的一步步逼近。最终,贝托莱在经历了冗长的痛苦折磨(在此期间他一直处于镇定状态)后,于11月6日去世,其时74岁。
贝托莱的论文数量众多,内容庞杂,总计超过80篇。早期那些论文刊印在《科学院学术论文集》的各卷上。他也向《化学年鉴》和《物理学杂志》投了许多论文,同时也向《阿尔克伊学会会刊》频繁投稿,因为在该会刊的不同卷期上也可看到他的学术论文。他还是两部著述的作者,每部都由八开本的两卷组成。他的《印染技艺》于1791年首次出版,只有一卷,而后1814年的新扩展版为两卷,他的《化学静力学》约在本世纪初出版。
贝托莱早期论及亚硫酸、挥发性碱和硝石分解的学术论文深受他那时信奉的燃素说的影响,但他后来收回了他就这些专题所持的这些最初的观点。他关于肥皂的论文表明,肥皂是一种油(起酸的作用)和一种强碱的化合物,并证明肥皂中含有磷酸成分(这是盖恩和舍勒很久前就阐明的事实),除了这篇论文外,他在变成反燃素学说拥护者前发表的其他论文都不值得一提。
1785年,他阐明了氨中组分的性质和比例。普利斯特里曾不惮劳烦地收集气态氨,并表明,当使电火花通过给定体积的这种气体一段时间后,其体积膨胀约为两倍。贝托莱只是重复了普利斯特里的实验,并采用电流作用分析了释出的新气体。他发现,该气体为三体积氢气和一体积氮气的混合物,因此显然,氨气为三体积氢气和一体积氮气的化合物,两者结合后缩成两体积。奥斯丁博士也同时得到这个发现,并将其发表在《哲学汇刊》上。这两组实验是在互不知情的情况下进行的,但无论如何必须承认,就时间论,贝托莱有优先权。
大约在同时,他发表了第一篇关于氯的论文。他发现,当水中的氯达到饱和时,如水暴露在太阳光下,水会褪去颜色,同时释出一定量的氧气。此时对水进行检测会发现,水不再含氯,只含痕量盐酸。这个确定无疑的实验使他得出结论:氯遇光分解,其两种组分为盐酸和氧气。据此推论,盐酸的主要成分能与不同剂量的氧气结合,形成不同的酸,其中之一就是氯。因此之故,法国化学家们称其为氧化盐酸,出于方便考虑柯万将该名称简化为氧盐酸。
贝托莱观察到,氯气气流通过苛性钾碳酸盐溶液时会发生泡腾,原因在于碳酸气被解离了出来。不久之后,有细丝般的晶体沉积下来,它和可燃物相混具有爆炸性,但比硝石的火力更强。贝托莱检测了这些晶体,并表明这些晶体是苛性钾与一种酸的混合物,该酸所含氧远比氧盐酸多。他认为,该酸的主要成分为盐酸,并为其取名超氧盐酸。
直到1810年,这些认识中的错误才被揭示出来。盖·吕萨克和泰纳尔试图从氯中提取氧,但这是徒劳的。他们表明:检测不出一丁点氧。第二年,戴维就此开展了研究并得出结论:氯是一种简单物质,盐酸是氯和氢的化合物,超氧盐酸是氯和氧的化合物。盖·吕萨克分离出了该酸,并为其取名氯酸,这也就是现在公知的氯酸。
舍勒最早关于氯气的实验已经表明,氯具有破坏植物颜色的性质。贝托莱就此作了细致研究后发现,氯的脱色性质异常显著,足以替代阳光并用于漂白。贝托莱即使不做别的,他的这一发现也足以使他青史留名,因为该发现对大不列颠那些制造业巨头的影响几乎不亚于蒸汽机的发明。在贝托莱提出这一论点时,瓦特先生碰巧也在巴黎。贝托莱不仅和瓦特进行了交流,并向他说明该过程是多么简单:只要将一块需要漂白的布浸泡在氯水中。瓦特一回到英国就制备了一些氯水并将其送给他的岳父马基高先生,他的岳父在格拉斯哥附近经营一家漂白工厂。马基高成功将其用于漂白,从而成为在英国应用这种漂白新工艺的第一人。氯气刺鼻的气味是一个大问题。多年以来,兰开夏郡和格拉斯哥附近的漂白工厂一直在改进这种工艺。尝试过的解决办法是在溶入氯之前先在水中加入苛性钾,但这会大大降低氯气的漂白能力。另一种方法是,先在水中混入生石灰,然后通入氯气气流,此时生石灰溶解,如此制得的液体效果非常好。最后一种改进方法是使氯气与干燥的石灰结合。开始是两原子石灰与一原子氯结合,后来用的是一原子石灰与一原子氯的化合物。这种氯化物易溶于水,待漂白布料也易于浸渍其中。漂白业界应该感谢格拉斯哥的诺克斯、特南特和麦金托什为他们带来的所有这些改进,正是通过他们的不懈努力,氯漂白法才得以大大简化和完善,石灰氯化物的制备方法才达到了最佳的状态。
贝托莱关于普鲁士酸和氰化物的实验也值得一提,因为它有助于澄清当时化学家所持的一些观念,并且对增进有关这个化学研究中最为困难问题之一的知识有益。基于他关于硫化氢组成和性质的实验,他已经得出结论,硫化氢是一种不含氧的酸,正因如此,他也已经不再赞同拉瓦锡的氧是酸化原质的假说。舍勒通过他著名的关于普鲁士酸的实验已经阐明,该酸的组分是碳和氮,但他因未能对其做严格的化学分析,故此才说氧不是该酸的组分。贝托莱对普鲁士酸也进行了研究,尽管他的化学分析也不完备,但他对自己的研究结果很满意,并认为最有可能的是,普鲁士酸仅含碳、氮和氢组分,氧不是该酸的组分。这再次表明,氧是酸化原质的说法是错误的。至此就有了两种可以中和碱的酸,即硫化氢和普鲁士酸,但这两者中都不含有氧。他发现,普鲁士酸与氯接触后其性质发生改变,散发出不一样的气味,也无铁蓝沉淀,而是绿色沉淀。根据贝托莱对氯的性质的认识(也即氯是盐酸和氧的化合物),他自然得出结论认为,上述过程中氧加成到了旧有的组分上,因而形成了一种新的普鲁士酸。因此,他将这种新的物质称为氧化普鲁士酸。盖·吕萨克的近期实验证明,贝托莱的新酸是氰(脱除了氢的普鲁士酸)和氯的化合物,也即现今所称的氯氰酸,其性质正是贝托莱所述的那些,也即它是无氧酸的一个新的例子。贝托莱是制得苛性钾氰化盐规整晶体的第一人。这种盐早已为人所知,但通常是以溶液状态使用。
贝托莱发现了雷暴银,并提出利用乙醇制备纯态水合苛性钾和苏打的方法,这些也值得一提。其中,后一过程对分析化学相当重要,在他将其发表前,这些纯态物质并不为人所知。
我认为没有必要细述他关于硫化氢、水合硫化物和硫化物的实验。它们从本质上澄清了与这些物质有关的一些模糊的化学概念,但他并没有完全成功,直到戴维的发现对强碱的性质给予解释后,人们才完全理解了这些物质的性质。
我认为在此需要提到的贝托莱的唯一一个其他著述,是他1803年出版的《化学静力学》一书。在此之前,他曾就此专题写过一些有趣的论文,并将其发表在了《科学院学术论文集》上。人们公认,化学亲和力是化学研究的基础,但它却几乎被拉瓦锡完全忽视,在此方面,他只是基于极不可靠的数据拟定了一些亲和力表。德莫沃在他刊印于《方法论百科全书》化学部分的论文《亲和力》中,曾尝试就此专题进行更为深入的考察。他的目的是仿照先于他做过这项考察的蒲丰,证明化学亲和力只是重力引力的一种。但是,就现有的知识而言,我们还无法确定物质的原子间相互吸引力的大小。牛顿清楚这一点,贝格曼也然,他们仅满足于将其视为一种吸引力,并未试图确定引力的数量。但牛顿以其特有的洞察力,考虑到光现象,倾向于认为亲和引力远较重力引力强大,或者至少是增大速度极快,随着相吸引粒子间距离增大该引力逐渐消失。
贝格曼在这方面花费了很大心思。他认为,亲和力是某种有限的吸引力,源于不同物质的原子间的相互吸引。这种引力的强度在不同的物质之间有变化,但在每一对之间恒定不变,所以这类强度可用数目表征。因此,假定有物质m,其他物质的六种对m具有亲和力的原子为a,b,c,d,e和f,它们相互之间的引力可用数目x,x+1,x+2,x+3,x+4和x+5表示,故每一对之间的引力表示如下:
m & a=x
m & b=x+1
m & c=x+2
m & d=x+3
m & e=x+4
m & f=x+5
假定有化合物m a,加入原子b后,因为m与a间的引力为x,而m & b间的引力为x+1,故b会取代a与m结合;同理,c会取代b,d会取代c,如此等等。基于这种考虑,贝格曼认为亲和力是一种选择性吸引力,其强度通常可通过分解作用进行估算。较之被取代的物质,可从第三种物质中取代另一种物质的那种物质具有更大的亲和力。如果b取代了化合物a m中的a,那么b对m的亲和力大于a对m的亲和力。
化学家对贝格曼的这个论点未加考察就普遍接受了,贝托莱的《化学静力学》旨在反驳他的观点。贝托莱认为,如果亲和力是一种引力,那它显然不能促成分解。设a和b对m都具有吸引力,且b m间的亲和力大于a m间的亲和力。令b与化合物a m的溶液混合,此时b会与a m结合并形成三组分化合物a m b,也即a和b即刻与m结合。这就无法解释为何a会从m中分离,而b取代其位置。贝托莱承认,事实上这类分解过程常常发生,他对此的解释不是基于物质亲和力的相对大小而是其他理由。假设有苏打硫酸盐水溶液,该盐为硫酸和苏打的化合物,二者间存在着很强的亲和力,因此只要两者相遇就会结合。假设有另一种水溶液,其中溶解了一定量的重晶石,其用量足以使苏打硫酸盐中的硫酸饱和。上述两种溶液混合后,重晶石会与硫酸结合并生成重晶石硫酸盐沉淀物,此时水溶液中只剩下苏打。在此情形下,重晶石夺去了所有硫酸并取代了苏打。贝托莱认为,这其中的原因不在于重晶石对硫酸的亲和力比苏打更强,而是重晶石硫酸盐不溶于水,因此它沉淀下来,随之硫酸也就被从苏打那里夺去了。然而,如果加入的是苛性钾硫酸盐溶液[5],并且其用量与饱和所有硫酸所需苏打[6]的用量相同,则不会有前述分解过程发生(至少目前没有证据表明会这样)。在此情形下,这两种碱均与酸结合,并生成组分为苛性钾、硫酸和苏打的三元化合物。此时,若将该溶液蒸发浓缩,则苛性钾硫酸盐晶体会沉积下来。这是因为,苛性钾硫酸盐的溶解性略低于苏打硫酸盐,也因如此,它分离出来的原因不是因为硫酸对它的亲和力大于对苏打的亲和力,而是它的溶解度低于苏打硫酸盐。
贝托莱的论证方式看上去有理,但并不令人信服,或者说仅仅只是因不明就里而给出的论证。我们能够证明的只是,盐相互分离所致的分解,并且,只能利用溶解度的差别做到这一点。但是我们也发现,存在不是因为沉积而是其他现象导致分解的情形。例如,铜的硝酸盐呈蓝色,铜的盐酸盐显绿色。如在铜的硝酸盐溶液中加入铜的盐酸盐,无沉淀生成,但溶液由蓝色变成绿色。试问:这是否表明盐酸取代了硝酸,溶液中的盐不是铜的硝酸盐(因其排序靠前)而是铜的盐酸盐?
对于因加入第三种物质所致的所有分解现象,贝托莱或是用不溶解性或是用流体的弹性加以解释。例如,当硫酸加入氨的碳酸盐溶液中时,碳酸气散失是因其弹性,而硫酸取代其位置与氨结合。我坦率地说,这种对碳酸气散失原因的解释非常不靠谱。氨和碳酸的结合力足以克服碳酸的弹性,因而碳酸不会表现出逸出的倾向。那么加入硫酸时为何这种酸的弹性会导致它逸出?除非是它与氨结合的亲和力受到削弱,否则不会如此。这就是贝格曼信奉的关键论点。在后续章节,当述及标志本世纪第一个辉煌十年的电化学时,我会再次讨论这个问题。
贝托莱在《化学静力学》中所持的另一个观点是,可以以量克服力,换言之,如将大量亲和力弱的物质和少量亲和力强的物质混合,前者可以取代后者与第三种物质结合。就此他给出了大量例子,其中特别的一个是,大量苛性钾与少量重晶石硫酸盐混合,则前者可夺去后者所含的部分硫酸。他用这种方式还解释了普通盐在埃及碱湖的石灰碳酸盐作用下的分解,以及舍勒曾提到过的普通盐在铁作用下的分解。
我必须承认,我对贝托莱在这个问题上的论证不大满意。无疑,如果一种物质中的两原子具有弱的亲和力,另一物质中的一个原子具有强的亲和力,当将二者置于与第三种物质的一个原子同等距离的位置,则那两个原子可能会取代这一个原子。这种情况可能偶尔会出现,但这种距离的平衡只能是稀少和偶然的情况。我只能说,贝托莱引证的所有事例确实复杂,但由它们引出的解释的有效性并不取决于事例数目的多寡。无论如何,数目不是取胜之道。化学分解现象的本质非常复杂,我们是否有足够的数据因而能准确分析这个过程,这是大可存疑的事情。
贝托莱在著作中提出的另一个观点令人吃惊,并导致他与蒲鲁斯特发生争论,这场激烈争论持续了多年,不过双方都彬彬有礼且举止得体。贝托莱坚信,物质间可以任何可能的比例相互结合,世上根本不存在有限化合物这种东西——除非这种物质是在偶然条件(如不溶性、挥发性等)下生成的。因此,每种金属都能够与任何可能剂量的氧结合,故此,每种金属不是只有一种或两种金属氧化物,而是有无限多种金属氧化物。蒲鲁斯特坚信,所有化合物都是有限的。他说道,铁与氧只能以两种配比结合,一种为3.5份铁与1份氧的化合物,另一种为3.5份铁和1.5份氧的化合物。前一种形成铁的黑色氧化物,后一种为铁的红色氧化物,除此而外没有其他。现在人所周知,蒲鲁斯特对此的看法是正确的,贝托莱的观点是错误的。在后续章节,我会有机会就此问题给出更满意的解释,或者至少说明我们现在具有的相关知识到了何种程度。
贝托莱在该书中指出了中和给定重量酸所需的碱的用量,他认为该用量与亲合力的大小成反比。贝托莱写作该书时,在所有已知的碱中,氨所能中和的酸量最大,因而他认为氨对酸的亲合力较其他任何碱都大。相反,重晶石中和的酸量最少,故其对酸的亲合力最弱。因此,其他所有的碱均可将氨从酸中分离出来,但没有哪一种碱可将重晶石从酸中分离出来。令人诧异的是,如此颠三倒四的事实也没能阻拦住他得出一个如此成问题的结论。柯万先生已经指明,中和给定重量酸所需的碱的用量与亲合力的大小成正比。如果我们形而上学地看,贝托莱的观点就是最有道理的,因为不言而喻,具有最强亲和力的物质其作用也最大。既然我们使酸失去了酸性或者是通过加入碱使其中和,那我们就必然会认为,对于那种具有最大作用的碱而言,即使其用量极微,它也能起到作用。这就是贝托莱的思路。但是,如果我们考虑一种碱取代另一种碱的能力的话,就会发现这种能力几乎与它中和给定重量酸所需的重量成正比,因此柯万的观点更符合分解的规律。这两种对立的观点清楚表明,贝托莱和柯万都没有起码的原子理论的概念。正因如此,希金斯先生1789年出版的关于燃素的书阐明了原子理论的断言缺乏可靠的依据。贝托莱有没有看过这本书我们不得而知,但能确定的是,柯万曾研读过它。但柯万没有从中学到起码的原子理论的概念。倘若他吸取了这类概念,他就不会认为化学亲和力可通过测定中和给定重量酸所需的碱的用量加以度量。
贝托莱不仅很有影响力,而且有自由倾向,待人和善,但他对待克莱门特先生却是唯一一个例外。克莱门特与德索美先生已经测定过普利斯特里的碳氧化物,并且像克鲁克山克在他们之前曾做过的那样,表明它是碳和氧的化合物,根本不含氢。贝托莱也测定过这种气体并发表了一篇论文,表明它是碳、氧和氢的三元化合物。这就引起了一场争议,化学家最后决定支持克莱门特与德索美的观点。贝托莱在讨论中对待对手并不总是表现出他惯有的好脾气和自由倾向,并且从此以后,他反对克莱门特成为科学院院士的所有动议。除了因为在碳氧化物组成上观点不同外,贝托莱这种做法是否还有其他原因我不得而知。但在没有搞清楚所有事情的准确缘由的情况下,我没有权利责备贝托莱的做法。
安东尼·弗朗柯斯·佛克罗伊1755年6月15日出生于巴黎。他的家人长期定居在这个首都城市,他的几个先辈曾在律师界地位显赫。但到了他这一辈,家族已逐渐陷入贫困。因为欠着奥尔良公爵家族的捐税,他的父亲以药剂师身份在巴黎从事贸易。当时药剂师行业普遍受到各种各样的捐税的压榨,所以这位父亲佛克罗伊被迫放弃了他的生活方式,他的儿子也是在巴黎特权阶层的垄断所带来的贫穷中长大的。因为他生性极为敏感,他强烈地感受到这种贫困的处境。七岁那年他失去了母亲,他恨不得自己进坟墓去陪伴她。他的姐姐艰难地照顾着他,直到他到了通常该上大学的年龄。但在学校里他不幸遇到一位残酷的老师,那位老师讨厌他并且粗暴地对待他,因为这个原因他变得厌学,并在14岁(不清楚为何这比他到校的年龄偏小)时退学。
此时,他已贫穷到不得不靠教人写作来努力养活自己的程度。他甚至曾想过继续演艺职业,但又打消了这个念头,因为他看到他的一个朋友当初因鲁莽进入这个危险的职业,得到的却是观众们发出的嘘声和毫不留情的对待。当他正处于迷茫,不知道下一步该做什么的时候,维克·德安泽尔的建议促使他开始了医学研究。
维克·德安泽尔是一位伟大的解剖学家,也是佛克罗伊父亲的熟人。对于佛克罗伊破落的外表以及与不幸命运抗争的勇气,他既感到吃惊也生发出对他的同情,他答应指导他的学习,甚至在此过程中要给予他帮助。医学学习对于佛克罗伊这样处境的人而言殊非易事。他被迫寄宿在阁楼,阁楼的屋檐很低,他在房间的中部才能直立。除了他之外,阁楼上还住了十二个挑水工小孩。佛克罗伊在这个大家庭里充当了医师的角色,孩子们提供给他充足的水作为报答。他设法通过为其他学生开课、协助富有的作家搞研究,以及翻译书稿后卖给书商来养活自己。但对这些书稿书商只给了一半报酬,当他的债权人后来成为公共教育局总干事,这位书商本着良心又支付了三十年以弥补亏欠。
佛克罗伊以高昂的学习热情很快就掌握了医学知识。但仅凭这些还是不够的,他还需要获得博士学位,当时所需学费的总数为250里弗尔。年老的医师迪耶斯特博士身后留给医学院一笔基金,每两年资助一位优秀的贫困学生免费攻读学位和获得执照。佛克罗伊是当时巴黎最杰出的学生,倘若不是处在倒霉的处境下,他本可以获得该慈善机构的资助。当时,碰巧负责医学教育的教师和授予学位的教师之间发生了争执,并且政府新近成立了一个促进医学技艺的学会。争执持续了很长一段时间,并引起了巴黎所有那些好事和无聊之徒的关注。维克·德安泽尔是学会的秘书,自然首当其冲且非常活跃,因此巴黎的医学院对他特别反感。不幸的是,佛克罗伊正是这位著名解剖学家的门徒,这足以使医学院拒绝给他免费学位。倘若不是学会出于对此的愤怒,和对团体精神的坚定维护,因而捐款筹措了必要的费用的话,那么他就会因医学院的拒绝而无缘进入执业医生的领域。
如此一来,佛克罗伊就可以支付学费,医学院也就不可能再拒绝他攻读博士学位。但除此简单的博士学位外,在它上面还有一级学位称作“署理医师”,该学位的获得完全取决于医学院的投票,而佛克罗伊被一致否决。这导致他后来不能成为医学院的老师,而不能把这位巴黎最为著名的教授变为成员也带给这所医学院一种忧郁的满足。医学院这种粗暴和不公的做法在佛克罗伊心里留下了很深刻的印象,并在很大程度上促成了这个强大学术机构的衰落。
佛克罗伊就这样取得了在巴黎执业的资格,他的成功完全依赖于他一步步建立的好名声。为此他全身心投入与医学有关的事务中,因为这是他达到目标的最短也最坚实的道路。他的第一部著作并没有表现出对哪个学科特别的偏爱。他的著述包括《化学》、《解剖学》和《自然史》。他出版了《昆虫史文摘》和《肌腱黏液囊的黏液》。这最后一部著述取得了极大的成功,因为在1785年,他作为解剖学家因该著作被科学院接纳为院士。然而,当时有着极高声誉的布奎特逐渐引领他转向了化学,此后直到晚年他都一直偏爱化学。
布奎特当时是巴黎医学院的化学教授,凭借出众的口才和优雅的言辞而声名卓著、广受追捧。佛克罗伊开始是他的学生,后来成了他特别的朋友。某天,布奎特因突发疾病不能像往常那样去讲课,他恳求佛克罗伊替他去。这位年轻的化学家刚开始拒绝了,坚称自己不知道如何在公开场合演讲。但经不住布奎特的力劝,他同意了。虽然这是他的初次尝试,但他有条不紊、流利地讲了两个小时,令全体听众都感到满意。佛克罗伊很快就接替了布奎特的位置,佛克罗伊正是在他的实验室和教室里第一次接触并熟悉化学。由于一桩有利的婚姻,他可以在布奎特去世后买下他的仪器和橱柜。并且,虽然医学院不会允许他接替布奎特的教授职位,但并不能阻止他继承布奎特的声誉。
皇家植物园有一所大学性质的学校,当时由蒲丰负责管理,马凯担任化学教授。1784年马凯去世时,贝托莱和佛克罗伊同时成为这个空缺职位的候选人。尽管他的竞争对手非同一般并且有政治影响力,但民众的呼声倾向于佛克罗伊,因此他得到了这个职位。他在此任上25年,口才出众名声也越来越大。不论男女,听众蜂拥而至,以致演讲厅需要扩大为原来的两倍。
在大革命取得了一些进展后,在值得纪念的1793年的秋天,他被任命为国民议会的一员。当时正值恐怖统治时期,议会和整个法国都处在史上最残暴独裁者之一的绝对统治下,对议会的委员们而言,保持沉默或者是在议会事务中过于活跃都是同样危险的事情。在罗伯斯庇尔死前,佛克罗伊在议会从不发言,但他充分发挥自己的影响力挽救了一些杰出人士的生命,这些人当中就包括达尔塞,过了很久之后他才得悉佛克罗伊的救命之恩。最终,佛克罗伊自己的生命也受到了威胁,此时,他的影响力当然已不复存在。
在那段不幸和耻辱的时期,许多杰出人士失去了生命,其中包括拉瓦锡。佛克罗伊被指与这位伟大化学家的死有干系,但居维叶为佛克罗伊洗清了这个无端的指控,他确信,佛克罗伊遭此诬陷只是因为有人忌妒他随后的升迁。居维叶在他写的佛克罗伊的悼词中说:“在做过的严格的调查中,我们找不出哪怕是丝毫能够证明这种令人发指恶行的证据,因此,没有人会在这篇悼词中,或在这神殿之内对此信口胡诌,神殿之为神圣关乎荣誉胜于才能。”
佛克罗伊在热月9日后就开始受到重视,其时,举国对这场大破坏感到厌烦,人们努力恢复那些科学纪念碑,重建公共教育机构,这些在大革命的动荡和愚昧中都惨遭摧毁。佛克罗伊积极参与到了这场重建中,法国的青少年教育学校的建立应主要归功于他。国民议会已经摧毁了法国所有的大专院校和科学机构。这种荒谬的废除举措不久就产生了显而易见的后果:军队急需外科和内科医生,但没有受过这方面教育的人可以填补这些空缺的职位。为此成立了三所新的学校,用于培养医务人员,这些学校也都得到高规格的配备。“医学学校”这个名称被指过于贵族气,因此改成了一个可笑的名称——“卫生学校”。之后又创建了理工专科学校,它属一种预备学校,用于培养实用军事人才。年轻人在这里学习数学和自然哲学,为进入炮兵、工兵和水兵学校做好准备。另一个新建机构是中央学校,它的建立应归功于佛克罗伊的努力。建立这种学校的用意很好,但并没有得到很好的贯彻。这是一种设有各种系别的大学,年轻人在散布于各个系里的门类齐全的下属学校里学习。令人遗憾的是,这些下属学校或是从未建立起来,或是得到的资助不足,甚至中央学校自身都缺乏师资。的确,一下子配备大量教师是不可能的。鉴于这种情况,在巴黎建立了一所“师范学校”,该校旨在培养足量的教师以补充各中央学校急需的师资。
弗朗索既是国民议会的议员,也是元老院议员,因此在上述机构的筹划和建设中都起到了积极作用。他也同样关心科学院和自然史博物馆的建设。博物馆的馆藏非常丰富,佛克罗伊是这里的首批教授之一,他也同时担任医学学校和理工专科学校的教授。他还关心大学的重建工作,这项工作是拿破仑统治时期最为有益的事情之一。
佛克罗伊在诸多职位上兢兢业业,投入了很大的精力,他的体质因此而渐渐受到损害。他预感到死亡的临近,并告知他的朋友他已不久人世。1809年12月16日,在签署完一些急件后,他突然哭喊道:“我要死了”,然后倒地而亡。
佛克罗伊有两段婚姻:第一段是和贝廷格小姐并和她生了一子一女两个孩子。第二段婚姻是和韦利的遗孀贝尔维尔夫人,他们没有子女。他身后仅留下一小笔财产,和他一起生活的两个未婚的妹妹后来靠他的朋友沃克兰接济维生。
虽然佛克罗伊发表了大量的论文,但必须承认并且无疑的是,他一生名声显赫的原因更多在于他的口才,而不在于他作为化学家有多么杰出,虽然他并不是一个平凡的化学家。他富有非凡的写作才能,连续出版了五个版本的《化学系统》,每个版本的容量和质量都不断增加。第一版为两卷,最后一版有十卷。他用了六个月时间写出了这最后一版,其中包含了大量有价值的信息,它无疑在很大程度上也促进了化学知识的广泛传播。它的写作风格散漫,特点是试图以令人生厌的长篇大论从个别的、通常不大可靠的事实扩展到一般。也许,在他的著作中最好的一部是《化学哲学》,其显著特点是简洁明了,内容安排齐整。
除了发表这些著作外,佛克罗伊还担任《非凡的医师》期刊的主编,并以他的名义发表了超过一百六十篇化学论文。这些论文刊印在《科学院学术论文集》和《学会学术论文集》上,以及《化学年鉴》或是《自然史博物馆年鉴》上。他是最后这个期刊的创始人。在这些论文中,有许多是关于动物、植物和矿物的分析,有很大的价值。在这其中,绝大多数论文的共同作者都是沃克兰,总的看来,所有实验都是沃克兰做的,而论文的撰写是由佛克罗伊完成。
逐一列出这些论文会是一个长长的清单,但这样做没有多大用处,这是因为,虽然它们对化学的进步有实质贡献,但只是发挥过大的启发作用,使人看到化学的多个侧面,但其中鲜有惊人的发现。以下我仅介绍一些我认为是最好的论文。
1. 佛克罗伊阐明,最常见的胆结石是由一种类似于鲸蜡的物质构成。后来他在巴黎无辜者公墓处置尸体(也即将这些尸体转化成脂肪性物质)过程中有过一项发现,因此他称这种物质为尸蜡。后来它一直被称作胆固醇(cholestine),其性质也与尸蜡和鲸油不同。
2. 佛克罗伊首次阐明,镁盐和氨结合在一起形成复盐。
3. 他关于汞的硫酸盐的论文中包含一些有价值的观测资料,关于氨对汞的硫酸盐、硝酸盐和盐酸盐的作用的论文也然。他首次描述了它们所形成的复盐。
4. 沃拉斯顿博士发表在《哲学汇刊》上的论文几乎预示了所有关于尿液的事实。倘若没有这篇论文,那么佛克罗伊关于尿液分析的论文会很有价值。但是,我们感谢佛克罗伊对增进我们关于尿液的知识所作的贡献,因为他的工作是自舍勒最先发表相关论文以来最为全面的。
5. 佛克罗伊和沃克兰制备天然重晶石的一个好方法是将重晶石硝酸盐加热到红热状态。他们发现,骨头中存在镁的磷酸盐,鱼的精液和人脑中含有磷,洋葱的球茎中富含大量的糖类物质,经过自发的发酵过程后它们可转化为甘露。
对于以上这些以及其他许多的发现,我们不能确定哪些应归功于佛克罗伊,哪些应归功于沃克兰,但这并不重要。不过佛克罗伊有一个不可否认的突出优点是,他培养和提携了沃克兰,并且一如既往地使沃克兰成为他最可靠、最勤奋的助手。这是对他品德的最好颂词,倘若不是佛克罗伊个人具有专一的美德,这份友谊不会在经历了法国大革命的各种恐怖后还会保留下来。
拉瓦锡的友人路易斯·贝尔纳德·居顿·德莫沃于1737年1月4日出生在第戎。他的父亲安东尼·盖顿是第戎大学民法学教授,出生在一个古老和受人尊敬的家庭。7岁的时候,德莫沃突然罕见地对力学产生了兴趣。当时他和他的父亲在第戎附近的一个小村庄碰巧遇到一个公职人员外出卖东西回来,他带回来一个因坏了而未售出的时钟。在德莫沃的恳求下,他的父亲花了六个法郎将其买下。小德莫沃将时钟的零件拆下并做了清理,还补齐了缺失的零件,然后在没有任何帮助的情况下重新将其组装了起来。1799年,这个特别的时钟以很高的价位被再次售出,一同售出的还有最初放置该表的房子,一直以来它都走时非常准确。8岁那年,他把他母亲的手表拆开并清理后,再次重新组装,得到了众人的夸赞。
结束了在父亲家中的初等教育后,德莫沃进入大学,并在十六岁完成学业。大约在这时,他跟着米歇尔学习植物学。米歇尔是他父亲的朋友,同时也是一位知名的自然学家。这时,德莫沃还是第戎大学法律系的学生,经过三年不懈的申请,他获得了去往巴黎实习法律的机会。
在巴黎期间,他不仅主修法学,同时辅修了高雅文学的几个分科。1756年,他拜访了在费尔奈的伏尔泰。这似乎激发了他对诗歌的热爱,尤其是描述和讽刺类诗歌。大约一年之后,在他年仅20岁的时候,他创作了一首名为《破坏偶像的老鼠或曰被咬的耶稣会士》的诗歌。该诗试图对当时一则众所周知的趣闻进行嘲讽,而且,当时耶稣会士的可憎体制已激起人们的怒火,面临被摧毁的危险,此诗也意在火上浇油。诗中描述的历险记如下:一些修女们非常热爱一位耶稣会士,他是她们的精神导师。这天,她们按习俗正忙于圣诞节活动,制作一个宗教神迹的模型,其中装饰了几个表示相关的神圣人物的小雕像,也包括那位听忏悔的神父的雕像;但是,为了表明她们的偏爱,这位神父的雕像是以方块糖制作的。看来第二天注定会是这位耶稣会士的胜利之日,可是在此期间,一只老鼠已经吃光了那个宝贵的糖人。这首诗歌的创作模仿了著名诗歌《沃沃特》的轻松风格。
德莫沃在24岁时就已经在法庭上为几个重要案例作过辩护。这年,第戎议会的辅助法官一职登报出售。那时,所有公众职位不论是否重要均竞价出售。他的父亲清楚这个职位适合他的儿子,于是以4000法郎的价格将其买下。以这位年轻律师的名声和对工作的投入程度论,这倒是一桩便宜买卖。
1764年德莫沃成为第戎科学、艺术和文学院的荣誉院士。两个月后,他向勃艮第议会的司法委员会递交了一篇学术论文,其中论及公共教育并细述了其原则,还附了一份大学教育规划。这个报告受到当时每个公开出版杂志的好评,他也收到许多赞扬的信件,这也表明该报告确实有价值。在此文中他试图证明,人是善是恶取决于他所受到的教育。这和狄德罗的信条相反,狄德罗在他的短文《塞内卡族的生活》中坚信,自然造就了人性本恶,纵使是最好的学府也不能使人类向善。但德莫沃在给一位匿名友人的信件中成功地反驳了这一有害的观点。
德莫沃在大学受教育那段期间,精确科学教育是如此的贫乏,第戎对发展科学是如此的不重视,以至于当他进入科学院后,他对力学和自然哲学上的认识也非常贫乏和不准确。查登农博士常常阅读化学方面的学术论文,有一次,德莫沃认为有必要斗胆做出一些之前未被这位博士认可的评论,查登农轻蔑地对他说,你既然在文学上已有成就,那你最好还是安分守己做文学,至于化学还是留给懂得更多的人做吧。
德莫沃被查登农的尖刻评论激怒,决心为自己的名誉雪耻。于是他开始研读《马凯的理论和实践化学》和博姆不久前发表的《化学手册》。他还给博姆发了一张长长的采购单,其中列出了各种化学试剂和器具,他希望能够在办公室旁搭建一个小型的实验室。开始时,他重复了博姆的许多实验,后来,虽仍属生手,他开始尝试一些原创性的研究。不久,他觉得自己有能力反击查登农了。这位博士刚刚宣读完一篇关于不同种类油的分析的论文,德莫沃就对他的一些论点进行了反驳,其熟练和洞见让在场的每个人都感到惊讶。这次会议后,查登农博士写信给他说:“你是位天生的化学家,如此丰富的知识只有天才加坚韧才能达到。愿你能继续你的追求,如果在探究中遇到困难,欢迎和我进行交流。”
但是,他的这个新追求并没有阻碍他继续从事文学并取得成功。他写了《法兰西查理五世(绰号智者)的悼词》,这是一篇应科学院发布的专题悬赏而写成的作品。几个月之后,在议会的开幕式上,他做了关于法学所处现状的演讲;三年后,他就此撰写了一份更为详尽的报告。当时,法国的法规亟待变革,他比任何人都更清楚地意识到了这种变革的必要性。
大约在这时,第戎有个年轻绅士的家里来了一位行家,这位行家许诺,只要向他提供必要的材料,他就能批量生产出黄金;但是,在经过六个月的高消费和繁琐的操作(在这期间,这个冒牌的骗子背着他蒸馏了大量的油为自己谋利),这位绅士开始怀疑这个行家并解雇了他,然后将他所有设备和材料廉价卖给了德莫沃。
不久后,德莫沃到了巴黎,他参观了这个大都会的科研机构,并购买了试剂和仪器设备,他仍然希望能够继续努力开展他喜欢的化学研究。为此,他拜访了当时是法国最著名化学家之一的博姆。有感于他的热情,博姆问他学过什么化学课程,“没有”,德莫沃回答。“那么你是怎么学会做实验的?最重要的是,你是如何做到熟练的?”这位年轻化学家的答道:“实践是我的老师,熔化的坩埚和破碎的曲颈瓶是我的导师。”博姆说道:“那么你不是学成的,而是发明出来的。”
大约在这个时候,查登农博士在第戎科学院宣读了一篇关于焙烧中金属重量增加的论文。他反驳了之前提出的不同解释,并进而说明,增重或许可以用燃素的“萃取”加以解释。这引起了德莫沃对这个专题的关注,随后他花几个月的时间做了一组实验,并宣读了一篇《空气燃烧现象》的论文。不久,他又做了关于不同物质吸热和放热速率的一组实验。这些实验如果按照正确的方向做下去,他本可以发现比热。但这对德莫沃而言恐怕是件勉为其难的事情。
1772年,他出版了一部科学论文集,名为《学术知识随笔》。该书中论及燃素、结晶和溶解的论文值得特别关注,它们说明德莫沃较同时的绝大多数化学家都站得更高。
在这段时期,还发生了一件值得一提的事。按常规,第戎当地的大量尸体都是在一所教堂埋葬的。从尸体中散发的有传染性的气体引发了可怕的灾难,第戎的居民受到瘟疫蔓延的威胁。为了结束传染病扩散,人们尝试了各种办法但都失败了,但德莫沃的如下方法取得了彻底成功:将盐与硫酸混合物置于一个敞口的容器中,再将容器放置在位于教堂不同角落的火锅的上方;然后关好门窗,保持这种状态24小时后再打开,并移走火锅及上方的混合物。如此一来,所有难闻的味道都被除去,教堂重新恢复到非常干净和未被感染的状态。不久之后,第戎的监狱也尝试了同样的方法并取得了成功。后来用盐酸气体取代氯气,发现效果更佳。现今的实践是使用石灰的或苏打的氯化物,用以熏蒸受感染的场所,该法相比德莫沃最先采用的盐酸气体更为有效。卡迈克尔·史密斯博士提出的硝酸烟雾同样也有效,但是相比于非常廉价的石灰的氯化物,其使用问题更多,价格也高得多。
1774年,德莫沃想到,如果在当地开设一个化学讲座课程是件有益的事情。于是他向有关当局提出申请并获得许可,还得到一笔建立一个实验室所必要的资金。讲座于1776年4月29日正式开始,并且似乎取得了极大成功。他的讲述非常清楚,实验例证也非常充分,一时声名鹊起,欧洲各地科学界的人士都知道他的大名,因此他也开始体验到几乎所有杰出人士都有的命运——遭受怀有恶意和嫉妒的攻击。有几个医学人士开始批评他确定碳酸气性质的实验,他们坚信这种气体只不过是一种特殊状态的硫酸。德莫沃出版了两个小册子回答他们的批判,并完全驳倒了他们。
大约在这个时候,德莫沃在第戎科学院的房子里竖立了一些金属导体。由于这个原因,他遭到了强烈抨击,认为这是对上帝的不尊重。一群狂热信徒聚集起来推倒了那些导体。倘若不是秘书马雷先生出面讲话并向他们保证,这些东西之所以令人惊奇是因为镀了金箔,而金箔是教皇派人从罗马送来的,否则,这些人会制造更大的破坏。多少令人惊讶的是,这事发生后不到二十年,法国的人民群众不仅放弃了基督教和教皇的精神统治,而且还宣称自己是无神论者!
1777年,德莫沃发表了化学课程的第一卷,接下来又出了另外三卷,取名为《第戎科学院化学原理》。这本书受到了人们的广泛认可,且在很大程度上提升了它的讲座的价值。确实,教科书是讲座课程的一个成功要素。该书使学生在学习中遇到疑难时,有能力理解讲座的内容并借此摆脱困境。可以肯定,一本好的课本可使一门化学讲座课程如虎添翼,因为学生可以靠他们自己的努力去诠释和领悟讲座的内容。
不久后,他受委派去建立一个大规模的硝石生产厂。为此,法国国王的财政部长内克尔先生向他致函感谢。后来,库尔图瓦先生接手该厂,他的儿子现在还在运营该厂,并得此之便而发现了碘,也一举成名。
德莫沃的下一项工作是收集矿物,以使自己熟悉矿物学。没用多长的时间他就完成了这项工作。1777年,他受命检查勃艮第的板岩矿厂和煤矿,为此他在该省内进行了一次矿物学考察。1779年,他在勃艮第发现了一座铅矿,几年后,当受瑞典化学家影响人们开始关注重晶石的硫酸盐及其碱时,他也在在勃艮第寻找重晶石的硫酸盐,并在杜德兰发现了大量的这种矿石。他写了一份这种矿石的说明书,其中确定重晶石的碱的特性,并为其取名为burote,后改称重晶石(barytes)。相关的论文发表在《第戎科学院学术论文集》第三卷上,文中描述了重晶石硫酸盐的分解方法,也即现在仍常常沿用的将其和木炭混合加热的方法。
1779年,德莫沃受潘库克之请,专心于潘库克计划出版的一部大作《方法论百科全书》,他负责这部巨大词典中的化学文章。他答应此事是因为蒲丰写信相求,他也找不到托词拒绝。1780年9月他们签署了一个合约。这部化学百科全书的前半卷直到1786年才问世,在此期间德莫沃肯定如约做了必要的研究和考察。确实,从许多文章可以看出他花费了大量的时间进行实验研究。
那个时期的化学术语既粗俗且贫乏。他发现自己在想要表达时,总是要搜肠刮肚地寻找词汇。他决心要改变这种状态,于是在1782年,他发表了关于新化学术语的第一篇短论。此文刊发未久就遭到了来自巴黎的几乎所有化学家的反对,其中反应最激烈的是科学院的那些化学院士。他没有在反对者强烈的质疑下退却,他坚信自己的观点是正确的,改革也是必要的。于是他直接前往巴黎,当面回应那些反对的声音。他不仅成功地说服他的反对者们相信改革的必要性,而且几年后还使科学院那些最杰出的化学家——拉瓦锡·贝托莱和佛克罗伊诚心与他联合,让这项改革更为彻底和成功。他撰写了一篇专题论文,给出了一个系统的化学命名法的计划,并在1787年的一次科学院会议上宣读。因此,如果除去拉瓦锡已经用过的一些术语,德莫沃实际上是这套新化学命名法的作者。即使他在化学上除此而外什么也不做,他也会因此而千古留名。这套新命名法对于推动化学后续的快速发展的作用不可估量。
在参加了拉瓦锡和他的两个助手主持的两次会议后,德莫沃信服了拉瓦锡新学说的正确性,他也因此而摒弃了燃素说。我们不清楚是什么促成了他思想的改变,但可以确定的是,推理和实验都必不可少。
大约在这一时期,德莫沃出版了《贝格曼选集》的法语译本。在他的鼓励下,他的一帮朋友翻译了舍勒的化学学术论文和多篇重要的外文书籍,使得这些文献在法国科学界广为人知。
1783年,由于马凯的一份支持报告,德莫沃获得许可,建立了一所苏打碳酸盐生产厂,这在法国是有史以来的第一家。同年,他结集出版了他在法庭上的辩护状,其中包括他在第戎议会开幕式上的演讲《论友善》,这次讲话标志他自此离开了他的地方法官同僚们,放弃了政府机关的职位,并决意退出了法学界。
1784年4月25日,德莫沃陪同沃尔利会长乘坐气球从第戎升空。这个气球是由德莫沃搭建的,接下来的6月12日他又重复升空一次,以期通过自己发明的装置来确定操纵这类航空器的可行性。气球的容量达10498074法国立方英尺。两位当地最杰出的人物着手实现这项大胆的设想,其效果自是不待言表。气球载人升空是一项全新的尝试,看上去也着实令人生畏。尽管德莫沃操纵这类航空器的尝试以失败告终,但他的方法无疑是极富独创性和合理性的。
1786年,第戎科学院的秘书马雷博士身罹长期难以治愈的传染病,于是德莫沃被任命为该机构的永久秘书和部长。此后不久,《方法论百科全书》化学部分的前半卷就问世了,并且引起了所有对化学感兴趣的人们的关注。迄今为止,还没有出现其他的化学专著能与这本书相提并论。其中关于酸的那篇论文占了相当大的篇幅,内容确实令人赞叹。若论其历史资料的详细,记述的完整,实验描述的精确,或是写作风格的优雅,该文堪称同类著述的典范。可能我对它有偏爱,因为对我而言,这是一本化学启蒙书,我也从未读到过比它更令人愉悦的书籍。而且,当我将它与同时期德国、法国或是英国的那些最好的化学书籍做了比较之后,我发现这本书更加显得突出。
在《钢》一文中,德莫沃阐述了钢的性质,并且得到与贝托莱、蒙热和范德蒙几乎一样的结论。后三人关于这个专题的论文刚发表在《科学院学术论文集》上。但是,在他们的论文出现在《论文集》上之前,德莫沃的论文就已经打印好了,只是没有发表。为此,他给贝托莱发去了一封说明信,该信很快就发表在了《物理学杂志》上。
1787年9月,德莫沃迎接了拉瓦锡、贝托莱、佛克罗伊、蒙热和范德蒙的一次到访。贝多斯博士当时正游历法国,并且碰巧在第戎,因此也参加了这场聚会。聚会的目的是讨论能够解释新学说的几个实验。1789年,人们尝试举荐德莫沃成为科学院院士,但尽管有贝托莱等化学界朋友的鼎力相助,此事还是没有成功。
这时爆发了法国大革命,其起因是在国家的需求和牧师及贵族的坚定决心两方之间,无法就公共负担的分配达成共识。在这次革命的前期,德莫沃没有参与任何政治活动。1790年,当法国被划分为不同派别,他被任命为国民议会之下的一个委员会的委员,该委员会是为成立黄金海岸[7]这个部门而设的。1791年8月25日,德莫沃获年度出版的最实用作品奖,得了科学院的一笔2000法郎的年金。该奖颁发给他是因《方法论百科全书》中他写的《化学词典》。德莫沃清楚国家的紧迫需要,也想借此机会表达为国家效力的爱国愿望,于是将这笔奖金全部捐了出去。
当第二次制宪会议选举开始时,德莫沃被他所在部门的选举团推选为委员。几个月前,在一次省长的有确定继承权的人的选举中,他的名字就已出现在议会提名的委员名单中。所有这些事务活动,加之他最近刚升迁到司法部副检察长的高位,都不允许他在第戎继续他已经免费开设15次课的化学讲座,于是他辞去该讲席,并将其传给了后来成为巴黎医学院著名教授的乔希尔博士,他自己告别家乡,去了巴黎。
在永远值得记住的1793年1月16日这天,德莫沃和大多数代表一同投了票,他也因这一票而成为一个弑君者。同一年,他将自己的2000法郎的退休金和该退休金的拖欠款全部贡献了出来,将其用于支持共和政体。
1794年,他几次受政府委派,参加法国军队在低地国家的战斗。他的任务是操控一架用于战争的大型航天器。在法国的那次战斗中,在他指挥下,他和约尔当将军一同起飞升空,这个航天器对那天法国军队的成功做出了实质性的贡献。在他完成这些委派任务归来后,他收到执行政府三个委员会的邀请,请他和几个饱学之士合作指导中央学校的建设,他还被聘为土木工程中心学校的化学教授,该学校更为人熟知的名称是理工专科学校。
1795年,经萨尔特和维莱纳的选举团推选,他重新当选为五百人议事会的委员。当时的执政当局颁布法令要建立国家研究所,他被政府挑选并被任命为48名院士中的一员,成为这个学术团体的核心人物之一。
1797年,德莫沃辞退了所有公众职位,再次专心从事科研和建立公立学校。1798年,他接替当时在埃及的蒙热的职位,被任命为理工专科学校的临时校长。他在此任上18个月,学校的老师和学生对他的工作都十分满意。德莫沃为人非常机敏,公正无私,他拒绝了2000法郎的校长年薪,因为他认为这笔钱应该属于那位不在其位的真正校长。
1799年,拿破仑任命德莫沃担任造币厂总管中的一员。一年后,他担任理工专科学校的临时校长。1803年,他获得设立不久的法国荣誉军团十字勋章;1805年,他被任命为同等级的军官。这些荣誉意在奖励他第一个提出的无机酸熏蒸消毒法所带来的益处。1811年,他受封为法兰西帝国的男爵。
在巴黎理工大学任教16年后,德莫沃向有关当局申请并获准退休,回到了个人生活的状态,伴随他的是岁月,荣誉,以及曾经在他提携下走进科学殿堂的无数学生的祝福。在这种状态下他生活了三年,其间见证了拿破仑的垮台和波旁家族的复辟。1815年12月21日,他突感全身精力枯竭,病了仅三天后,他死在了他悲伤的妻子和他的几个忠诚友人的怀抱中,走完了他近八十年的生命历程。1816年1月3日,研究所的委员以及其他许多杰出人士将他的遗体安葬于墓地。他的同事贝托莱为他这位离世的朋友宣读了简短和深刻的悼词。
德莫沃与第戎科学院一位院士的遗孀皮卡迪特太太结婚,这位院士以翻译瑞典语、德语和英语科技著述而闻名。他们先同居后结婚,二人没有孩子。德莫沃发表了大量的化学著述,他对化学进步的贡献不亚于同时代的任何其他化学家,但由于他没有做出过惊人的化学发现,因此没有必要将那些散见于《第戎学术论文集》、《物理学杂志》及《化学年鉴》上的他的许多论文再一一列出。
[1]法国旧地积度量单位。——译者注
[2]长度单位,1突阿斯约等于1.95米。——译者注
[3]读者应注意,虽然该学术论文刊印在1772年的《科学院学术论文集》中,但该论文集实际上是在1776年出版,拉瓦锡的这些实验是在1775年和1776年做的。
[4]见1778年《科学院学术论文集》,其中他定义了“酸的制造者”以及“酸化原质”。
[5]原文为“苏打硫酸盐溶液”。——译者注
[6]原文为“苛性钾”。——译者注
[7]加纳的旧称。——译者注。
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