本报记者 王昱
在科学史上,我们犯过的那些错误往往更有趣而耐人寻味。比如英国科学家普里斯特利与氧气擦肩而过的故事,就曾被恩格斯嘲笑为“真理都碰上了他的鼻尖,却没有被发现”。
1774年8月1日这一天,普里斯特利拿放大镜聚焦太阳光加热三仙丹(氧化汞),出人意料地得到了一种神奇的气体——燃烧物被放进这种气体中会烧得更为剧烈,小动物在吸了它之后会更有活力。今天我们知道,这个化学反应其实就是氧化汞受热分解,产生了汞单质和氧气,普里斯特利是第一个在实验室中提取较为纯净的氧气的人。可惜的是,普里斯特利并没有察觉这一点,他在当天的实验笔记中兴奋地写道:“我得到了一种脱燃素的空气,太棒了。”
啥叫“脱燃素空气”?这涉及人类在化学上走过的一个大坑——燃素说。盛行于当时欧洲的燃素说认为,物质之所以会燃烧,乃至生物之所以有活力,都是因为它们体内聚集了一种名叫“燃素”的东西,燃烧和生物活动的过程就是将“燃素”发散到空气中,并释放出能量。而当物质中的燃素与空气中的燃素密度一致时,燃烧就将结束。按照这个理论,燃素含量越少的空气助燃效果越好,看到自己提取的气体火焰烧得那么旺,普里斯特利想当然地认为自己得到了一种完全不含燃素的气体。
事实上,如果你受过一点化学训练,会发现该理论其实是本末倒置,将原本应该是化合的氧化反应看成了分解,跟天文学上的地心说错误几乎如出一辙。事实上,“燃素说”的别名正是“化学界的地心说”,它虽不科学却有那么一点科学的影子,在相对粗糙的实验环境中你根本看不出它的破绽,大多数人就在这种认知层面停下了,而普里斯特利不幸成了其中一员。
着了这个道的化学家还不止普里斯特利一人,同时代更牛的瑞典化学家舍勒在重复该实验后也赞同这一种“脱燃素气体”,只不过他觉得这未必就是一般空气,因而给它起名为“火空气”。
万幸的是,总有善于独立思索、敢于质疑的人,同时代的法国学者拉瓦锡在接到普里斯特利的报喜后,觉得事情没有那么简单。他别出心裁地搞了一个更完善的实验——他先让水银在密闭的容器中燃烧得到三仙丹,而后称量氧化汞和剩余空气,发现空气损失的部分重量,跑到了氧化汞中。他再加热三仙丹得到所谓“脱燃素空气”,发现产生的这部分气体刚好是空气刚才损失的。这个实验无可辩驳地说明,三仙丹在被加热时不是吸收了空气中的“燃素”,而是释放了另一种气体,而这种气体正是水银在燃烧时吸收的。拉瓦锡将这种气体命名为氧气,燃素说的迷雾终于被揭开了。
拉瓦锡这个实验的伟大之处在于,他得出结论的手段不仅是现象观察,还引用了数理计算——通过对水银、三仙丹、空气、氧气的分别称重最终得出结论,这让化学从一门现象观察的博物学一步迈入了需要算数的数理科学。所以,他不仅是化学界的哥白尼,还是化学界的牛顿,一个人完成了双份的工作。直到今天,法国人不仅认定拉瓦锡是氧气发现者,还认为他跟牛顿一样是近代科学的开创者。
令人惋惜的是,拉瓦锡的氧气学说得罪了法国大革命中的革命元勋之一马拉,后者是个半吊子化学家,狂热地支持燃素说,学术上斗不过拉瓦锡,就在政治上公报私仇,给拉瓦锡扣上了一顶“国王的包税官”“人民公敌”的帽子,并把他送上了断头台。 |
