第七章 基本物質

人們常說,化學作為一門嚴肅而受人尊敬的科學始於1661年。當時,牛津大學的羅伯特·玻義耳發表了"懷疑的化學家"--這是第一篇區分化學家和鍊金術士的論文--但這一轉變是緩慢的,常常是不確定的。進入18世紀以後,兩大陣營的學者們都覺得適得其所--比如,德國人約翰·貝歇爾寫出了一篇關於礦物學的嚴肅而又不同凡響的作品,題目叫做《地下物理學》,但他也很有把握,只要有合適的材料,他可以把自己變成隱身人。

早年,最能體現化學那奇特而往往又很偶然的性質的,要算是德國人亨內希·布蘭德在1675年的一次發現。布蘭德確信,人尿可以以某種方法蒸餾出黃金。(類似的顏色似乎是他得出這個結論的一個因素。)他收集了50桶人尿,在地窖里存放了幾個月。通過各種奧妙的過程,他先把尿變成了一種有毒的糊狀物,然後再把糊狀物變成一種半透明的蠟狀物。當然,他沒有得到黃金,但一件奇怪而有趣的事情發生了。過了一段時間,那東西開始發光。而且,當暴露在空氣里的時候,它常常突然自燃起來。

它很快被稱之為磷,這個名字源自希臘文和拉丁文,意思是"會發光的"。有眼光的實業界人士看到了這種物質的潛在商業價值,但生產的難度很大,成本太高,不好開發。一盎司(約28.35克)磷的零售價高達6幾尼--很可能相當於今天的300英鎊--換句話說,比黃金還要貴。

起先,人們號召士兵們提供原料,但這樣的做法對工業規模的生產幾乎無濟於事。18世紀50年代,一位名叫卡爾·金勒的瑞典化學家發明了一種方法,不用又臟又臭的尿就能大量生產磷。很大程度上就是因為掌握了這種生產磷的方法,瑞典才成為--而且現在還是--火柴的一個主要生產國。

金勒既是個非同尋常的,又是個極其倒霉的人。他是個地位低下的藥劑師,幾乎在沒有先進儀器的情況下發現了8種元素--氯、氟、錳、鋇、鉬、鎢、氮和氧--但什麼功勞也沒有得到。每一次,他的發現要麼不受人注意,要麼在別人獨立做出同樣的發現以後才加以發表。他還發現了許多有用的化合物,其中有氨、甘油和單寧酸;他還認為氯可以用做漂白劑--具有潛在商業價值的第一人--這些重大的成就都使別人發了大財。

金勒有個明顯的缺點,他對做試驗用的什麼東西都感到好奇,堅持要嘗一點兒,包括一些又難聞又有毒的物質,比如汞、氫氰酸(這也是他的一項發現)和甲腈。甲腈是一種有名的有毒化合物,150年以後,歐文·薛定諤在一次著名的思維實驗中選它作為最佳毒素。金勒魯莽的工作方法最後斷送了他的性命。1786年,才43歲的他被發現死在工作台旁,身邊堆滿了有毒的化學品,其中任何一種都可以造成他臉上那目瞪口呆的最後一個表情。

要是這世界是公正的話,要是大家都會說瑞典語的話,金勒本來會在全世界享有盛譽。

實際上,讚揚聲往往都給了更有名的化學家,其中大多數是英語國家的化學家。金勒在1772年發現了氧,但由於種種辛酸而複雜的原因,無法及時發表他的論文。功勞最終歸給了約瑟夫·普里斯特利,他獨立發現了同一個元素,但時間要晚,是在1774年的夏天。更令人矚目的是,金勒沒有得到發現氯的功勞。幾乎所有的教科書現在仍把氯的發現歸功於漢弗萊·戴維。他確實發現了,但要比金勒晚36年。

從牛頓和玻義耳,到金勒、普里斯特利和亨利·卡文迪許,中間隔著一個世紀。在這個世紀里,化學得到了長足的發展,但還有很長的路要走。直到18世紀的最後幾年(就普里斯特利而言,還要晚一點),各地的科學家們還在尋找--有時候認為真的已經發現--完全不存在的東西:變質的氣體、沒有燃素的海洋酸、福祿考、氧化鈣石灰、水陸氣味,尤其是燃素。當時,燃素被認為是燃燒的原動力。他們認為,在這一切的中間,還存在一種神秘的生命力,即能賦予無生命物體生命的力。誰也不知道這種難以捉摸的東西在哪裡,但有兩點是可信的:其一,你可以用電把它激活(瑪麗·謝利在她的小說《弗蘭肯斯泰因》里充分利用了這種認識);其二,它存在於某種物質,而不存在於別的物質。這就是化學最後分成兩大部分的原因:有機的(指被認為有那種東西的物質)和無機的(指被認為沒有那種東西的物質)。

這時候,需要有個目光敏銳的人來把化學推進到現代。法國出了這麼個人。他的名字叫安托萬-洛朗·拉瓦錫。拉瓦錫生於1743年,是一個小貴族家族的成員(他的父親為這個家族出錢買了一個頭銜)。1768年,他在一家深受人們討厭的機構里買了個開業股。那個機構叫做"稅務總公司",代表政府負責收取稅金和費用。根據各種說法,拉瓦錫本人又溫和,又公正,但他工作的那家公司兩方面都不具備。一方面,它只向窮人徵稅,不向富人徵稅;另一方面,它往往很武斷。對拉瓦錫來說,那家機構之所以很有吸引力,是因為它為他提供了大量的錢來從事他的主要工作,那就是科學。最多的時候,他每年掙的錢多達15萬里弗赫--差不多相當於今天的1

200萬英鎊。

走上這條賺錢很多的職業道路3年之後,他娶了他的老闆的一個14歲的女兒。這是一樁心和腦都很匹配的婚事。拉瓦錫太太有著機靈的頭腦和出眾的才華,很快在她的丈夫身邊作出了許多成績。儘管工作有壓力,社交生活很繁忙,在大多數日子裡他們都要用5個小時--清晨2個小時,晚上3個小時--以及整個星期天(他們稱其為"快活的日子")來從事科學工作。不知怎的,拉瓦錫還擠得出時間來擔任火藥專員,監督修建巴黎的一段城牆來防範走私分子,協助建立米制,還和別人合著了一本名叫《化學命名法》的手冊。這本書成了統一元素名字的"聖經"。

作為英國皇家科學院的一名主要成員,無論時下有什麼值得關注的事,他還都得知道,積极參与--催眠術研究呀,監獄改革呀,昆蟲的呼吸呀,巴黎的水供應呀,等等。1870年,一位很有前途的年輕科學家向科學院提交一篇論文,闡述一種新的燃燒理論;就是在那個崗位上,拉瓦錫說了幾句輕蔑的話。這種理論的確是錯的,但那位科學家再也沒有原諒他。

他的名字叫讓-保羅·馬拉。

只有一件事拉瓦錫從來沒有做過,那就是發現一種元素。在一個彷彿任何手拿燒杯、火焰和什麼有意思的粉末的人都能發現新東西的時代--還要特別說一句,是一個大約有三分之二的元素還沒有被發現的時代里--拉瓦錫沒有發現一種元素。原因當然不是由於缺少燒杯。他有著天底下最好的私人實驗室,好到了差不多荒謬的程度,裡面竟有13000隻燒杯。

恰恰相反,他把別人的發現拿過來,說明這些發現的意義。他擯棄了燃素和有害氣體。

他確定了氧和氫到底是什麼,並且給二者起了現今的名字。簡而言之,他為化學的嚴格化、明晰化和條理化出了力。

他的想像力實際上是得來全不費工夫的。多年來,他和拉瓦錫太太一直在忙於艱苦的研究工作,那些研究要求最精密的計算。比如,他們確定,生鏽的物體不會像大家長期以來認為的那樣變輕,而會變重--這是一項了不起的發現。物體在生鏽的過程中以某種方式從空氣中吸引基本粒子。認識到物質只會變形,不會消失,這還是第一次。假如你現在把這本書燒了,它的物質會變成灰和煙,但物質在宇宙中的總量不會改變。後來,這被稱之為物質不滅,是一個革命性的理念。不幸的是,它恰好與另一場革命--法國大革命--同時發生,而在這場革命中,拉瓦錫完全站錯了隊。

他不但是稅務總公司的一名成員,而且勁頭十足地修建過巴黎的城牆--起義的市民們對該建築物厭惡之極,首先攻打的就是這東西。1791年,這時候已經是國民議會中一位重要人物的馬拉利用了這一點,對拉瓦錫進行譴責,認為他早該被絞死。過不多久,馬拉在洗澡時被一名受迫害的年輕女子殺害,她的名字叫夏洛特·科黛,但這對拉瓦錫來說已經為時太晚。

1793年,已經很緊張的"恐怖統治"達到了一個新的高度。10月,瑪麗·安托瓦妮特被送上斷頭台。11月,正當拉瓦錫和他的妻子在拖拖拉拉地制訂計畫準備逃往蘇格蘭的時候,他被捕了。次年5月,他和31名稅務總公司的同事一起被送上了革命法庭(在一個放著馬拉半身像的審判室里)。其中8人被無罪釋放,但拉瓦錫和其他幾人被直接帶到革命廣場(現在的協和廣場),也就是設置法國那個最忙碌的斷頭台的地方。拉瓦錫望著他的岳父腦袋落地,然後走上前去接受同樣的命運。不到3個月,7月27日,羅伯斯庇爾被以同樣的方式、在同一地點送上了西天。恐怖統治很快結束了。

他去世100年以後,一座拉瓦錫的雕像在巴黎落成,受到很多人的瞻仰,直到有人指出它看上去根本

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