科学中的革命-第34部分

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第十四章　拉瓦锡与化学革命

　　　　化学革命在科学革命中占据首要位置，因为它是最早被普遍认识并且被它的发起者
A－L．拉瓦锡称为革命的主要革命。拉瓦锡之前的科学家们已经认识到，他们的计划将
导致某种全新的东西，而且将直接违反公认为真实的科学信条的既定规范；然而，与其
他人不同，拉瓦锡也想到作为思想中一种特别变革的科学革命的概念，而且他断定，他
本人所从事的工作，实际上将构成这样一场革命。其他人曾著述讨论科学中的革命，但
这些已是在久远的过去发生的事情，或至少是昨天的事情了，而并非目前所为。就我所
知，只有罗伯特·西默尔先于拉瓦锡描述了他对作为“革命”一创造的科学的贡献；但
是西默尔所提出的双流电学理论并没有引起一场革命，正像拉瓦锡的化学理论并未引起
一场革命一样。此外，电学充其量不过是一门科学（物理学）的一个单独的分支，而化
学则包含整个的物质科学。因此，化学中的一场革命有可能动摇几乎所有自然科学甚至
生物科学的基础。
　　　　在拟订其研究计划和目标时，拉瓦锡不得不想到它们对科学的根本意义。他在1773
年一本实验室记录中写道：“这个学科的重要性又一次促使我从事整个这项工作。在我
看来，这项工作注定要引起物理学和化学中的一场革命。”［”在拉瓦锡1791年写给夏
普塔尔（Chaptal）的信中，我们看到了拉瓦锡关于化学中的一场革命的同样的概念和想
像。拉瓦锡在信中说：“所有年轻的科学家都接受了新的理论，因此我断定，这场革命
是在化学中完成的”。
　　　　化学革命大约是在美国革命那一段时间中发生的，而且在法国大革命期间达到高潮。
拉瓦锡意识到了革命的这种汇合。在1790年2月2日，他给本杰明·富兰克林写了一封非
常值得注意的信。他在信中就化学革命向他的这位美国朋友作了简洁的说明，然而他又
论及法国的政治革命——因此明确地展示了在他看来这两种革命是如何联系在一起的。
他向富兰克林宣布，法国科学家被划分为两个阵营：一个阵营的科学家墨守和坚持旧的
学说和理论；一个阵营的科学家则站在他这一边。后一个阵营包括德·莫维奥、贝托莱、
富克罗伊、拉普拉斯、蒙日以及“一般地说科学院的物理学家们”。在报告了英国和德
国的化学状况之后，他断定（杜维恩和克里克斯泰因，1955，127；史密斯，1927，31）：
“因而，在这里，在人类知识的一个重要部分中发生了一场自您离开欧洲以来的一场革
命”。同时他又补充说：“如果您同意的话，那我将把这次革命看作是充分发展了的甚
至彻底完成了的革命。”接着，拉瓦锡转向政治革命：“在给您介绍了迄今为止在化学
中发生的事情之后，再给您谈一谈我们的政治革命也许是适当的。我们认为这场革命已
经完成，而且再也不可能回到旧秩序”。到1790年2月，国王的专制统治被废除，法国已
成为一个君主立宪制国家，主要的权力属于国民议会；然而，直到1790年7月14日新的宪
法才被制订出来并得到国王认可。
　　　　在1790年或1791年，当一场革命在政治领域中充分发展之后，发现拉瓦锡正在思考
化学中的革命是并不奇怪的。甚至在美国革命和法国革命发生之前的1773年的实验室记
录中他对革命的比较早的涉及，也并非特别出人意料的，因为，到那个时候，政治的、
文化的和思想的革命（包括科学中的革命）的概念在法国已经相当普遍了。关于拉瓦锡
1773年的笔记，值得注意的是（1）他在其中预言了后来实际上发生的自然科学中的一场
即将到来的深刻的革命；也就是说，他能够预言一场科学的革命；而且（2），这个笔记
的作者以及这场革命的主要发起者是同一个人。
　　　　拉瓦锡的贡献
　　　　化学革命最重要的特点在于它推翻了占统治地位的“燃素”说，并以一种以氧气的
作用为基础的理论取而代之。拉瓦锡证明，这种气体是空气的一个成分。他认为，空气
是气态的物质而非某种容易变态的单一物质的混合物。氧气是燃烧、煅烧和呼吸过程中
的积极的作用物。要看化学革命引起的变化多么深刻，就要注意在那个时候金属性的矿
石被看作是元素组成的而且金属元素被认为是混合的（即金属性矿石或“金属灰”和
“燃素”的混合物）。从拉瓦锡以来，我们以为金属是元素（如果是清一色的话，即既
非合金，亦非混合物），以为金属及是金属元素和氧气的混合物。化学的语言把新的知
识反映在诸如“氧化物”、“二氧化物”、“过氧化物”等等名词之中。新化学的基本
内容包括现代的元素概念，化合物概念和混合物概念；元素表（与我们今天所看到的极
其相似）的产生；对已知化合物的化学分析。
　　　　化学革命利用了通称“质量守恒”或“物质守恒”的一般原则。这一原则阐明：在
一个化学反应中，所有参与反应物的总的质量（或重量泌定等于所有生成物的总质量
（或重量）。现在对所有科学都带有根本性的这一原则，那时并不是化学理论的根本原
则。如果这样，那么就可能存在一个惊论（设想燃素是一种物质，而且因此——在牛顿
学说的意义上——具有质量和重量）。因为实验证明，在由金属灰十燃素=金属这个等式
所指定的过程中，金属灰的重量要大于金属的重量。一些坚持燃素说的人通过把一个
“负重量”让与燃素来解释这个矛盾，而其他的人则试图把质量或重量问题归结为一个
比重问题（见帕廷顿和麦凯，1938，第3部分）以寻求出路。普里斯特利则比这两种人要
高明得多。他直率地说，在自然科学中，重量（或质量）并不总是一个主要的考虑。当
然，他是对的。不从质量或数量方面加以讨论的有形的“物质”的三个例子是：牛顿的
以太，富兰克林的电流以及（拉瓦锡所相信的）热流。我们在这里可以看到，新化学的
原则是如何具有革命性。我们可能注意到，拉瓦锡对上述等式的修正（金属灰=金属十氧
气）为物质守恒的基本原则提供了实验的证明（因为空气有重量）。
　　　　拉瓦锡对氧气（或空气的要素）在燃烧和锻烧中的作用的分析被记录在1772年11月
1日的一篇学术短文中（这篇短文曾于1773年5月5日在皇家科学院宣读）。他在该文中指
出，“硫在燃烧时不但不会失去重量，相反会增加重量”，而且，“磷也是相同的情况”。
他接着说，这一“重量的增加来自在燃烧过程凝固的大量空气「实际上，正如他后来发
现的，只是空气的一部分，即氧」”。他注意到，这个发现导致他相信：“对于由于燃
烧或煅烧中而增重的所有物质来说，很可能会发生”同样的现象（艾德1964，61；麦凯，
1935，117）。1773年关于“物理学和化学中的革命”的论文（笔记）基于一系列“用新
的装置”进行的实验，目的在于“把我们关于进入化合或从物质中释放出的空气的知识
与其他已获得的知识联系起来”以“形成一种理论”（梅尔德伦1930，9；贝特洛1890，
48）。
　　　　我已经提到关于氧化物的新的化学名称。依据新理论的更严密的逻辑而改变现有的
名称，是科学革命的特点。在哈维发现血液循环之后，我们已经看到了在动脉和静脉方
面这个过程的一个例证。在1787年，路易斯·贝尔纳·居伊顿·德·莫维奥、克劳德·
贝托莱以及安东尼·弗朗索瓦·德·富克罗伊与拉瓦锡合作创制一种新的术语表——这
些术语将依据拉瓦锡的新的化学理论反映物质的实际化学成分。这四位合作者在1787年
出版的《化学命名法》是一部第一手的革命文献，是拉瓦锡活跃的思想框架的关键。不
仅新的名称依赖于拉瓦锡对化合物的分析，而且名称的次序也可以提供关于氧气饱和的
相应的程度的情况。例如，含硫的盐可以是硫酸盐或亚硫酸盐；而且一般说来，原子价
较高的酸（以及……酸盐）是渗透着氧气的那些酸或酸盐。但是，含硫而不含氧的化合
物则是…ides（复数），正如在硫化钾中那样。与此相似，一种钾和氧的化合物就可能是
氧化钾（而且就其他金属元素来说也是如此）。在他的《化学初论》（1789；1792年又
出版德文版，1790年出版英文版，同时还有荷兰文版，意大利文版和西班牙文版）一书
中，拉瓦锡强调哲学家孔狄亚克的影响。孔狄亚克曾说：“推理的艺术依赖于一种做得
好的语言”。属然我们对拉瓦锡的陈述可能需要有所保留（格拉克1975，112），但是他
明确地说，这个最终的论述源出对语言和命名的考虑——在“我没有能够阻止它”的情
况下，已形成为一个化学体系。
　　　　对这场革命的认可
　　　　几乎在同时，出版物中都公认已经发生了一场化学革命。拉瓦锡的朋友和合作者让
…巴蒂斯特…米歇尔·比凯在1778年出版（古夫，1983）的一本小册子中比较早地提到这
场革命；这本小册子是在一年前向巴黎医学院宣读的一篇论文的基础上写成的。比凯认
为，新的化学的“气体学说”充分说明了当面对新的发现时必须抛弃旧观念的原则。他
说，没有什么能比关于气体的新发现“在科学中产生了一场如此巨大的革命”并且“对
这一美好的科学的进步作出了如此多的贡献”。
　　　　古夫（同上）已经找到了很可能是在出版物中提到拉瓦锡化学革命的第一个人。它
是在拉瓦锡刚刚开始一系列将导致关于燃烧和空气的一种新观点实验之后提及的。安托
万·鲍姆写作了一本论述化学的三卷本著作，他在1773年的出版物中提到这场革命，那
时，拉瓦锡私下曾表达他的这样一个信念：他的研究计划将“引起物理学和化学中的一
场革命”。在这个时候，拉瓦锡已经确信，燃烧引起与空气（或一部分空气）的化合，
应当放弃燃素说，但是他尚未出版关于这个主题的任何东西。鲍姆在他的论文的一个附
录中，在讨论新的发现，尤其是“凝固的空气”（二氧化碳）及其特性时，提到了化学
中的一场革命。鲍姆说，一些自然科学家认为；凝固的空气带有必定使燃素遭到抛弃的
“特性”，并且取而代之。他继续说（古夫1983）：“在这同一些自然科学家看来”，
凝固的空气“将引起化学中一场彻底的革命＇总体的革命」”，而且，甚至“改变我们知
识的秩序”。因为鲍姆与拉瓦锡的关系并不是特别密切，所以，我们对他是如何听到拉
瓦锡的革命思想的这一点并不清楚；我们只能设想，鲍姆试图用“物理学家”这个短语
概指拉瓦锡及其追随者——那么，就其他人而言，谁在进行这样一场革命呢？
　　　　亨利·格拉克（1976）为我们追溯到了其后对化学革命的认可。比凯1778年出版的
那本书并不是特别有名的。格拉克发现，对于广为宣传拉瓦锡所引发的化学革命的概念
起最大作用的作者是富克罗伊。富克罗伊甚至在他的《自然史创级教程》（1782）中
“转向拉瓦锡的新化学之前”就曾提到一场即将来临的革命。他在此写道：“只有当更
进一步的实验使我们确信所有的化学现象都可以依靠气体的理论而无须乞灵于燃素而得
到解释时，才能有更合适的教程。”他特别指出，他的同行化学家麦克尔确信“新的发
现必定在化学中引起伟大的革命”（富克罗伊，1782，1：22）。在后来的版本中，富克
罗伊谈到每天都赋予我们的理论以新的力量的新的发现。由于富克罗伊《自然史初级教
程》（1782）以及富克罗伊在其中谈论“革命”的其他著作的普及，格拉克断言，正是
富克罗伊在认可和褒扬“化学中的革命”或其他相同说法并使之规范化方面起到了最有
效的作用（关于更进一步的论述清参看斯米顿1962年的著作）。特别是，有一篇对拉瓦
锡的巨著的很长的评论——“由富克罗伊和J．德·奥恩署名”，而实际上是富克罗伊
“写作和提交的”（格拉克1976，3）——指出，“化学在近年所经历的革命实际上是M
．拉瓦锡先生所作的一系列实验的结果。”这个评论是“作为拉瓦锡《化学初论》第一
版第二次发行时的一个附录第一次出版的，而且还继续发表在此后的版本中”（同上），
所以，拉瓦锡在完整表述他自己的理论的同时，也宣告了革命的产生。
　　　　格拉克同时还发现，甚至“在拉瓦锡1789年发表《化学初论》从而建立起他的新化
学理论之前”，在爱尔兰化学家理查德·柯尔万论述燃素的著作的法译本的一篇序言中
就已经提到正在进行中的这场革命。被认为是拉瓦锡夫人——（根据格里莫克斯的权威
之见）被普遍认为是该书的译者——所写的这篇序言中，解释了为何加了一连串的脚注
以在每一个步骤上都驳斥柯尔万的燃素说观点。拉瓦锡夫人认为，如果没有这些注释，
那么“这部著作可能就不足以推进正在化学中进行的那场革命。”
　　　　这个记录还应当包括已出版的论及革命的另外一个重要的例子——拉瓦锡本人的论
述。这个论述（就像富克罗伊提到的麦克尔的看法，柯尔万一书法文版的序言以及比凯
的观点）在拉瓦锡把他整个的理论发表在《化学初论》之先。根据是“论关于改进和完
善化学命名法的必要性”这篇论文。它是“拉瓦锡先生在1787年4月18日巴黎科学院的一
次公开会议上宣读的”，并且作为《化学术语分类法入门》（巴黎，1787）一书中介绍
性的章节发表。文中拉瓦锡并没有说化学术语分类法的改革构成化学科学中的一场革命，
或者这场革命正在酝酿之中。相反，拉瓦锡宣布，“新的方法”将“在讲授化学的方式
中引起一场必然的甚至迅速的革命。这个例子使我们回想起早在几乎一个世纪以前，在
描述数学中的革命时，丰特奈尔援引了这样一条原则：科学中任何一场真正根本的革命
都意味着教育中的一场革命。
　　　　拉瓦锡的预言迅速得到证明。在约瑟夫·普里斯特利1796年写的一本小册子中我们
可以找到这方面的证据。这本小册子是在《化学术语分类法入门》出版九年之后、柯尔
万的论文的法文译本出版八年以后问世的，“莫维奥、拉瓦锡、普莱斯、蒙日、贝托莱
和富克罗伊对此作了注释”。普里斯特利在谈到“贝托莱、普莱斯、蒙日、莫维奥、富
克罗伊、哈森弗雷茨先生，以及柯尔万先生的尚存的答辩者”时，“对燃素说作了简短
的辩护”。他在开始时说，
　　　　几乎没有哪些革命（即使有也极少）如此规模之大，如此突然，又如此普遍，以致
现在通常所说的新的化学体系和反燃素说是如此盛行和普遍。反燃素说的主要对象是施
塔尔的燃素说，而他的燃素说曾一度被认为是科学中从未有过的最伟大的发现。
　　　　普里斯特利认为，这场革命的步子是如此巨大，以致“过去二、三十年中的每一年
比上一个世纪任何十年的时间对科学，尤其是化学都具有更大的重要性”。然后，他表
示承认，“这种新的理论”被认为是“具有如此牢固的基础”，从而“一种新的术语分
类法——人们把全部注意力集中于它——被