二、元素观的变迁
1.黄金梦
在古希腊,哲学家们也探讨了构成自然万物的要素问题。可与中国的“五行说”相媲美的是由出生于西西里的恩培多克勒(公元前490-前430年)提出的“四根说”。在此基础上,古希腊大哲学家亚里士多德(公元前384-前322年)又提出了宇宙中的万物是由水、气、火、土这四种元素和以大组成的。在亚氏看来,天上的日月星辰是完美、永恒和神圣的,它们应当由永不变性的以大构成;而地上的万物与天上的不同,它们处在不断生成和消灭之中,是由本性可变的水、气、火及土四种元素构成。例如,当木材燃烧时,四元素论者就会认为,产生的火焰是木材中的火元素,烟是气元素,由木材一端渗出的水是水元素,燃烧剩下的灰粉是土元素。
亚氏还指出,这四种元素都具有可被人感觉得到的不同性质。具体说来,土具有冷和干的性质,水具有冷和湿的性质,气具有热和湿的性质,火具有热和干的性质;如果改变元素的性质,一种元素就会转变为另一种元素,例如,水受热变成了气。同样,如果改变一种金属的性质,它将变成另一种金属。亚氏的这种物质观就自然地成了炼金术士的思想基础,他们以为只要改变物质中这四种原始性质的比例,就能够使普通金属变成黄金;或者炼得一种能将其他金属变为黄金的“哲人石”,那么,在熔化的贱金属上投以少量的“哲人石”,就可以得到大量的黄金。
炼金术在被罗马皇帝下令禁止后,又在中世纪的阿拉伯世界复活了。约在公元11至12世纪,阿拉伯炼金术传入欧洲,欧洲封建统治阶级认为靠这种方术可以大发横财。英王亨利六世就曾晓谕他的大臣们必须学习炼金术。他们不惜重金豢养了大批炼金术士,这些术士冒着烈火的灼烧和呛人的浓烟,一心想炼出闪闪发光的黄金,但这种努力是注定要失败的。然而,在人类十分蒙昧的古代,特别是由于亚里士多德的权威,这一梦想很能迷惑一些人,这使炼金术士成年累月废寝忘食、忙碌不已。
那么,炼金术士的梦想能否实现呢?
到了17世纪中叶,四位哲学家在一起对这个问题进行了激烈的争论。第一位是怀疑派化学家;第二位是逍遥派化学家,代表亚氏的“四元素说”;第三位是医药化学家,该派认为万物都是由盐、硫、汞三种元素以不同的比例构成的;第四位则在争论中保持中立。争论的结果是怀疑派化学家获得了胜利。该派认为水气火土和盐硫汞都不是构成万物的本原,从而提出了万物是由化学元素组成的观点:元素是具有确定性质的、可感觉到的实物,是不能用一般化学方法再分解为任何比它简单的物质;元素既不能分割,也不能从一种转变成另一种。怀疑派的元素观打破了炼金术士们的黄金梦。
有趣的是,这场大辩论是在一本叫做《怀疑派化学家》的书中进行的。这本书是由英国化学家玻意耳(1627-1691)写的,其实他就是该书中怀疑派化学家的原型。正是玻意耳的元素观,才使化学——这一探讨元素性质及其变化规律的科学,从炼金术走上科学的道路。玻意耳曾在国外游历多年,并在他姐姐的家里建立了一个实验室。他的实验室总是对化学和物理的爱好者敞开大门的,所以不久就成为一个有名的研究中心。就是在这个实验室里,他发现了著名的玻意耳定律。玻意耳还定量地研究了铝、铁、锡等金属在密闭容器中煅烧的情况,发现它们煅烧后的重量增加了,为什么金属用火烧了以后会增重呢?玻意耳认为这是由于“火微粒”跑进金属中的缘故。
那么,火究竟是什么?燃烧又是怎样发生的呢?燃烧是大自然中最壮观的景象之一,它带给人温暖和光明;正是由于它,人类才跨越了茹毛饮血的时代;也正是由于它,世界才发生了千奇百怪的变化。
对燃烧的观察所得