△燃素说 

如果你读过贝歇尔的《土质物理学》,你一定会惊讶于书中的自相矛盾。你更会诧异于施塔尔竟能幸运地从老师的胡言乱语中发现真理。

自相矛盾的贝歇尔

燃烧过程和金属锻烧过程在17世纪末引起了化学家的特别注意。然而对燃烧现象的解释只能根据燃烧是物质分解的固有性质。同样地,这些观念都是来源于当时普遍承认的关于初始物质学说——亚里士多德的四元素论或炼金术的三元素说。个别地看,每一种学说都不能满足当时学者们的要求,因此就出现了初始元素的折衷理论。波仪尔关于元素的新观点在18世纪初既没有得到承认,又没有得到进一步的发展。

在这种情况下,燃素说诞生了,这一学说的出发点是想弄清楚燃烧现象的真实情况。一般认为燃素说最早是由德国医生兼化学家贝歇尔和他的追随者施塔尔提出来的。贝歇尔用自学的方法得到了化学和医学方面的理论和实际知识。后来他大学毕业成为医生,曾在美国的因兹一所学校任医学教授,还担任了一位侯爵的御医。1687年迁居荷兰,后来到了英国,在那里研究矿业。贝歇尔的理论观点是非常落后的和模糊的。他相信金属能够转变,而且在地球内部,金属能够自生出来。为了证明铁能在粘土中自生出来,他把粘土和油的混合物锻烧,再把燃烧物研细以后,用磁铁分离出了少量的铁做证明。

1667年贝歇尔的《土质物理学》一书出版,其中反映了他关于构成复合物初始元素的学说。他认为构成一切矿物、植物、动物的初始元素为土和水。但他又把土分为三类:“第一类土”是可溶的和石质的,“第二类土”是油质的,“第三类土”是挥发性的,很显然,贝歇尔的三类土质只是炼金术三要素说的变种。他的初始元素体系也像当时其他人的体系一样,是折衷主义的。在解释燃烧现象时,贝歇尔从一般公认的原理出发,认为燃烧是火分解燃烧物的过程。物质的可燃性是由于其中含有“第二类土”(油质的)。他还指出,可燃的原因也可能是物质中含有硫。他认为普通的硫是复合物,由酸和“第二类土”组成。贝歇尔解释金属锻烧时重量增加的现象与传统的说法是一致的,即火质加入到金属中了。他还认为,一切酸和盐都是各种土质与水化和而成的。贝歇尔这些混乱的观点,后来却突然被德国化学家施塔尔发展成为一种基本理论。

谦逊的施塔尔

施塔尔是贝歇尔的学生,专攻医学。1716年,他到柏林做普鲁士国王的御医,同时研究化学的本原。他的最主要著作是把贝歇尔的书加入了自己的观点重新编辑出版。其内容是把他老师的说法扩充起来,故贝歇尔的学说原来只是燃烧的学说,只有施塔尔,才真正地提出了燃素说。

1702年,他将贝歇尔《土质物理学》出版,为该书写了序,高度评价了著者在建立燃烧学说方面的功绩。并且指出,他对这个问题所发表的见解,都不属于他自己,而是属于贝歇尔的。但他与贝歇尔不同,施塔尔认为可燃要素,不是“油土”而是某种细微的气态物质,是没有重量,难以觉察的燃素——这就是燃素说的基本观点。同是他还特别预先声明,燃素完全不是亚里士多德的火元素。燃素在燃烧过程中从物体中放出,形成旋风般的运动,同空气结合,这就是火。放出的燃素扩散于空气中,再也无法与空气分开。只有植物能从空气中取得燃素,通过植物燃素又能进入到动物机体中。在烟火中,以及其它燃烧后没有残留物的物质中,含有最纯净的燃素。在这些物质中,燃素具有“物质形式”,但由于物质的燃素经常与其它物质结合在一起,因此它本身不可能被研究。施塔尔用各种物质中存在燃素的事实来说明物质的颜色、气味以及其它性质。

尽管燃素说有很多缺点和错误概念,但它在化学发展过程中却有重要的意义。在十七、八世纪,化学科学处于起步阶段,很少有统一的有组织的群体协作,整个化学界缺乏领袖人物和主导思想。而燃素说却能用统一的观点来解释和研究完全不同的各种现象,使化学第一次有了系统而比较接近于科学的发展。

燃素说的危机

燃素说可以简单地解释一些现象,因而很快风靡欧洲各国。在它诞生后的一百余年,许多大化学家都对它深信不疑。18世纪中期以后,化学分析方法成了化学研究的主要方法。从18世纪60年代开始,化学家们开始注意对某些化学变化中产生的气体进行研究,日后的事实证明:这是一个短暂的但对化学发展极为重要的气体化学的发展阶段。人们在化学分析研究和气体实验基础上所获得的新的实验事实与燃素说产生了尖锐的矛盾,燃素说受到了普遍的怀疑,其统治地位开始动摇。