斯塔爾和他的燃素王朝【化學史話外傳01】
? ? ? ?在《化學史話》的第一期中,除了我們?nèi)f古嘗氰的主角卡爾·舍勒,還有其他幾位化學家被提及,如斯塔爾(1659-1734),普利斯特里(1733-1804),貝格曼(1735-1784),和甘恩(1745-1818)。
? ? ? ?他們的事跡,都在化學史中留下了濃墨重彩的顏色。今天,我們先來介紹斯塔爾和他的燃素王朝。

? ? ? ?格奧爾格·恩斯特·斯塔爾(Georg Ernst Stahl,1659.10.22-1734.5.24),德國化學家、醫(yī)生、哲學家。其最主要的貢獻是系統(tǒng)性地提出了燃素說。
? ? ? ?斯塔爾出生于德國巴伐利亞的Anspach,父親是一位虔誠的路德派牧師。在他兩歲那年(1661年),英國化學家波義爾發(fā)表了《懷疑的化學家》一書,這標志著化學正式作為一門學科誕生了,于是,斯塔爾在很小的時候就對化學產(chǎn)生了濃厚的興趣。
? ? ?? 在17世紀,大多數(shù)chemist(化學家)實際上仍是alchemist(煉金術(shù)士),如磷的發(fā)現(xiàn)就是源自于煉金的意外。人們并不相信化學能夠通過通用的理論進行解釋,所謂的“變化之學”不過是由一個個特殊的反應所組成。當時,即便波義爾已經(jīng)提出了幾條最基礎的推論,如“酸與堿是相對的”。但大部分嘗試解釋變化的理論仍不過是哲學的空想,沒有任何實驗依據(jù)(當時風靡的理論,如四元素說,古希臘德謨克利特的原子論都是如此)。
? ? ? ?其中一條便是燃素說的雛形——貝歇爾的燃素論。該理論的創(chuàng)始人貝歇爾是斯塔爾的老師,但他的燃素論當時還充滿漏洞。斯塔爾在1702年-1703年仔細研讀了老師的著作,并通過了大量的實驗,留下了自己的見解。最終,他系統(tǒng)性地提出,燃素是空氣中廣泛存在的一種物質(zhì),金屬是由灰燼和燃素組成的,一旦金屬受熱,燃素就會脫離,只會在物質(zhì)中留下灰燼,而植物與動物之間存在著燃素的吸收-釋放循環(huán)。經(jīng)過斯塔爾之手后的燃素說面目變得煥然一新,能夠解釋很多化學和生物學現(xiàn)象,將大量分立的實驗事實統(tǒng)一到了同一理論之下。作為化學中最早的統(tǒng)一理論之一,燃素說的影響極為深遠。
? ? ? ?除了對化學的貢獻,斯塔爾對醫(yī)學的研究也很深入,在24歲那年獲得了耶拿大學的醫(yī)學博士學位,后來成為了普魯士國王弗里德里希·威廉一世的私人醫(yī)生,兼任柏林醫(yī)學委員會主席。
? ? ? ?斯塔爾的精力十分充沛,他撰寫了多部書籍闡釋自己的理論,其中最重要的一本是《化學基礎》。據(jù)說,舍勒幼年時極其喜歡這本書。
? ? ? ?功成名就的斯塔爾于1734年安然去世,享年75歲。然而,燃素說卻并沒有隨著他的提出者一同離去,歷史的車輪滾滾向前,科學仍在一刻不停地發(fā)展著。

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? ? ? ?斯塔爾的燃素理論打開了人類對化學理解的一扇窗。由于同時代的其他理論沒有實驗的支撐,燃素說在提出后成為了化學界的權(quán)威理論,延續(xù)近一個世紀。斯塔爾去世后,不少化學家一生都將燃素奉為至高的真理。燃素說極大地推動了人類對于氣體組分的探索,開創(chuàng)了第一個化學發(fā)現(xiàn)的高潮,18世紀60-70年代,卡文迪許、普利斯特里、舍勒等化學家先后發(fā)現(xiàn)了“水化氣”(氫氣)、“不支持燃燒的空氣”(氮氣)、“燃素氣”(氧氣)等氣體。同時,由于燃素說整合了氣體、金屬、生物多個不同分支學科的底層原理,更多化學家得以從更高的視角觀察世界的真相。
? ? ? ?在燃素說的前七十五年,人類站在它的肩膀上創(chuàng)造了無數(shù)奇跡。但是,慢慢地,人們發(fā)現(xiàn)燃素說有些無法解決的問題了。燃燒物質(zhì),質(zhì)量不降反增,難不成燃素具有負質(zhì)量?
? ? ? ?通常來說,理論發(fā)展的規(guī)律是:一代代理論被創(chuàng)造出來解釋已知的事實,預測未知的事實,未知的不符合理論的事實又進一步推翻原先的理論,創(chuàng)造新的理論,進而在無限的發(fā)展中無限趨近于事實。
? ? ? ?1777年,人類對于氣體的認識終于達到了燃素說所能承載的極限,這個學說出現(xiàn)了越來越多與實驗事實不符甚至相悖的bug。最前沿的化學家們意識到,這個學說也許落后于時代了。這年,拉瓦錫向科學院遞交了《燃燒概論》一書,提出了氧化學說和質(zhì)量守恒定律,劍鋒直指已經(jīng)傳承七十五年的燃素王朝。

? ? ???這一年,三十五歲的舍勒在柯平的小藥房中鼓搗著他的酸。由于沒有錢,也沒有精致的實驗設備,有時,他必須以身試毒,來確認他所得到的物質(zhì)。好朋友提出的新理論,或許不錯,但似乎并沒有燃素說好用。舍勒依舊堅信著燃素說,直至自己去世。
? ? ? ?這一年,四十四歲的普利斯特里作為一名虔誠的牧師,正在忙于出版他的哲學著作《物質(zhì)和精神的研究》和《哲學必要性學說注釋》,聽聞有人對自己信奉四十余年的燃素說提出了挑戰(zhàn),普利斯特里很是生氣,后來,普利斯特里與拉瓦錫及其支持者唇槍舌劍爭二十余年,直至去世。
? ? ?? 并不如大家所預料的那樣,燃素說就此被推翻。真實的歷史是:由于拉瓦錫單槍匹馬人微言輕,氧化學說本身也有不完善之處,燃素說已被奉為圭臬等多種因素,燃素說的信徒們并未就此相信氧化學說,絕大多數(shù)人仍然堅守著從小就被父輩們教導著的“真理”。
? ? ? ?后來,拉瓦錫連續(xù)指出金屬是單質(zhì)、氫氣是單質(zhì)等多條事實,由于其與主流的燃素說相悖,仍然只有一部分化學家認同了他的理論。當時最大的幾位學術(shù)泰斗,根據(jù)自己對化學的判斷,最終無一支持氧化學說。但就如亞里士多德所說,沒有一個人能全面把握真理,這一次,他們或許錯了。
? ? ? ?權(quán)威或許能夠一時蒙蔽真理的光芒,但終究會敗在真理之下。在越來越多擺在世人眼前的實驗事實面前,更多的人對燃素說由支持,轉(zhuǎn)向了懷疑。
? ? ? ?拉瓦錫去世后,隨著其理論一步步被實驗所驗證,至1800年前后,只有極少數(shù)人仍然堅持燃素說,而在年輕人眼中,這些頑固的老古董的想法已經(jīng)不可理喻了。終于,在時間和真理的洪流面前,燃素說退出了歷史的舞臺。綿延四代人的燃素王朝,就此畫上了句號。
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? ? ? ?如果斯塔爾看到這一切,他或許并不會煩惱,反而會欣慰吧。他,和他的燃素說,已經(jīng)在那個神學和科學交替的年代,完成了歷史的使命。