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第七章 基本物质(1)

人们常说,化学作为一门严肃而受人尊敬的科学始于1661年。当时,牛津大学的罗伯特·玻义耳发表了"怀疑的化学家"--这是第一篇区分化学家和炼金术士的论文--但这一转变是缓慢的,常常是不确定的。进入18世纪以后,两大阵营的学者们都觉得适得其所--比如,德国人约翰·贝歇尔写出了一篇关于矿物学的严肃而又不同凡响的作品,题目叫做《地下物理学》,但他也很有把握,只要有合适的材料,他可以把自己变成隐身人。

早年,最能体现化学那奇特而往往又很偶然的性质的,要算是德国人亨内希·布兰德在1675年的一次发现。布兰德确信,人尿可以以某种方法蒸馏出黄金。(类似的颜色似乎是他得出这个结论的一个因素。)他收集了50桶人尿,在地窖里存放了几个月。通过各种奥妙的过程,他先把尿变成了一种有毒的糊状物,然后再把糊状物变成一种半透明的蜡状物。当然,他没有得到黄金,但一件奇怪而有趣的事情发生了。过了一段时间,那东西开始发光。而且,当暴露在空气里的时候,它常常突然自燃起来。

它很快被称之为磷,这个名字源自希腊文和拉丁文,意思是"会发光的"。有眼光的实业界人士看到了这种物质的潜在商业价值,但生产的难度很大,成本太高,不好开发。一盎司(约克)磷的零售价高达6几尼--很可能相当于今天的300英镑--换句话说,比黄金还要贵。

起先,人们号召士兵们提供原料,但这样的做法对工业规模的生产几乎无济于事。18世纪50年代,一位名叫卡尔·金勒的瑞典化学家发明了一种方法,不用又脏又臭的尿就能大量生产磷。很大程度上就是因为掌握了这种生产磷的方法,瑞典才成为--而且现在还是--火柴的一个主要生产国。

金勒既是个非同寻常的,又是个极其倒霉的人。他是个地位低下的药剂师,几乎在没有先进仪器的情况下发现了8种元素--氯、氟、锰、钡、钼、钨、氮和氧--但什么功劳也没有得到。每一次,他的发现要么不受人注意,要么在别人独立做出同样的发现以后才加以发表。他还发现了许多有用的化合物,其中有氨、甘油和单宁酸;他还认为氯可以用做漂白剂--具有潜在商业价值的第一人--这些重大的成就都使别人发了大财。

金勒有个明显的缺点,他对做试验用的什么东西都感到好奇,坚持要尝一点儿,包括一些又难闻又有毒的物质,比如汞、氢氰酸(这也是他的一项发现)和甲腈。甲腈是一种有名的有毒化合物,150年以后,欧文·薛定谔在一次著名的思维实验中选它作为最佳毒素。金勒鲁莽的工作方法最后断送了他的性命。1786年,才43岁的他被发现死在工作台旁,身边堆满了有毒的化学品,其中任何一种都可以造成他脸上那目瞪口呆的最后一个表情。

要是这世界是公正的话,要是大家都会说瑞典语的话,金勒本来会在全世界享有盛誉。

实际上,赞扬声往往都给了更有名的化学家,其中大多数是英语国家的化学家。金勒在1772年发现了氧,但由于种种辛酸而复杂的原因,无法及时发表他的论文。功劳最终归给了约瑟夫·普里斯特利,他独立发现了同一个元素,但时间要晚,是在1774年的夏天。更令人瞩目的是,金勒没有得到发现氯的功劳。几乎所有的教科书现在仍把氯的发现归功于汉弗莱·戴维。他确实发现了,但要比金勒晚36年。

从牛顿和玻义耳,到金勒、普里斯特利和亨利·卡文迪许,中间隔着一个世纪。在这个世纪里,化学得到了长足的发展,但还有很长的路要走。直到18世纪的最后几年(就普里斯特利而言,还要晚一点),各地的科学家们还在寻找--有时候认为真的已经发现--完全不存在的东西:变质的气体、没有燃素的海洋酸、福禄考、氧化钙石灰、水陆气味,尤其是燃素。当时,燃素被认为是燃烧的原动力。他们认为,在这一切的中间,还存在一种神秘的生命力,即能赋予无生命物体生命的力。谁也不知道这种难以捉摸的东西在哪里,但有两点是可信的:其一,你可以用电把它激活(玛丽·谢利在她的小说《弗兰肯斯泰因》里充分利用了这种认识);其二,它存在于某种物质,而不存在于别的物质。这就是化学最后分成两大部分的原因:有机的(指被认为有那种东西的物质)和无机的(指被认为没有那种东西的物质)。

这时候,需要有个目光敏锐的人来把化学推进到现代。法国出了这么个人。他的名字叫安托万-洛朗·拉瓦锡。拉瓦锡生于1743年,是一个小贵族家族的成员(他的父亲为这个家族出钱买了一个头衔)。1768年,他在一家深受人们讨厌的机构里买了个开业股。那个机构叫做"税务总公司",代表政府负责收取税金和费用。根据各种说法,拉瓦锡本人又温和,又公正,但他工作的那家公司两方面都不具备。一方面,它只向穷人征税,不向富人征税;另一方面,它往往很武断。对拉瓦锡来说,那家机构之所以很有吸引力,是因为它为他提供了大量的钱来从事他的主要工作,那就是科学。最多的时候,他每年挣的钱多达15万里弗赫--差不多相当于今天的1 200万英镑。

走上这条赚钱很多的职业道路3年之后,他娶了他的老板的一个14岁的女儿。这是一桩心和脑都很匹配的婚事。拉瓦锡太太有着机灵的头脑和出众的才华,很快在她的丈夫身边作出了许多成绩。尽管工作有压力,社交生活很繁忙,在大多数日子里他们都要用5个小时--清晨2个小时,晚上3个小时--以及整个星期天(他们称其为"快活的日子")来从事科学工作。不知怎的,拉瓦锡还挤得出时间来担任火药专员,监督修建巴黎的一段城墙来防范走私分子,协助建立米制,还和别人合著了一本名叫《化学命名法》的手册。这本书成了统一元素名字的"圣经"。

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