【第三十三迴】

    舊學說百年統治終破產

    新原理一時沉埋永放光

    ——質量守恆定律的發現

    上迴說到隨著紡紗機、蒸汽機的發明,一場工業革命從英國開始了。工業技術和生產的發展必然引起人們對生產原料更深刻的認識。而紡織業的發展必然促使人們去研究染料,研究酸堿,這又向化學提出了新的要求,而在這方麵打頭陣的,現在該輪到一個法國人了。他就是拉瓦錫(1743~1794年)。

    1743年8月26日,拉瓦錫生於巴黎。他的父親是一個很有錢的律師,這使小拉瓦錫不愁吃穿,上了中學又上大學,法律係畢業後他當上了律師。但不知是什麽緣由,使拉瓦錫對礦物特別感興趣。在他辦公桌的抽屜裏,常常放著一些石頭,什麽硫磺呀,石膏呀,就連卷宗裏也不時可抖出一些紅綠顏色的礦粉來。一次,他的一篇化學論文在競賽中獲得法國科學院一枚金牌,這更使他決心辭掉律師職務,闖入自己酷愛的化學領域。

    但是私人研究化學,要建實驗室,要買儀器,錢從何來?這拉瓦錫憑借他律師的閱曆,用特殊的眼光上下左右在財政界一掃,便發現了一個訣竅。原來18世紀中葉,法國新興的資產階級已積聚成一股強大的力量,但封建王朝還不甘退位,更加緊了對人民的搜刮。搜刮的一個妙法就是收重稅。可政府並不出麵,而是承包給“包稅人”。包稅人先向國家交一筆巨款,然後再去收稅。包稅人隻要向國家交了錢,至於向老百姓收多少,國家是不管的。為了研究化學,拉瓦錫從父親那裏借來錢作押金,違心地當上了一名包稅人。很快,拉瓦錫就擁有了自己的化學實驗室,同時,又很快認識了一位金發碧眼的姑娘瑪麗。瑪麗是包稅公司經理的女兒,才14歲。但他們感情篤深,終成眷屬。這瑪麗性情溫柔,又寫得一手好字,並擅長繪畫,為丈夫抄論文,繪圖表,天賜一個好內助。拉瓦錫真是要錢有錢,要物有物,要家有家。比起那開普勒、牛頓來,真是科學家當中少有的幸運兒了。

    卻說1789年冬盡春來的一個夜晚,寒氣還籠罩著巴黎,拉瓦錫和嬌妻瑪麗正圍爐夜話,瑪麗手中拿著一篇剛收到的文章說:“親愛的,聽我給你念一段,這裏說的這個實驗可真有意思。”文章不長,喝杯茶的工夫便已念完,但拉瓦錫聽罷便再也沒有喝茶談天的閑心了。他一把搶過文章連讀了兩遍。原來這文中說到將一塊金剛石燒得熾熱後,它便會消失得無影無蹤。他想,這是不可能的,任何東西燒完總要留下一點兒灰燼。拉瓦錫立即鑽進實驗室,照做了一次,確實如文章所說,金剛石不翼而飛了。整整一夜,瑪麗感到睡在身旁的丈夫翻來覆去不能成眠,但溫柔的她不敢說話,怕引起他的話頭更不能入睡。天將亮時,瑪麗見他還在瞪眼看天花板,就說:“都是我不好,睡覺前不該給你說什麽實驗的新消息。”拉瓦錫卻拉住她的手,翻身坐起:“瑪麗,我們趕快進實驗室去,辦法有了,也許問題正出在這裏。”

    拉瓦錫隻穿一件睡衣坐在實驗台旁,他將一塊金剛石用不怕火的石墨軟膏厚厚地裹起來,然後放在火上高溫加熱。他想:過去人們研究燃燒都是在空氣裏進行,被燒過的東西多啦、少啦,都看作是這東西自己發生了變化,誰敢保證這看不見的空氣裏不會有什麽物質在燃燒時參加進去,或是又帶走什麽呢?我今天將這金剛石裹得嚴嚴實實不見空氣,看它會出現什麽樣子。他就這樣睡衣拖鞋、蓬頭黑手地在實驗台旁忙著,虧得瑪麗賢惠,一會兒捧過一塊熱毛巾為他擦擦滿臉的汗水,一會兒又往他嘴裏塞一塊麵包幹,心疼得怕他餓壞肚子。這時在高溫火焰下,那裹著石墨的金剛石已被燒得通紅,就像爐子裏的紅煤球一樣。拉瓦錫小心地停了火,等待它慢慢冷卻下來剝開一看,金剛石竟完好無損!

    “看來燃燒和空氣大有關係。”他一邊洗臉,一邊說。

    “燃燒不是物質內的燃素在起作用嗎?”瑪麗一邊收拾儀器。一邊問道。

    “大家都這麽說,我看未必就是這樣。”

    原來自波義耳研究燃燒現象之後,1606年,他的學生終於建立了一種燃素說,凡物質能燃燒就用含燃素來解釋。但是一些金屬燒過後重量反而增加,燃素既然燒掉了,怎麽物質反倒加重?這真有點兒讓燃素說下不了台。但是擁護燃素說者又想出一種解釋,說那燃素與一般肉眼看見的物質不同,它含有的是一種負重量,負重量一走,東西自然就重了。可見當時燃素說已經露出破綻,難自圓其說了。拉瓦錫也早就對此產生了懷疑。今天這個實驗更明明白白地證明,金剛石被裹嚴時就不變,露天時就發生變化,說明根子不在燃素,而在空氣。

    正是:

    多少糊塗事,隻因太孤立。

    單見樹有葉,不見枝連理。

    到底在燃燒過程中空氣發生了什麽變化呢?最好的辦法就是檢查一下它的重量。拉瓦錫立即設計出新的實驗。

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    他在密室的容器裏燃燒金屬,燃燒前後他都仔細地用天平稱過重量,並沒有一點兒的變化。他再稱金屬灰的重量,是增加了,又稱燒過後的空氣的重量,卻減少了,而減少的空氣和增加了的金屬灰正好重量相等。於是拉瓦錫便發現了化學上一條極重要的定律——重量(質量)守恆定律。物質既不能創生也不能消失,化學反應隻不過是物質由這種形式轉換成另一種形式。

    自從拉瓦錫由燃燒金屬發現燃素說不可靠後,他立即放下其他研究而專攻各種燃燒現象。他又投資添了一些設備,選了幾個助手,將自己的實驗室重新布置一番,這裏可真成了一個燃燒展覽館。他在這個豪華的實驗室接待過許多科學名人,瓦特、富蘭克林都曾到這裏做客。這一天英國學者普裏斯特利又來訪問,拉瓦錫陪他在這儀器叢林間邊漫步邊討論問題。一會兒來到幾個玻璃罩前,普裏斯特利問:“這裏在幹什麽?”

    “我將磷用軟木漂在水麵罩著燃燒,燒後水麵就上升,占去罩內空間的五分之一。你看這個罩內是燒硫磺的,水麵也上升了五分之一。這說明燃燒時總有五分之一的空氣參加了反應。”

    “對。我也早發現空氣中有一種‘活空氣’,蠟燭見它著得更亮,而小老鼠沒有它就會死亡。拉瓦錫先生,你知道杜勒在1772年就曾找見過這種空氣,叫它‘火焰空氣’,我想,這和你找見的那五分之一的空氣是一迴事。可是,我覺得物質燃燒是因為有燃素,恐怕和這種空氣沒有關係。”

    “不,有沒有它大不一樣。你看這罩裏剩下的五分之四的‘死空氣’,你再放進什麽有‘燃素’的東西,無論磷塊還是硫磺,它也不會著了。尊敬的普裏斯特利先生,你的發現對我太有啟發了,看來空氣裏一定有兩種以上的元素,起碼這‘活空氣’就是一種,空氣並不是一種元素。”

    “這麽說,水也不是一種元素了。因為我已經發現水裏也有這種活空氣,而且用這種活空氣和另外一種空氣(氫氣)在密閉容器裏加熱,就又能生成水。”

    “真的嗎?”拉瓦錫突然停下腳步,眼睛直盯著普裏斯特利。

    “真的。你這裏的實驗條件太好了,我們馬上就可以重做一次。”

    普裏斯特利熟練地製成兩種氣體,混合到一個密封容器裏,開始加熱,一會兒容器壁上就出現了一層小水珠。拉瓦錫等實驗一完就拉著普裏斯特利到客廳裏,連叫瑪麗:“快拿酒來,我們今天要慶祝一件天大的喜事。”瑪麗立即托著三杯酒,輕盈地走出來,連問:“什麽喜事,這樣高興?”說著也陪客人坐下喝酒敘話。

    “瑪麗,你知道,我們今天不但進一步找到了燃燒的秘密,還找到了新的元素,它既在水中,又在空氣中,這一下子就打破了水和空氣是元素的舊說法,說明它們都是可分的。這種東西能和非金屬結合生成酸,又能使生命活下去,就叫元氧吧(氧由希臘文酸、活二字而來)。”

    “拉瓦錫先生,你真是一個大膽的科學家,我做了不知多少次實驗,可就是不敢放棄燃素說,總也沒有找到問題的關鍵。今天這個發現真是我們化學界的一件大喜事。”

    各位讀者,這氧氣本是杜勒和普裏斯特利最先發現的,但是他們為什麽看不到它與物質燃燒的關係呢?原來是舊燃素說的束縛,使他們不敢有任何非分之想。本來做學問一靠觀察積累,二靠思考比較。這觀察積累基本上還是在舊理論指導下的收集、整理,要的是細心與吃苦;那思考比較是在新事實的基礎上歸納突破,要的是大膽與勇敢,有如雛雞在殼經21天的暖孵,隻待那猛力一啄,躍出殼外,眼前便是一個好大的世界。一個舊理論的推翻就是一個新天地的開拓。當年地心說借上帝之力何等頑固,人們做了許多改良,卻終不能突破,出了個布魯諾隻一句話:“對不起,我的體係沒有給上帝留下位置!”一切問題便迎刃而解。過去人們總說行星在作圓周運行,可多年測量總有誤差,開普勒拋棄圓周說而立橢圓說,眾星便各行其路再不出軌。但可悲的是許多人在足已長而鞋還小時,寧肯削足而不棄舊履;在身高而簷低時,寧可彎腰而不換個新地方,科學史上確有不少這類的悲劇。隻有少數既聰明又勇敢的人才知道要不斷觀察新問題,收集新材料,同時又敢於打破舊理論,拋棄舊假設,於是勝利便屬於他們了。

    迴頭再說拉瓦錫三人正添酒舉杯,滿心歡喜,忽然一個仆人走了進來,手裏拿著一張《人民之友》日報,像有什麽事要迴主人,但又不便開口。拉瓦錫說:“什麽事?你說吧,普裏斯特利先生也不是外人。”

    “報上說您的壞話了,先生。”

    拉瓦錫接過報紙一看,隻見一篇署名馬拉的文章寫道:“法國公民們,我在你們麵前譴責拉瓦錫這個詐騙大王、暴君的夥伴、流氓的徒子徒孫、竊賊的大師……請你們相信,這個自誇每年有4萬裏亞爾收入的稅收員不知從你們身上搜刮走多少財富……”

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    拉瓦錫一看,臉色頓時沉了下來。他知道這個馬拉前幾年曾寫了一本《關於火的特性的研究》,漏洞百出,他曾著文反駁。不料1789年法國大革命後,這人倒成了革命領袖,看來現在是要報仇了。他生氣地將報紙往桌上一放,說:“我是賺了一點兒錢,但沒有這錢,哪兒有這實驗室,哪兒有這些成果,錢是給科學用了啊!”普裏斯特利不知怎麽一迴事,連忙放下酒杯,取過報紙一看,便也就知趣地起身告辭。因科學發現而引起的這陣小小的歡樂,卻因一個政治黑影的介入而又突然消失了。

    自從這次被報紙點名攻擊之後,拉瓦錫的處境便明顯困難起來,不久他正式被控貪汙,又過了不久,他的實驗室被查封。拉瓦錫倒覺得不會有什麽大事,他想,我一個科學家,總要為社會辦好事,於是他便加緊編書。過去他出過一本《化學教程》,總結了他多年來的實驗,提出氧化學說,統治化學界近百年的燃素說才被真正地戳穿。書一出版即被搶購一空。現在拉瓦錫正在補充修訂,準備再版。他又將這幾年新發現的元素整理成一張表,共33種,分作四類:

    1.氣體單質:光、熱、氧、氫、氮。

    2.非金屬單質:硫、磷、碳、鹽酸根、硫酸根、硼酸根。

    3.金屬單質:銻、銀、砷、鉍、鈷、銅、錫、鐵、錳、汞、鉬、鎳、金、

    鉑、鉛、鎢、鋅。

    4.土類單質:石灰、鎂土、鋇土、鋁土、矽土。

    這是化學史上第一份科學的元素表。那水、土、氣、火的四元素說到此也徹底破產了。化學在拉瓦錫麵前是徹底敞開了大門,許多新奇的現象、有趣的問題,一個接一個地跳了出來。但是他有一種預感,覺得有什麽禍事就要臨頭,手頭的工作怕是幹不完了。這種莫名的念頭自然不好對瑪麗說,所以他隻是整天埋頭寫作,瑪麗就加緊幫他畫插圖。

    果然,一天上午,拉瓦錫剛在桌旁坐定就有兩人進來,隻說法庭傳他去一趟。他知道那個模糊的預感今天要變成現實了。他冷靜地站起來說:“幸好我的書已經全部寫完。”返身取了一頂帽子便隨來人而去。法庭上的審判極為草率,他這個律師出身的人也未能張口為自己辯護幾句。一位好心的律師提醒法官:“拉瓦錫先生可是一位全歐洲聞名的科學家啊!”法官說:“革命不需要科學家,隻需要正義。”當即判了他的死刑。

    1794年5月8日,拉瓦錫被反綁著雙手,推向廣場中心的斷頭台。這時廣場上已人山人海,將要被砍頭的幾個人一字排開站在台上。這斷頭台是挖空心思想出的一種殺人方法。先搭一個一人高的平台,台上豎兩根丈餘高的方木,兩木間吊著一把斜刃大鍘刀,足有桌麵那麽大,寒光閃閃,涼氣逼人。下麵有一張大桌子,犯人就趴在桌子上,伸長脖子,等著那刀落下來砍頭。拉瓦錫被推赴刑場,驚動了巴黎的許多科學家,什麽時候聽說過一個科學院的院士被抓起來砍頭呢?和他一起研究化學命名法的柏托雷連忙趕來。瑪麗也來了,她一夜之間像老了10歲,這時正抱住拉瓦錫的頭失聲痛哭。拉瓦錫多麽想用手為她拭去淚水,去擁抱一下這個從14歲就開始追隨他的妻子,可是手被反綁著。他讓瑪麗抬起頭來,說要最後一次仔細看看她。拉瓦錫平靜地說:“瑪麗,你不必為我悲傷,感謝上帝,我已完成了自己的工作。我今年51歲,可以說已經度過了夠長夠愉快的一生,而且可以免去一個將會有諸多不便的晚年。我為後人留下了一點兒知識,也許也留下了一點兒榮譽,應該說是幸運的。”那瑪麗瞪著兩隻淚眼,隻是直直地望著他,下巴在一下下抖動,喉嚨裏卻像被什麽東西噎住,發不出一點聲音來。

    這時,隻聽身後那麵大鍘刀由空而降,卷起的一陣涼風,掃得人心裏直抖,接著就聽“嚓”的一聲,一顆人頭就像被菜刀剁下的一截黃瓜滾在台上。剛殺掉的是一個僧侶。接著,那麵鍘刀又“嘎吱吱”地升了起來,就聽監斬官吼道:“下一個,拉瓦錫!”瑪麗聞聽這一聲吼,先自昏倒在拉瓦錫腳下。柏托雷還抱一線希望,衝到監斬官麵前,高聲喊道:“不能殺他啊,法國不能殺掉自己的兒子。你們一瞬間砍下他的頭,再過一百年也不會長出一顆這樣的頭腦啊!”

    究竟拉瓦錫性命如何,且聽下迴分解。

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