第5章 化学趣史（3）
于是，罗维兹在实验室里，又开始加热酒石酸溶液。到了溶液里再出现那“不愉快”的红褐色浑浊现象时，就加放一些捣碎的木炭。一摇晃，等黑色的炭粒沉淀下去，溶液果然变得无色透明了！罗维兹把炭粒滤掉，一冷却，在蒸浓了的溶液里，就出现了大块的、漂亮的、无色透明的酒石酸结晶体。
罗维兹把自己的实验经过，写成论文，发表在1786年第一卷《克瑞里斯化学年报》上。接着，罗维兹又用木炭粉做了许多实验，证明木炭粉不使褐色的盐水脱色，使蜂蜜、糖汁、染料脱色，可以除掉普通酒里有亚味的杂醇，可以使带有腐臭味的水变成可以和的饮料，等等。
1794年，罗维兹还亲自用木炭粉来净化俄罗斯船队上不适于作饮料的水和制酒工厂里的酒精。
罗维兹的实验，再次证明了燃素学说的正确性——因为从燃素学说所得出的结论，居然被实验所证实了。[6]
这样，相信燃素学说的人就更多了。当时化学界的权威们，如瑞典化学家白格门、德国化学家马格拉夫、法国化学教授卢爱勒、瑞典化学家兼药剂师舍勒等等，都是燃素学说最热烈的拥护者和最忠产的信徒。
这样，燃素学说，在化学史上几乎统治了一个世纪。[7]
动摇
在18世纪，科学家们不光是相信有燃素存在，而且还相信存在着别的许多秘密的“要素”。
你要是问：铁为什么具有重量？
他们回答道：“因为在铁的微孔中存在“重素”。
你要是问：为什么有的东西热，而有的东西冷呢？
他们回答：这是因为热的东西里含有“热素”，冷的东西里含有“冷素”。
你要是问：空气为什么能够被压缩，而且具有弹性呢？
他们回答道：那是因为空气含有“弹性素”。
另外还解释说，光，是因为有“光素”，电有“电素”，磁有“磁素”……
那时科学家们的逻辑就是这样：遇上有什么解释不通的现象，便认为这是由于含有特殊的“某某要素”的缘故。如果你再追问一句这“某某素”是什么，他们的回答是不知道，或者不可思方！
就这样，各式各样令人眼花缭乱的特殊的“要素”，简直成了万应灵丹。当时在自然科学的书籍中，满是写着这样或那样的奇妙的“要素”。
尽管千奇百怪的各种“要素”满天飞，然而，谁也没有真正见到这些“要素”。
俗话说得好：“真金不怕火烧”。要分清是假金还是真金，要用火来检验；要分清是谬论还是真理，要用实践来检验。实践，是检验真理的唯一标准。
燃素学说，在实践中却开始遭到重重困难。
人们发现了这样的事儿：一支点着了的蜡烛，如果放在密闭的罩子下，没一会儿就会熄灭掉。
蜡景既然含有燃素，为什么在密闭的罩子里会熄灭掉昵？它所含有的燃素并没有跑掉呀！如果你把罩子打开，蜡烛照样可以点燃，发出柔和而昏黄的光。
斯塔尔对于这个现象，作了这样的解释：那是因为在密闭罩里的空，已经“吸饱”了燃素的缘故。
他说：“当空气对于燃素已经饱和了的时候，便不能再吸收燃素了。于是，蜡烛中的燃素便不得不停止放逸，火焰也就消失了。”
其实，这是一种牵强附会的解释。
至于波义耳的实验——金属在煅烧后增加了重量，也给燃素学说带来了巨大的困难，既然金属在煅烧时，是在不断地放出燃素。那么，煅烧以后，金属失去了燃素，照理应该比煅烧前更轻，为什么结果反而是重量增加了呢？
起初，一些为燃素学说辩护的科学家们说：燃素是没有重量的东西！
可是，这样还不能自圆其说，如果说燃素没有重量的话，那么，金属在煅烧前后应该是一样重才对呀！为什么波义耳的实验却一再证明，金属的重量的的确确是增加了呢？
于是，这些科学家又修改了自己的理论，他们说：燃素不是没有重量的东西，而是具有“负的重量”！因为地心对它不但没有吸引力，反而对它有排斥力。火焰，是燃素从燃烧物体中逃逸形成的。火焰总是向上，便是由于燃素具有“负的重量”，向上飞的缘故。也正因为这样，当金属被煅烧时，燃素就跑掉了，剩下的渣子的去了“负的重量”，它本身的重量也就增加了。
当时，法国著名的燃素学说理论家、蒙彼利埃医院教授加勃里尔·文耐尔便宣称燃素具有“正的轻量”（亦即“负的重量”）：
“燃素并不被吸向地球的中心，而是倾向于上升，因此在金属灰渣形成后，重量便有所增加，而在它们还原时生量就减少。”
有趣的是，还有人把燃素比做“灵魂”。他们说，金属失去燃素，就好比活着的人失去了灵魂。人失去灵魂以后，尸体以活着时要重；死的灰渣当然也就比活的金属重。
这是第二个牵强附会的解释！
真理，放之四海而皆准；谬论，则常常矛盾重重，错误百出。燃素学说的拥护者们虽然费了好多力气，才“解释”波义耳的实验，可是，没想到这又和另一件事相矛盾了。可不是吗？
许多燃素学说的拥护者都是一直认为卡文迪许用金属和酸作用所获得的可燃气体，就是燃素。然而，不久，人们便发现这种气体是一种化学元素——氢气（当时称为“水素”），它只不过是一种普普通通的气体罢了，而且是具有一定的重量的，并不是具有“负的重量”。换句话说，如果燃素学说的拥护者们认为燃素具有“负的重量”，那么，氢气就不是燃素；如果认为氢气是燃素，那么，就无法解释波义耳的实验。燃素学说，可真成了“床下挥斧头——不碍上，就碍下”。
人们开始怀疑氢气并不是燃素，于是，燃素学说了遭到了第三个困难：燃素究竟什么？它的性质怎样？究竟有不能它能提取出来？
这是一个老问题——从燃素学说诞生的第一起便存在的问题，同时也是许许多多科学家费尽心机所久未解决的问题——没有提取到纯净的燃素。那些醉心于燃素学说的科学家，面对着难堪的局面，又提出了新的“解释”：无论是“燃素”也好，无论是“电素”、“光素”、“磁素”也好，这些“素”全是一些看不见、摸不着、听不到、没有重量或者具有“负的重量”的东西！这些奇妙玄虚的“素”，是没法提出来的，因为当你把它装到任何一个密闭的瓶子里时，它会立刻穿过的瓶壁，溜掉……也正因这样，人们是无法提取这些“素”的。总之，燃素是不可捉摸的东西。
这是第三个牵强附会的解释！
鱼目岂能混珠？科学，是一门老老实实的学问：事实，是科学的最高法庭。在科学上，牵强附会，强词夺理是没有用处的，像是在石臼里捣水——白费力气。只要是不符合于事实，任何“理论”即使说得天花乱坠，也只以算是谬论。
燃素学说在科学实践中困难重重，在生产实践中也是擀面杖吹火——一窃不通。在18世纪中叶，由于冶金工业，特别是钢铁工业的迅速发展，迫切地需要一种新的、正确的理论来解释关于金属的冶炼过程，来指导生产的进一步发展。然而，燃素学说却象一根柔软无力的蛛丝，无法鞭策生产向前发展。例如，当时炼铁厂迫切需要解决炼铁炉的鼓风问题——为什么要往炉里鼓风？风的流速多大最合适？炼一吨铁要鼓进多少空气？空气最合适的温度是多少度？……这一系列问题，都涉及燃烧的本质，是燃素学说没法解决的。
燃素学说在动摇中。
《论冷和热的原因》
1745年1月，在俄罗斯彼得堡科学院的全体大会上，一位宽肩膀、高个儿、头上戴着假发的院士，在大声地宣读着自己的论文：《论冷和热的原因》。
这位30多岁的院士，在论文里提出了一个崭新的观点：他不同意科学界中最流行而又最普遍的关于冷和热的看法——冷是由于物体中含有“冷素”，热是由于物体中含有“热素”。他认为，冷和热的根本原因，就在于物质内部的运动！
这是一个前所未有的观点，这是一个向当时最流行的关于冷和热原因的理论的大胆挑战。
宣读这篇论文的科学家，就是俄罗斯彼得堡科学院院士米·华·罗蒙诺索夫。
罗蒙诺索夫诞生在俄罗斯北方荒僻的德维斯基县米沙宁斯卡雅村一个渔民的家里。小时候，罗蒙诺索夫常常跟着他父亲一起出海捕鱼。
罗蒙诺索夫从小就非常好学，可是，他家里很穷，父亲又目不识丁。他在不随父亲下海的日子里，就常常到邻居伊凡·舒卜依家里去。舒卜依是村子里一位有学问的人，罗蒙诺索夫从他那里学会了读和写。他还向舒卜依借了许多书，一空下来，就贪婪地读着。很快地，他念完了他在村子里所能借到的所有的书籍。
强烈的求知欲，驱使罗蒙诺索夫在19岁的时候，便离开了故乡，到莫斯科去求学。他怕他的父亲不让他走，在一个北风呼啸着的寒夜，他趁家里的人都睡着时，穿着两件单薄的衬衫和一件光板的皮袄，带着舒卜依借给他的3个卢布，偷偷地离开了家。由于身边仅有3个卢布，他不得不冒着严寒，从故乡一直步行到遥远的莫斯科！
经过了长途跋涉，1731年1月初，罗蒙诺索夫终于来到盼望已久的莫斯科，并以优异的成绩，考进了当时莫斯科唯一的高等学校——斯拉夫一希腊一拉丁语学院。
在斯拉夫一希腊一拉丁语学院里，罗蒙诺索夫第一次走进了图书馆，看到那么多的书籍，他简直象一个饿汉闯进一个放满白面包的厨房里一样，贪婪地读了起来。
罗蒙诺索夫以惊人的勤奋和顽强的精神学习着，在一看时间里，就学完了三年的课程。在这个学院里，他并没有念完最后一个学期，因为这个学院所讲授的知识，已经不能满足他的需要了。他很想探索大自然的秘密，但是，这个学院并没有自然科学方面的课程。由于罗蒙诺索夫成绩优异，他被选派到彼得堡去，在那里的科学院附属的大学里学习。
罗蒙诺索夫来到彼得堡后，还不到一年，随即又被派到德国去学习冶金和采矿。在德国，罗蒙诺索夫得到了实际的锻炼，成了一个知识渊博的人。
由于罗蒙诺索夫平时刻苦学习，善于观察和分析自然界各种现象，使他的科学思想，远远地超过了他的同时代人。
罗蒙诺索夫首先向“热素学说”开火。在《论冷和热的原因》这篇著名的论文里，他写道：
“在我们这个时代，把热的原因归结到某种特别的物质，大多数人管这种物质叫做热素，另外一些人管它叫做以太，还有些人甚至叫它火素。大家认为物体里所含的热量越多，那就是它所含有的热素越多……这种看法，很多人的脑子里，已经是那样根深蒂固，以至在各种物质学的著作里也可以到……”
波义耳认为“热素”不仅具有重量，甚至还是一种化学元素哩！他曾经排过一张化学元素表，在这张表里，写着各种化学元素：铁、铜、铅、热素……
但是，罗蒙诺索夫认为这种“热素”是人们凭空臆造出来的东西。他在《化冷和热的原因》一文中问道：这种热素是从哪儿来的呢？例如：“……在冬季严寒的天气中，这时好象不该有什么热热素存在了吧，但是，一点星星之火，会烧掉一大堆火药，燃起熊熊烈焰，这热素又是从哪儿来的呢？是由于什么奇怪的性质，使燃素一下子聚拢来的呢？难道它会在瞬息之间跑来又跑回去吗？……显然，这不仅和经验相矛盾，而且不合乎常情。”
罗蒙诺索夫接着写道：“许多动物并不吃什么热的东西，可是，它们却浑身温暖，甚至能够把经们附近的东西也变得暖和起来。热素的拥护者和辩护者们，请解释一下，热素是怎样跑进动物身体里去的？是不是它跑进去的时候是冷的？但是，‘冷的热素’——这岂不是和潮湿的干燥、黑暗的光明、柔软的刚性或者四方的圆一样荒廖滑稽吗？”
罗蒙诺索夫得出结论说，这种虚无缥缈的“热素”，实际上并不存在！
冷和热的原因究竟是什么呢？
罗蒙诺索夫回答道：“大家都知道得很清楚，运动会引起发热，双手互相摩擦会感到温暖；火镰打击燧石会迸出火花；接连用力锻打铁块，铁块会灼热到发红。但是，如果让它们停止运动，那么，热量就会逐渐减少，而产生的火也就熄灭了。”
但是，也有些物体看上去并没有在动，却也能发热，例如，熄在燃烧的时候，这些热又是从哪儿来的呢？难道这也是由于运动的结果而产生的吗？
罗蒙诺索夫的回答是——同样由于运动而产生的，他说：“因为物体能够按照两种方式来运动：一般的方式，是这时候整个物体不断地改变自己的位置，物体内部的粒子却是相对静止的；另一种是内部运动的方式，就是物质内的、感觉不到的粒子的位置在不断地改变。又因为在最激烈的一般运动的时候，常常不会产生大量的热，而在没有这种运动时却会产生大量的热，可见热的产生主要是由于物质内部的运动引起的。”
罗蒙诺索夫最后总结道：“十分明显，热的主要基础在于运动。既然运动不能脱离物质来进行，那么，热的根本原因必定是某种物质在运动。”
按照现代物理学的观点看来，罗蒙诺索夫的论断是正确的：所谓“感觉不到的粒子”，实际上就是分子。热，就是物体内部分子所作的不规则的运动。
物体越热，它内部分子的运动就越厉害。一块铁，在平常是固体，内部的铁分子，中只是在作微小的振作，就好像一个不倒翁似的那里左右摆动。如果把铁加热到摄氏一千多度，铁分了的运动就会大大加剧，它不再是作微上的振动，而是离开了原先的位置到处乱撞瞎逛——铁变成液体了；要是再地加热，铁分子的运动会得更为厉害——铁液沸腾，以至变成铁的蒸气。