第6章 化学趣史（4）

在最冷的温度——绝对零度（-273.16℃）时，物质内部的分子，几乎停止了振动，安静得象摇篮里睡熟了的婴孩似的。

罗蒙诺索夫的论文，引起了科学界的争论。《论冷和热的原因》这篇论文，用拉丁文印在科学院的刊物上，送给各国科学院、大学和图书馆。许多国家的杂志，也都纷纷翻译和转载了这篇不寻常的论文。

但是，罗蒙诺索夫这种大胆的见解，也受到了许多守旧派科学的讥笑和反对。在1745年1月25日的俄罗斯科学院的会议记录上，便曾记载着这样的话：“这位副研究员（指罗蒙诺索夫）钻研关于冷和热的原理的目的和努力是值得赞许的，便是他似乎过于急躁从事于看来是超过了他的能力的工作；尤其是当他企图对各种物质运动的原理进行探讨的时候，他丝毫没有足够的证据。”接着，这份记录还指责罗蒙诺索夫不应该攻击光荣的波义耳。尤其是当时掌握站俄罗斯科学院大权的德国科学家们，更是看不起这位俄罗斯科学家的工作，认为罗蒙诺索夫是“完全错误的”。

其实，这不足为奇，有哪一种新的理论，当它诞生时，而不受到守旧派的攻击呢？有哪一种新的理论，不是在和守旧派激烈的斗争中成长起来的？

真理是多助的，真理是走遍天下都不怕的。这了50多年，罗蒙诺索夫的见解，得到了两位科学家有力的支持。

一位科学家叫伦福德，他是美国人，移居到德国工作。1798年，伦福德在慕尼黑造大炮。伦福德国用钻头往圆钢中钻孔，制造炮筒。他发现，没钻多久，钻头热了，炮筒也热了，热得烫手！

伦福德感到奇怪：为什么会发热呢？热量是从哪儿来的呢？

热素学者们说：大抵是钻头与圆钢发生化学反应，产生了热。

伦福德不相信热素学说那一套，他认为：“热可由运动产生，它决不是一种物质。”伦福德仔细检查了钻头和圆钢，果然，它们并没有发生化学变化。

热素学者们说：也许是钻头把金属中的“潜热”——潜藏着的热素，给钻出来了。

伦福德驳斥道：“潜热”是什么东西？从哪儿钻出来？我不停地钻，钻头就不停地发热，哪来那么多“潜热”？

热素学者们说：大约是周围物体的热素跑了进来。

对这处说法，另一位著名的英国科学家戴维在1799年进行了一个新的试验，给了热素学者们当头一棒。

戴维把两块冰在真空中摩擦，周围的温度低于摄氏零度。照理，周围物体的“热素”是不可能跑到冰中去的。然而，这两块冰经过互相摩擦，居然都融化成水了！

戴维认为，热是“一种特殊的运动，可能是各个物体的许多粒子的一种振动。”

然而，热素学说仍顽固地盘踞在科学界，为当时的大多数科学家所接受。一直到19世纪50年代，人们还多半相信热素学说——真理与廖论之间的斗争，是何等尖锐，而真理要战胜谬论，又是何等艰难哪！“世人皆醉我独醒，世人皆浊我独清。”真理最初总是在数人手中。真理为大多数人所认识，需要时间！

波义耳错了

1756年，罗蒙诺索夫为了进一步用实验、用事实来批驳波义耳的理论，重新做了波义耳关于金属在加热后重量增加的实验。

同波义耳一样，罗蒙诺索夫的实验，也在密闭的玻璃瓶中进行，以便研究金属由于单纯的受热是否会增加重量。

这时，离波义耳当初在英国牛津所做的这个实验，已经有80多年了。在这80多年间，不知有多少著名的科学家重复地做过波义耳的实验，都得出跟波义耳的结果——金属在密闭的容器中煅烧后增加重量。这件事，在人们看来简直是已成定论，不可动摇的事实了。但是，罗蒙诺索夫所得的实验结果，却与波义耳的恰恰相反：在密才的玻璃瓶里加热金属，重量并没有增加！

这是怎么回事呢？

罗蒙诺索夫是这样进行自己实验的：他把金属放在一只曲颈甑里，把曲颈甑的瓶口封闭起来，[8]然后连曲颈甑一起放在天平上称好重量。接着，就拿去进行加热。等加热完毕，曲颈甑里的金属表面已经蒙上了一层渣滓。把曲颈甑冷却，仍旧密闭着瓶口（不打开塞子！）放在天平上称量。这样，前后称得的重量完全一样。

罗蒙诺索夫的实验和波义耳的实验的不同之处，主要就在于：罗蒙诺索夫在整人实验过程中，都一直把瓶口密闭着，没有打开。而波义耳呢？他虽然在加热时密闭着瓶口，但是，在刚刚加热完毕，他却立即把瓶口打开，正如他自己在论文中所写的那样；“这时外面的空气发出了丝丝的声响，冲进了容器。”

皮义耳的错误，就在于他虽然听到了这“丝线”的声响，却忽视了它！

在罗蒙诺索夫的实验中，虽然金属在加热时，由于同瓶中的空气（主要是氧气）相化合而部分变成渣滓（主要是氧化物），但是，瓶口始终是封闭着的，瓶外的空气不能进入瓶里，因此瓶子的重量在加热前后依然不变。而波义耳呢？正如罗蒙诺索夫所指出，那是因为波义耳最后把瓶子打开，瓶外的空气带着丝丝的声响闯进来：“毫无疑问，这些不断地在金属表面流动着的空气微粒，会金属相化合，因而增加了它的重量。”

罗蒙诺索夫用铁一样的事实，证明波义耳错了！他写道：“这个实验说明了光荣的波义耳的意见是错误的，因为卫绝了外界的空气，煅烧后的金属重量保持不变。”

罗蒙诺索夫用铁一样的事实，证明了80多年以来那些按照波义耳的方法“照方配药”般的实验，也都错了！世界上最容易的事，莫过于踩着别人的脚印走。这样做，如果前面那个人走错了路，莫过于踩着别人的脚印走。这样做，如果前面那个人走错了路。因循守旧的人，就象老是围着辗子打转转的驴子一样，永远不能走别人所没走过的路，发现别人所没有发现过的东西。

既然波义耳的实验结果是错误的，那么，他所提出的“理论”——有什么玄妙的“热素”穿过瓶壁钻进瓶子和金属化合——也就犹如摧柘拉朽，不值一驳了。因为事实是理论的基础，是理论的根据。只有建立在可靠的事实的基础上的理论，才能成为可靠的理论。一旦所的事实动摇了，那么犹如一座建筑在沙滩上的高楼大厦一样，那“理论”势力要倒坍。

瓦上的霜，见不得太阳。“热素”学说在事实面前也就破产了。

伟大的定律

在古代，人们常常看到一些好像凭空而生，或是不翼而飞的现象，而百思不得其解。一颗小不点儿的种子，会发芽，会成长，鹅黄的幼芽会成长为一颗亭亭如盖的巨树。这引进构成树木的物质是从哪儿来的呢？真的是无上生有吗？

木头燃烧后，不见了；蜡烛燃烧后，也变得无影无踪。它们到哪儿去了呢？真的也是不翼而飞了吗？

每年秋天，无边落木萧萧下，大地铺满了落叶。可是，后来这些树叶又不知到哪儿去了，连一张也没看见。难道这又是不翼而飞——物质能够被消灭吗？

…………

一句话，在人们面前，摆着这样一个问题：物质以能不能凭空产生？物质能不能无影无踪地被永远消灭？

在2400多年前，古希腊哲学家德谟克利特曾经作过一个正确的臆测：

他在一首诗里写道：

〖HTK〗无中不能生有

任何存在的东西也不会消灭。

看起来万物是死了。

但是实则犹生：

正如一场春雨落地，

霎时失去踪影；

可是草木把它吸收，长成花叶果实，

——依然欣欣向荣。

明末清初，我国唯物主义思想家王夫之（1619——1692），明确地提出了“生非创有，死非消灭”，“聚散变化，而其本体不为之损益”，认为世界上的物质是“不生不灭”的。另外，中国有句流甚广的谚语——“巧媳妇难为无米之炊”。这句话其实也就是不能“无中生有”的意思。然而，不论是德谟克利特的臆测，还是王夫之的精辟论断，在当时都并没有引起人们的重视。有趣的是，当人们每天清早去买菜的时候，除了注意今天买的是什么菜——白菜、菠菜还是红萝卜？而且还是注意另一件事——每样菜到底打算买多少，三斤、两斤还是十斤、八斤？还是自古以来，人们很早就都注意了的两年事情。为了称菜，人们还发明了秤。

然而，在罗蒙诺索夫以前，科学家们在研究化学反应时，却并不象买菜那样，他们常常只关心经过化学反应以后得到了什么样的产物——红的、黄的还是白的？固体、液体还是气体？香的、臭的，还是没有气味？甜的、苦的、酸的、咸的、辣的，还是什么味道都没有？但是他们却忘掉了另一桩重要的事情——用了多少原料，经过化学反应得到了多少产物？是多了少了，还是不多不少？换句话说，他们只是关心买什么“菜”，而不关心买多少“菜”。用化学的语言来叙述，那就是：他们只是定性地研究化学反应，却很少定量地研究化学反应。

“我想”，罗蒙诺索夫曾经这关讲过，“不会有一个科学家不知道化学实验的方法是非常多的；但是他不能否认，几乎所有过去做实验的人，对度量和衡量这样极端重要和迫切的事情却没有提到过。然而，应用这两种量的结果，告诉了每一个在物理和化学的实验方面埋头苦干的人，这两种量，会给他在实验的时候带来多少真实的情况和敏锐的洞察力啊！”

罗蒙诺索夫把定量的方法引用到化学中来。罗蒙诺索夫和他的同时代的一些科学家不同，他在实验中经常使用天平，十分注意物质重量的变化。

罗蒙诺索夫不管做什么实验，他总是要记录参加反应的各种物质的重量，和反应所得的产物的重量。关于这一点，他曾经不止一次地在自己的论文和工作日记里谈到过。

渐渐地，罗蒙诺索夫开始发现了这样的事情：参加化学反应的物质的总重量，常常总是等于反应后产物的总重量。也就是说，在化学反应中，尽管发生了各式各样的化学反应，有的由无色一下子变得五光十色，有的由碧清透明一下子变得一片浑浊，有的一下子被溶解了，有的大冒气泡……但是，物质的总重量总是不变的，既不增加，也不减少。

罗蒙诺索夫敏锐地看到，这一规律具有非常重大的意义，因为它指出了物质既不能无中生有的凭空产生，也不能无影无踪地被永远消灭。

早在罗蒙诺索夫重新校核波义耳实验的8年之前——1748年，他便清楚地阐述了这一规律。

1748年7月，著名的俄罗斯数学家、科学院院士辽那特·爱伊列尔收到了他的好朋友——罗蒙诺索夫在7月5日写的一封信。这封信长达30页！不，这与其说是信，倒不如说是一篇科学论文。因为在那时候，邮电通讯还不很发达，科学杂志不仅印数少，而且发行很慢。科学家们之间，常常把自己的研究成果写在信上，直接寄给自己的朋友们。当朋友们收到这些信件后，常常在各地的一些学术报告会上当众宣读，这样就可以很快地把新的发现、新的理论传播开去。

在这封给爱伊列尔的长信中，罗蒙诺索夫写道：“如果我没有弄错，那么，大家所知道的罗伯特·波义耳是第一个在实验中证明了：金属在煅烧后，重量会增加的。”但是罗蒙诺索夫并不同意波义耳的结论。接着他又写道：“在自然界中发生的一切变化都是这样的：一种东西增加多少，另一种东西就减少多少。例如，我在睡眠中花费多少小时，我醒着的时间也就减少多少小时，以此类推。”

用现代科学的语言来叙述，就是：“在一切化学反应中，参加反应的各种物质的总重量，等于反应后生成的各种物质的总重量。”也就是说，物质是永恒的，它既不会凭空地被创造出来，也不能任意地被消灭掉，而只能相互转变。

爱伊列尔院士读完了罗蒙诺索夫的这封长信以后，深知罗蒙诺索夫的见解是和权威们的见解相抵触的，没有大量精确的实验做依据，是不能和权威们相抗衡的，更不可能使他们服输。

正因为这样，爱伊列尔非常希望罗蒙诺索夫能够继续钻研下去，深入探讨这一规律。1748年8月24日，爱伊列尔写了一封信给罗蒙诺索夫，这封信是交给彼得堡科学院院长拉宗夫斯基伯爵转达的。爱伊列尔顺便这位院长附了一封信，在信里他写道：“我恳请阁下为了这个物理学上极端精细的问题，转复罗蒙诺索夫；我不知道谁能比这位天才的人物更好地分析这一繁难的问题。”跟爱伊列尔所希望的一样，罗蒙诺索夫很早就想以精确的实验来论证物质不灭定律，以便发表。但是，那时的俄罗斯科学院的大权一直掌握在德国教授们的手中。他经常遇到德国教授们的冷遇，经过了好多年的斗争，他才在瓦西匀甫斯基岛兴建起了俄罗斯第一个化学实验室。

直到1756年，罗蒙诺索夫才有机会开始校核波义耳的实验，并且又做了许多其他的实验，并且又做了许多其他的实验，从根本上推翻了“热素学说”，建立了物质不灭的概念。

1760年9月6日，在俄罗斯科学院的一次隆重的大会上，罗蒙诺索夫向全体院士和许多应邀出席大会的外国科学家、外交使节，宣读了自己的论文：《论物质的固体和液体》，在这篇论文里，罗蒙诺索夫提出了物质不灭的概念。

氧的发现

罗蒙诺索夫在解释开口瓶中加热金属，结果重量增加的现象时说：“那是因为不断地在热金属表面流动着的空气微粒，会同灼热的金属相化合，因而增加了它的重量。”