王魯琛 何朝安

(東華大學(xué)人文學(xué)院 上海 200051)

無(wú)論是關(guān)于燃燒的研究，或者說(shuō)是關(guān)于化學(xué)甚至科學(xué)的研究，是一個(gè)漫長(zhǎng)、繁瑣而艱巨的過(guò)程。在這個(gè)悠久的歷史中，誕生了許許多多的學(xué)說(shuō)。隨著更合理和更被廣為接受的學(xué)說(shuō)的出現(xiàn)和認(rèn)證，舊的假說(shuō)被證明是不合理的，更被作為反例進(jìn)行批判。事實(shí)上燃素說(shuō)確實(shí)將許多科學(xué)家引導(dǎo)向了錯(cuò)誤的研究道路，對(duì)燃燒的研究和化學(xué)的研究造成了消極的作用。當(dāng)時(shí)的化學(xué)家們對(duì)燃素說(shuō)深信不疑，盡管在燃素說(shuō)作為主流常規(guī)科學(xué)理論期間，化學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了許許多多與燃素說(shuō)理論相悖的實(shí)驗(yàn)事實(shí)。但是科學(xué)家們沒(méi)有對(duì)燃素說(shuō)進(jìn)行質(zhì)疑，反而是走上了修正燃素說(shuō)的道路。燃素說(shuō)作為一個(gè)錯(cuò)誤的科學(xué)理論對(duì)燃燒進(jìn)行了長(zhǎng)期的統(tǒng)治，并且在許多化學(xué)家因?yàn)閷?duì)燃素說(shuō)的深信不疑，在證明燃素說(shuō)時(shí)發(fā)現(xiàn)的諸多不合理之處，甚至新的氣體的發(fā)現(xiàn)都由于對(duì)燃素說(shuō)的深信不疑而沒(méi)有受到應(yīng)有的額重視和繼續(xù)的研究與探索。但是正如同恩格斯所指出的“在化學(xué)中，燃素學(xué)說(shuō)經(jīng)過(guò)百年的實(shí)驗(yàn)工作提供了這樣的一些材料，正是借助于這些材料，拉瓦錫才能在普列斯特列制出的氧氣中發(fā)現(xiàn)了幻想的燃素的真實(shí)對(duì)立物，因而推翻了全部的燃素說(shuō)。但是燃素說(shuō)者的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不因此而完全被排除。相反地，這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果是仍然存在，只是它們的公式被倒過(guò)來(lái)了，從燃素說(shuō)的語(yǔ)言翻譯成了現(xiàn)今通用的化學(xué)的語(yǔ)言，因此它們還保扮著自己的有效性?！雹?/p>

在科學(xué)史上理性的重新審視和討論燃素說(shuō)的積極意義，不僅僅對(duì)研究燃燒相關(guān)學(xué)說(shuō)，并且對(duì)化學(xué)研究和科學(xué)研究有著一定的意義。

一、燃素說(shuō)對(duì)當(dāng)時(shí)社會(huì)的影響

在燃素說(shuō)出現(xiàn)前,人們對(duì)火的認(rèn)識(shí)還停留在神化的傳說(shuō)中，深受亞里士多德四元素說(shuō)和帕拉塞斯三要素說(shuō)的影響。即便是到了中世紀(jì)的煉金術(shù)、煉丹術(shù)開(kāi)始關(guān)注燃燒的原理，對(duì)于燃燒的研究雖然開(kāi)始進(jìn)入到了具體的物質(zhì)層面，但是也并沒(méi)有對(duì)燃燒形成科學(xué)的的認(rèn)識(shí)。在這一時(shí)期，由于受到物理學(xué)上機(jī)械論所取得成就的影響,人們?cè)谒伎忌形唇鉀Q的自然問(wèn)題的時(shí)候,經(jīng)常會(huì)難以避免的受到這種深入人心的機(jī)械論自然觀的干預(yù)和影響?；鸬奈⒘Ｕf(shuō)為了解釋和說(shuō)明燃燒現(xiàn)象，在這種知識(shí)背景下被提了出來(lái)。燃素學(xué)說(shuō)誕生于歐洲的科學(xué)氣氛之中。在當(dāng)時(shí)的歐洲，從事化學(xué)方面的研究的多半是受過(guò)藥學(xué)教育的人，或者直接是藥劑師。盡管這些有著醫(yī)藥學(xué)傳統(tǒng)的化學(xué)研究者們發(fā)現(xiàn)了許多新的化學(xué)物質(zhì)和新反應(yīng)，但是受到醫(yī)藥化學(xué)的煉金術(shù)傳統(tǒng)的影響，導(dǎo)致哲學(xué)化學(xué)家在很大程度上信奉古代的的四元素和三要素說(shuō)。

燃素說(shuō)的誕生之時(shí)解決了許多諸如，當(dāng)時(shí)最多的燃燒物質(zhì)非全屬材料,如木炭、硫黃、油、脂等有機(jī)物在燃燒后質(zhì)量變小,減少部分的重量究竟去哪里了，金屬在燃燒后重量變得更重了,另外這些燃燒過(guò)后的金屬也失去了光澤,這又是什么原因造成的之類的問(wèn)題。這就給人們留下了一個(gè)普遍的直觀印象:在燃燒的這個(gè)過(guò)程中,似乎有某種物質(zhì)脫離了燃燒物了。化學(xué)家貝歇爾最先認(rèn)為帕拉塞斯的三要素不能解釋所有的化學(xué)現(xiàn)象。他覺(jué)得一切物質(zhì)之所以能夠燃燒,是因?yàn)檫@些物質(zhì)含有燃素。當(dāng)燃素到了空氣之中,就會(huì)產(chǎn)生燃燒的現(xiàn)象，這些燃燒現(xiàn)象通常伴隨著強(qiáng)烈的光和熱。燃燒的征象是否強(qiáng)烈，這一點(diǎn)與物質(zhì)中逸出燃素的有關(guān),燃素溢出的程度越強(qiáng)烈,燃燒的現(xiàn)象就越猛烈。當(dāng)某種物質(zhì)在一定的空間里燃燒,物質(zhì)如果中途熄滅了,是因?yàn)橹車諝獗恢耙莩龅娜妓仫柡?，即便燃燒的物質(zhì)中還有燃素,也不能再?gòu)奈镔|(zhì)中出來(lái)了?！坝谑鞘┧栐诳偨Y(jié)了燃燒中的各種現(xiàn)象及當(dāng)時(shí)有關(guān)燃燒的其他理論觀點(diǎn)之后，在1703年提出：一切可燃物質(zhì)都含有細(xì)小的活潑的燃素。在通常情況下,燃素與其它元素結(jié)合成化合物。在燃燒時(shí),燃素就分解而游離出來(lái)。大量的游離的燃素的集中,就形成了明顯的火焰—這就是所謂的“燃素說(shuō)”?！雹谌妓卣f(shuō)的結(jié)果雖然是錯(cuò)誤的，但是燃素說(shuō)以科學(xué)研究的態(tài)度和方式，替代了以往宗教對(duì)科學(xué)的影響和控制，以及神秘主義思維對(duì)燃燒學(xué)說(shuō)和科學(xué)的支配和統(tǒng)治。燃素說(shuō)本身不可否認(rèn)的是錯(cuò)誤的理論，但是燃素說(shuō)將化學(xué)家們的目光吸引到了燃燒的原理上來(lái)。無(wú)論是燃素說(shuō)的支持者的研究，又或者是反對(duì)者為了推翻燃素說(shuō)所做的種種研究和實(shí)驗(yàn)，都對(duì)燃燒現(xiàn)象和原理的探索起著推動(dòng)的作用。燃素說(shuō)在當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力尚不十分發(fā)達(dá)的社會(huì)狀況下，在當(dāng)時(shí)化學(xué)甚至科學(xué)研究和然所并不深入和成熟的時(shí)代，一定程度上掃除了封建迷信的神秘色彩。使得人們關(guān)注實(shí)驗(yàn)，關(guān)注化學(xué)反應(yīng)，替代古樸神秘的煉金術(shù)，使得化學(xué)進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)代。

二、證明燃素說(shuō)過(guò)程中取得眾多成果

黑爾斯創(chuàng)造的排水集氣法和所需要的裝置；布拉克的重量分析方法；普里斯特利發(fā)明了排汞集氣法，并且在這個(gè)過(guò)程中他還采集到了的一些易溶于水的氣體。他也被后世稱之為“液槽化學(xué)之父”；這些化學(xué)家都為化學(xué)的研究提供了全新的實(shí)驗(yàn)的方式和實(shí)驗(yàn)的工具。他們對(duì)于氣體的研究非常突出。約瑟夫·布萊克最早成體系的研究了二氧化碳，發(fā)現(xiàn)二氧化碳與普通空氣有所不同，比空氣更重。二氧化碳既不能有助于燃燒，也不能有助呼吸的作用,但是能被堿液所吸收。這一發(fā)現(xiàn)是18世紀(jì)中期化學(xué)的最首要的成果之一。另外許多其他的氣體，比如，硝氣(NO)、失燃素硝氣(N2O)、鹽酸氣(HCl)、堿性氣(NH3)、礬酸空氣(SO2)、碳酸氣(CO2)，這些氣體也都是在“燃素學(xué)說(shuō)”的推動(dòng)下而被發(fā)現(xiàn)的。③

除了證明燃素說(shuō)合理性期間發(fā)現(xiàn)的新氣體和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新之外，類似的事例在科學(xué)史上并非偶然，比如醫(yī)學(xué)史上胰島素的研究期間，在發(fā)明注射胰島素可以幫助治療糖尿病后，人們也發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)數(shù)量的糖尿病病人在注射胰島素之后也無(wú)法產(chǎn)生治療的效果。美國(guó)醫(yī)生墨斯基對(duì)此提出假說(shuō)，這是因?yàn)橛械奶悄虿』颊呋忌咸悄虿〉脑际撬麄凅w內(nèi)正常分泌的胰島素在分解和代謝的速度過(guò)快。正是基于這個(gè)原因，這些病人體內(nèi)的胰島素含量是不足的。并且即便是體外注射的胰 島素也因此很快的被分解掉，這就是體外注射胰島素也沒(méi)有效果的原因。提出這種假說(shuō)后，科學(xué)家柏森和雅羅為了驗(yàn)證美國(guó)醫(yī)生墨斯基的假說(shuō)，他們?cè)O(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)去證明，但是實(shí)驗(yàn)的結(jié)果卻不如他們所料，結(jié)果推翻了墨斯基的假說(shuō)。這個(gè)假說(shuō)被證明是錯(cuò)誤的，然而正是他們?yōu)榱擞∽C這個(gè)假說(shuō)的合理性的過(guò)程中卻產(chǎn)生了全新的發(fā)現(xiàn)。柏森和雅羅而后在對(duì)新的發(fā)現(xiàn)探索的后，最終創(chuàng)立了放射免疫測(cè)定法 ，自此之后免疫學(xué)進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)代。除此之外，曾經(jīng)有一段時(shí)間在澳大利亞西部地區(qū)和英國(guó)，部分羊群患上了一種奇怪的神經(jīng)疾病?？茖W(xué)家貝內(nèi)茨認(rèn)為羊群出現(xiàn)這種疾病是羊鉛中毒所導(dǎo)致的。然而當(dāng)人們以此假說(shuō)對(duì)羊群進(jìn)行治療時(shí)卻意外發(fā)現(xiàn)，羊群是由于羊缺銅元素而患病。這些事例都是科學(xué)假說(shuō)在證明或證偽時(shí)，基于科學(xué)的研究和大量的實(shí)驗(yàn)而發(fā)現(xiàn)的，并非是完全機(jī)遇巧合而得的成果。

三、燃素說(shuō)對(duì)化學(xué)學(xué)科的影響

在燃素說(shuō)之前，化學(xué)并未成為一門獨(dú)立的學(xué)科。它更多地存在于藥學(xué)家、煉丹家和煉金術(shù)用于改進(jìn)藥方、煉制仙丹和將低賤金屬轉(zhuǎn)化成貴金屬之中。在這一時(shí)期不僅僅化學(xué)沒(méi)有成為一門獨(dú)立的科目，化學(xué)也更多的追求實(shí)用價(jià)值，而沒(méi)有更多的科學(xué)家運(yùn)用科學(xué)的方法和手段進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和論證，更多的是經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和粗糙的推測(cè)。然而燃素說(shuō)的發(fā)現(xiàn)使得化學(xué)從這種原始的、盲目的混亂中逐漸體系化和清晰化，人們開(kāi)始專注于化學(xué)的研究，誕生了許多專門研究的化學(xué)家。并且使得化學(xué)不再是煉丹師、煉金術(shù)師和藥學(xué)家的工具和附屬物，而是成為一門獨(dú)立的學(xué)科，從此之后化學(xué)作為一門獨(dú)立的科學(xué)進(jìn)行了持續(xù)不停地更新和發(fā)展歷程。

隨著化學(xué)作為獨(dú)立學(xué)科的建成，化學(xué)研究也在燃素說(shuō)之后，從科學(xué)家們零散的、基于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)或興趣的選擇，更多地將精力投入到燃素說(shuō)的證明和研究上來(lái)?；蛘哒f(shuō)燃素說(shuō)在當(dāng)時(shí)的倍普遍接納，使得無(wú)論是燃燒現(xiàn)象的研究還是化學(xué)的研究朝著科學(xué)共同體的方向發(fā)展和靠攏。化學(xué)家們有了共同的研究方向，并運(yùn)用同體系的研究方法和思維方式。英國(guó)的化學(xué)史家就曾經(jīng)這樣說(shuō)過(guò)：“斯塔爾的理論把大量的事實(shí)聯(lián)系到一起，組成一個(gè)首尾一貫、條理井然的錯(cuò)誤假說(shuō)，并建議進(jìn)行新的實(shí)驗(yàn)，把然們引導(dǎo)到新的發(fā)現(xiàn)?！雹?/p>

四、以燃素說(shuō)為代表隊(duì)的錯(cuò)誤假說(shuō)的科學(xué)史作用

英國(guó)的科學(xué)哲學(xué)家卡爾波普就認(rèn)為“所有科學(xué)的理論都是首先根據(jù)有限的事實(shí)材料，大膽的跳躍到某種結(jié)論之上，進(jìn)行猜測(cè)性的解答，然后再接受實(shí)踐的檢驗(yàn)?？茖W(xué)認(rèn)識(shí)的發(fā)展就是不斷探索、除錯(cuò)、排除偽證的假說(shuō)、發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題、提出新的假說(shuō)的過(guò)程。這種觀點(diǎn)說(shuō)明了科學(xué)的發(fā)展是一個(gè)辯證的、動(dòng)態(tài)的過(guò)程。”⑤科學(xué)技術(shù)史的價(jià)值不局限在于記錄科學(xué)的史實(shí)。無(wú)論是燃素說(shuō)亦或是其他曾經(jīng)有影響力的科學(xué)理論，都在它所在的時(shí)代產(chǎn)生一定的積極效用。如果僅僅因?yàn)槠湓诳茖W(xué)事實(shí)上的錯(cuò)誤性而對(duì)某一理論缺乏研究和全方面多角度的評(píng)價(jià)，那就有悖于科學(xué)技術(shù)史的學(xué)科精神。通過(guò)重新審視和研究燃素說(shuō)，剖視燃素說(shuō)的研究及爭(zhēng)論內(nèi)容，我們能夠揭示支持燃素說(shuō)的化學(xué)家們?cè)谔骄咳紵淼倪^(guò)程，及其化學(xué)方法和研究方式。以此來(lái)不斷總結(jié)化學(xué)家們?cè)谔剿餮芯康倪^(guò)程中是如何應(yīng)用科學(xué)的手段和方法去建立健全化學(xué)模型。并且化學(xué)家們是如何更新化學(xué)思維的。我們不應(yīng)當(dāng)僅僅把目光局限于不斷發(fā)掘新的史實(shí)和史實(shí)的歸納整理，還要挖掘已有的史實(shí)的無(wú)窮價(jià)值。

科學(xué)是一個(gè)復(fù)雜而龐大的多面體，從科學(xué)理論的正確與否來(lái)看，燃素說(shuō)是一個(gè)錯(cuò)誤的理論。從科學(xué)與社會(huì)的角度來(lái)看，燃素說(shuō)推動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并鼓舞了科學(xué)的社會(huì)氛圍，促進(jìn)了科學(xué)共同體的進(jìn)步。從科學(xué)的發(fā)現(xiàn)角度上來(lái)看，燃素說(shuō)促進(jìn)了許許多多新氣體的發(fā)現(xiàn)和探索。從科學(xué)哲學(xué)方面來(lái)看，燃素說(shuō)和以燃素說(shuō)為代表的錯(cuò)誤假說(shuō)對(duì)科學(xué)發(fā)展的進(jìn)程有著促進(jìn)科學(xué)家們進(jìn)行探究和反思的作用。所以后人在對(duì)待燃素說(shuō)，或者是其他錯(cuò)誤假說(shuō)的時(shí)候，應(yīng)該從科學(xué)這個(gè)多面體的各個(gè)方面，多種角度，不同部分和各個(gè)層次進(jìn)行分析和解釋，這樣才能通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤假說(shuō)反思和吸取到促進(jìn)當(dāng)今科學(xué)理論發(fā)展的因素。

【注釋】

①論恩格斯《自然辯證法》[M].生活·讀書(shū)·新知三聯(lián)書(shū)店.[蘇]勃·凱德洛夫著.1980

②張六合.驀然回首，卻在燈火闌珊處——“燃素說(shuō)”到“氧化說(shuō)”留給人們的啟示[J].石油科技論壇,1996,(3).

③山岡望.化學(xué)史傳[M].廖正衡,陳耀亭,趙世良譯.北京:商務(wù)印書(shū)館,1995:23-36.

④[英]J.R.博延頓.化學(xué)簡(jiǎn)史.商務(wù)印書(shū)館.1979:95

⑤燃素說(shuō)的產(chǎn)生及其在化學(xué)史中的地位[J].何法信,高萍.大學(xué)化學(xué).1996(02)