拉瓦錫與化學革命
化學革命在科學革命中占據首要位置,因為它是最早被普遍認識並且被它的發起者A-L.拉瓦錫稱為革命的主要革命。拉瓦錫之前的科學家們已經認識到,他們的計劃將導致某種全新的東西,而且將直接違反公認為真實的科學信條的既定規範;然而,與其他人不同,拉瓦錫也想到作為思想中一種特別變革的科學革命的概念,而且他斷定,他本人所從事的工作,實際上將構成這樣一場革命。其他人曾著述討論科學中的革命,但這些已是在久遠的過去發生的事情,或至少是昨天的事情了,而並非目前所為。就我所知,隻有羅伯特·西默爾先於拉瓦錫描述了他對作為“革命”一創造的科學的貢獻;但是西默爾所提出的雙流電學理論並沒有引起一場革命,正像拉瓦錫的化學理論並未引起一場革命一樣。此外,電學充其量不過是一門科學(物理學)的一個單獨的分支,而化學則包含整個的物質科學。因此,化學中的一場革命有可能動搖幾乎所有自然科學甚至生物科學的基礎。
在擬訂其研究計劃和目標時,拉瓦錫不得不想到它們對科學的根本意義。他在1773年一本實驗室記錄中寫道:“這個學科的重要性又一次促使我從事整個這項工作。在我看來,這項工作注定要引起物理學和化學中的一場革命。”[”在拉瓦錫1791年寫給夏普塔爾(Chaptal)的信中,我們看到了拉瓦錫關於化學中的一場革命的同樣的概念和想像。拉瓦錫在信中說:“所有年輕的科學家都接受了新的理論,因此我斷定,這場革命是在化學中完成的”。
化學革命大約是在美國革命那一段時間中發生的,而且在法國大革命期間達到高潮。拉瓦錫意識到了革命的這種彙合。在1790年2月2日,他給本傑明·富蘭克林寫了一封非常值得注意的信。他在信中就化學革命向他的這位美國朋友作了簡潔的說明,然而他又論及法國的政治革命——因此明確地展示了在他看來這兩種革命是如何聯係在一起的。他向富蘭克林宣布,法國科學家被劃分為兩個陣營:一個陣營的科學家墨守和堅持舊的學說和理論;一個陣營的科學家則站在他這一邊。後一個陣營包括德·莫維奧、貝托萊、富克羅伊、拉普拉斯、蒙日以及“一般地說科學院的物理學家們”。在報告了英國和德國的化學狀況之後,他斷定(杜維恩和克裏克斯泰因,1955,127;史密斯,1927,31):“因而,在這裏,在人類知識的一個重要部分中發生了一場自您離開歐洲以來的一場革命”。同時他又補充說:“如果您同意的話,那我將把這次革命看作是充分發展了的甚至徹底完成了的革命。”接著,拉瓦錫轉向政治革命:“在給您介紹了迄今為止在化學中發生的事情之後,再給您談一談我們的政治革命也許是適當的。我們認為這場革命已經完成,而且再也不可能回到舊秩序”。到1790年2月,國王的專製統治被廢除,法國已成為一個君主立憲製國家,主要的權力屬於國民議會;然而,直到1790年7月14日新的憲法才被製訂出來並得到國王認可。
在1790年或1791年,當一場革命在政治領域中充分發展之後,發現拉瓦錫正在思考化學中的革命是並不奇怪的。甚至在美國革命和法國革命發生之前的1773年的實驗室記錄中他對革命的比較早的涉及,也並非特別出人意料的,因為,到那個時候,政治的、文化的和思想的革命(包括科學中的革命)的概念在法國已經相當普遍了。關於拉瓦錫1773年的筆記,值得注意的是(1)他在其中預言了後來實際上發生的自然科學中的一場即將到來的深刻的革命;也就是說,他能夠預言一場科學的革命;而且(2),這個筆記的作者以及這場革命的主要發起者是同一個人。
拉瓦錫的貢獻
化學革命最重要的特點在於它推翻了占統治地位的“燃素”說,並以一種以氧氣的作用為基礎的理論取而代之。拉瓦錫證明,這種氣體是空氣的一個成分。他認為,空氣是氣態的物質而非某種容易變態的單一物質的混合物。氧氣是燃燒、煆燒和呼吸過程中的積極的作用物。要看化學革命引起的變化多麼深刻,就要注意在那個時候金屬性的礦石被看作是元素組成的而且金屬元素被認為是混合的(即金屬性礦石或“金屬灰”和“燃素”的混合物)。從拉瓦錫以來,我們以為金屬是元素(如果是清一色的話,即既非合金,亦非混合物),以為金屬及是金屬元素和氧氣的混合物。化學的語言把新的知識反映在諸如“氧化物”、“二氧化物”、“過氧化物”等等名詞之中。新化學的基本內容包括現代的元素概念,化合物概念和混合物概念;元素表(與我們今天所看到的極其相似)的產生;對已知化合物的化學分析。
化學革命利用了通稱“質量守恒”或“物質守恒”的一般原則。這一原則闡明:在一個化學反應中,所有參與反應物的總的質量(或重量泌定等於所有生成物的總質量(或重量)。現在對所有科學都帶有根本性的這一原則,那時並不是化學理論的根本原則。如果這樣,那麼就可能存在一個驚論(設想燃素是一種物質,而且因此——在牛頓學說的意義上——具有質量和重量)。因為實驗證明,在由金屬灰十燃素=金屬這個等式所指定的過程中,金屬灰的重量要大於金屬的重量。一些堅持燃素說的人通過把一個“負重量”讓與燃素來解釋這個矛盾,而其他的人則試圖把質量或重量問題歸結為一個比重問題(見帕廷頓和麥凱,1938,第3部分)以尋求出路。普裏斯特利則比這兩種人要高明得多。他直率地說,在自然科學中,重量(或質量)並不總是一個主要的考慮。當然,他是對的。不從質量或數量方麵加以討論的有形的“物質”的三個例子是:牛頓的以太,富蘭克林的電流以及(拉瓦錫所相信的)熱流。我們在這裏可以看到,新化學的原則是如何具有革命性。我們可能注意到,拉瓦錫對上述等式的修正(金屬灰=金屬十氧氣)為物質守恒的基本原則提供了實驗的證明(因為空氣有重量)。