【科學哪裡來】 質量守恆定律發現(下)

文/梁衡(中國作家協會主任委員、中國人民大學新聞學 |2020.07.08
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文/梁衡(中國作家協會主任委員、中國人民大學新聞學院教授)

自從拉瓦節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。他在密閉的容器裡煉燒金屬,燃燒前後他都仔細地用天秤稱過重量,並沒有一點的變化。他接著稱金屬灰的重量,結果增加了,又稱燃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。於是拉瓦節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,化學反應只不過是物質由這種形式轉換成另一種形式。

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,這裡可真成了一個燃燒展覽館。他這個豪華的實驗室接待過許多科學名人,瓦特、富蘭克林都曾到這裡作客。這一天有位英國學者普利斯來訪,拉瓦節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,普利斯問:「這裡在幹什麼?」

「我將磷注入至軟木並把它罩起來,使其漂在水面上燃燒,燒後水面就上升,占去罩內空間的1/5。你看這個罩內是燒硫磺的,水面也上升了1/5。這說明燃燒時總有1/5的空氣參加了反應。」

「對。我也早發現空氣中有一種『活空氣』,蠟燭有它變得更亮,而小老鼠沒有它就會死亡。拉瓦節先生,你知道舍勒在1772年就曾找見過這種空氣,他叫它『火焰空氣』,我想,這和你發現的那1/5的空氣是一回事。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。」

活空氣vs死空氣

「不,有沒有它大不一樣。你看這罩裡剩餘的4/5的『死空氣』,你再放進什麼有燃素的東西,無論磷塊還是硫磺,它也不會著了。尊敬的普利斯先生,你的發現對我太有啟發了,看來空氣裡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。」

「這麼說,水也不是一種元素了。因為我已經發現水裡也有這種活空氣,而且用這種活空氣和另外一種空氣(氫氣)在密閉容器裡加熱,就又能生成水。」

「真的嗎?」拉瓦節突然停下腳步,眼睛直盯看普利斯。

「真的。你這裡的實驗條件太好了,我們馬上就可以重做一次。」

普利斯熟練地製成兩種氣體,混合到一個密封容器裡,開端加熱,一會兒容器壁上果然出現了一層小水珠。

「你知道,我們今天不但進一步找到了燃燒的祕密,還找到了新的元素,它既存水中,又在空氣中,這一下子就打破了水和空氣是元素的舊說法,幫助它們都是可分的。這種東西能和非金屬結合生成酸,又能使生命活下去,就叫做氧吧(由希臘文酸、活二字而來)。」

「拉瓦節先生,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。」

自然科學vs社會運動

拉瓦節與妻子瑪麗、普利斯三人高興了一陣子。可惜之前拉瓦節為了籌措研究經費,去當包稅公而留下的惡果還是要償還。

接下來幾年法國吹起了革命的號角。一天上午,拉瓦節剛在桌旁坐定就有兩人進來,只說法庭傳他去一趟。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:「幸好我的研究已經告一段落。」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:「拉瓦節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,只需要正義。」當即判了他的死刑。

1794年5月8日,拉瓦節被反綁著雙手,推向廣場中心的斷頭台。和他一起研究化學命名法的柏托雷連忙趕來,衝到監斬官面前,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了啊!」

究竟拉瓦節性命如何,且聽下周分解。

本文摘自《數理化通俗演義》好讀出版

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