关键在于,帕拉塞尔苏斯是一个人物。我们也许第一次在他身上找到了一种透明的感觉,说明科学发现从一个人的脑海里产生,而这样的发现在我们看到他被一个人实现的时候是活生生的。帕拉塞尔苏斯是一个讲求实际的人,他明白,病人的治疗取决于诊断(他是个极聪明的诊断医师),也取决于医生本人的直接的应用。他打破了过去治病的传统。以前,医生是一位有学识的炼金术士,他在看一本非常古老的书,而可怜的病人正在某个助手的手中,医生说什么他就做什么。帕拉塞尔苏斯写道:“是外科医生,就一定也是内科医生。如果一名内科医生同时不也是一个外科医生,那他一定就是一个白痴,除开是一头花脸猴子之外什么也不是。”这样的警语并没有使帕拉塞尔苏斯赢得敌手的尊敬,但的确使他在革新时代受到其他一些有独立思想的人的欢迎。这也是他被邀请到巴塞尔,并在那里过了一年愉快生活的原因,否则,他的世俗生活一定是不堪一提。1527年,在巴塞尔,伟大的清教徒与人道主义印刷家乔安·弗罗本尼亚斯有了严重的腿患,眼看就要截肢了,他在绝望中找那场新运动中的朋友帮忙,那些朋友就将他送到帕拉塞尔苏斯那里去。帕拉塞尔苏斯将那些学院派人士赶出房间,救了他的腿,并形成了风靡欧洲的一种新疗法。伊雷斯玛斯写信给他说:“你从地下救出了弗罗本尼亚斯,他是我一半的生命。”
因此,在医学和化学处理当中出现新的打破偶像的思想并非偶然,它在时间与空间上与路德于1517年发动的新教运动不谋而合。那个历史时代的焦点就在巴塞尔。人道主义早就在那里流行起来。远在新教之前便开始了。那里有一所大学,一向以民主传统著称,因此,尽管那所大学医学系的人对帕拉塞尔苏斯不屑一顾,但是,当局还是允许他去教学。弗罗本尼亚斯家族印刷很多书,其中一些是伊雷斯玛斯著的,从而将新的世界观传播到了各地的学术界。
欧洲正在发生剧变,甚至比马丁·路德掀起的宗教和政治改革狂潮还要猛烈。决定命运的象征性的一年就在前面,1543年。当年,有三本著作出版了,一举改变了欧洲人的思想:安德烈亚斯·维塞利亚斯的《人体结构》中的解剖图,希腊数学与阿基米德的物理学第一次翻译过来,还有尼古拉斯·哥白尼的《天体运行论》。哥白尼的天体运行论将太阳放在天空的中心,从而引起我们现在所说的“科学革命”。
过去与未来之间的战斗,可在1527年发生在巴塞尔的穆斯特之外的一次行动当中预先总结出来。帕拉塞尔苏斯公开把亚里士多德的阿拉伯跟随者阿维森纳的一本古典医学教科书扔到了信守传统的学生燃烧的一个营火堆里。
那年仲夏营火会上发生的象征性的事件,我想为现代的人重新描述一次。火是炼金术士的元素,人类依据这一元素才能够深刻地了解物质。那么,火本身是一种物质吗?如果你相信火是一种物质,那就必须给火赋予所有几乎不可能具备的特性,比如。它比任何东西都轻。帕拉塞尔苏斯时代的200年后,直到1730年,化学家们还在努力按照把燃素作为物质之火的最后体现的学说进行实验。但是,根本没有燃素这种东西,正如投有作为生命本原的本原一说一样,因为火并不是一种材料,就像生命不是一种材料一样。火是变形与变化的一个过程,材料元素在这个过程当中进行新的一系列合并。化学过程的本质,只有当火本身被作为一个过程来理解的时候,才能够得到理解。
帕拉塞尔苏斯曾说过这样的话:“科学不能够往回看。从来都没有什么黄金时代。”从帕拉塞尔苏斯的时代算起,又过了250年才发现新的元素:氧,而氧的发现终于解释清楚了火的本质,从而使科学迈步跨出了中世纪。奇怪的事情是,发现了氧的人,约瑟夫·普里斯特利当时并没有进行火的本质的研究,而是在研究希腊元素当中的另一个元素,就是看不见但又无处不在的空气0
关于约瑟夫·普里斯特利的实验室留存的物体,大部分都在华盛顿特区的史密斯学院里。当然,东西放在那里并无什么用途。这个设备应该是在英国的伯明翰,当时是工业革命的中心,普里斯特利当时就是在那里完成他的开创性的工作的。为什么最后在这里呢?因为有一群暴徒在1791年将普里斯特利赶出了伯明翰。
普里斯特利的故事,最能说明创新与传统之间的冲突。1761年,他28岁的时候,接到邀请去一所不信国教的学院讲授现代语言学(他本人是一神论者),因为这些学院替代了不是英国教会的顺从者的大学。一年之内,普里斯特利受到他的教学同事之一的一次科学讲演的启发,因此开始写作一本讲电能的书,从中他又转向了化学实验。他还对美国革命感到极大兴趣(他曾受到本杰明·富兰克林的鼓励),后来又对法国革命产生好奇。另外,巴士底狱被攻占的第二年,保皇党人烧掉了被普里斯特利描述为世界上最精致的实验室的家。他到了美国,但在那里不受欢迎。只有他在学术界的朋友赞赏他。当托马斯·杰弗逊成为总统之后,他告诉约瑟夫。普里斯特利说:“你的生命是对人类极其宝贵的生命之一。”
我想告诉大家的是,毁掉了普里斯特利在伯明翰的家的那批暴徒,同时也毁掉了一位漂亮、可爱、迷人的青年人的梦想。可惜啊,我怀疑这样的事情到底是不是真的。我并不觉得普里斯特利是什么非常可爱的人,他比帕拉塞尔苏斯好不到哪里去。我怀疑他是个很难接近的人,很冷漠,刚愎自用,凡事讲个精确到底,极爱整洁,是一个清教徒。但是,人类的攀升并不是由一帮可爱的人完成的。它是由两种品性的人完成的:极高水平的诚实和至少一部分天赋。而普里斯特利两者兼备。
他的发现是,空气并不是一个基本的物质,空气由多种气体组成,而且,在这其中,氧气(他当时称其为“缺乏燃料的气体”)就是对动物的生命必不可少的一种气体。普里斯特利是非常优秀的实验者,他以多个步骤仔细进行这样的实验。1777年8月1日,他抽取了一些氧气,并惊奇地发现蜡烛在里面燃烧得多么耀眼。当年10月,他去了巴黎,并把自己的发现告诉了拉瓦锡和其他一些人。但直到后来他本人于1778年3月8日返回,并将一只老鼠放进氧气里,他才意识到人们在那个气体里有多么顺畅的呼吸。两天之后,普里斯特利写了一封热情洋溢的信给富兰克林:“到目前为止,只有两只老鼠和我本人得到了吸入这种气体的欢乐。”
普里斯特利还发现,植物在阳光下呼出氧气,因此为吸入氧气的动物形成一个基础。接下来的数百年表明这一点的确非常重要。如果植物不首先呼出氧气,动物则根本就不会产生进化。但1770年代,没有人考虑过这个问题。
氧气的发现直到头脑清醒、思想先进的安东内·拉瓦锡(他在法国革命中殒命)那里才找到了意义。拉瓦锡重复了普里斯特利的实验。这样的实验几乎就是我在本篇最开始的地方所描述的那种古典的炼金术实验的缩影。两个人都加热了水银的红色氧化物,用的是一只烧瓶(当时烧瓶很流行),这样,他们就能够看到气体在里面产生,并可加以收集。那种气体就是氧气。这是一种可以计量的实验。但在拉瓦锡看来,这是一个直接的线索,说明化学解构是可以定量计算的。
这个点子很简单,也很激进,朝两个方向进行炼金术士的实验,测量准确交换的数量。首先朝正方向进行:将水银加温(使其吸收氧气),测量燃烧开始与结束之间在一个密闭的容器里面发生的精确的氧气量。现在,倒过来进行这个过程:对已经形成的******进行加温,使其中的氧气排出。结果只剩下水银,氧气进人了容器,然后就引出了这么一个关键的问题:“多少?”正好是以前吸入的氧气量。突然之间,这个过程就显示出来这样一个道理:两种物质固定量的合并与分解。精华、本原、燃素都消失了。两个具体的元素,即水银和氧气,真正和可以演示地放在一起,之后又可以分开。
如果说,我们若想从最早由铜匠进行的原始加工,发展到炼金术士的魔术猜测,再到现代科学当中最惊人的思想:原子的概念。那可能是一个渺茫的希望。但是,这条路,也就是玩火者的道路,却是一条直路。在拉瓦锡进行过定量分析的化学元素概念之后,仅仅剩下一步要跨过了,用原子术语来表达这个概念的任务,就落到了坎伯兰郡一位手动织机纺织者的儿子身上,他就是约翰·道尔顿。
火之后,硫化物之后,沸腾的水银之后,这个故事的高潮不可避免地在阴冷的沼泽地曼彻斯特发生了。在这里,1803—1808年之间,一名信贵格教的小学校长,名叫约翰一道尔顿,他把拉瓦锡以自己的智能照亮的有关化学合成的模糊知识,突然间变成了准确的现代原子学说概念。这是化学界发生惊人发现的一个时代,在那5年当中,10个新的元素被发现了,但是,道尔顿对任何一种元素都没有兴趣。说老实话,他对颜色并无知觉。(他本人当然是一个色盲。他把红色和绿色混为一团,他把自己身上的这种遗传上的缺陷称为“道尔顿氏色盲”。)
道尔顿属于起居有时,循规蹈矩的人,每个星期四下午都要去乡下打木球。他感兴趣的是乡下的东西,是仍然使曼彻斯特的风景别具一格的东西:水、沼泽气体、二氧化碳。道尔顿就它们以重量合并的方式提出很多同题。为什么?如果水是氧和氢构成的,一模一样的量合在一起总能构成同样量的水吗?台成二氧化碳的时候,合成沼气的时候,重量为什么总是一致的?
在1803年的夏天,道尔顿就这个问题进行了研究。他写道:“对最终的粒子相当的重量问题产生疑问,就我所知是全新的。我最近一直在思考这个问题,而且小有收获。”因此他也认识到,答案一定是,是的,老式的原子学说是正确的。但原子不仅仅只是一个抽象的概念,从物理意义上说,它有重量,这些重量使这种或那种元素带有各自的特性。一种元素的原子(道尔顿称它们为“终极或基本的粒子”)都是差不多的,跟其他元素的原子却有所不同,一种展示其不同之处的方法是通过物理的方法,比如它们的重量不一样。“我应该明白,这种可以合适地称为基本粒子的东西的数量应该不少,一种粒子永远也不能够变形成另外一种。”
1805年,道尔顿第一次发表了他的原子说,其内容大致如下。如果最低量的碳,一个原子,合并起来构成二氧化碳,那么,它与事先规定量的氧气合并的时候总会是一样的,这就是氧的两个原子。
如果水是两个氧原子构成的,每个氧原子都与必要量的氢相混合,它一定是从一个氧原子当中得到的一千水分子和从别一个氧原子当中得来的一个水分子。
重量是正确的:制造出一个单位的二氧化碳的氧的重将制造出两个单位的水。那么,对于里面没有氧的一个化合物来说,重量是对的吗?对于沼泽气体来说,碳是直接与氢合并的,逸里面的重量是正确的吗?的确,正好如此。如果你从单一的二氧化碳分子当中取走两个氧原子,并从两个水分子当中取走两个氧原子,那么,物质的平衡是准确的:制成沼气的氢与氧的数量是正确的。
彼此合并的不同元素称量过的数量总是一样的,这表明其原子的合并当中有一个支持它的原理。
正是原子的准确算术,使化学理论成为现代原子学说的基础的。这是自所有针对黄金和铜以及炼金术的猜测与玄思以来得出的第一个深刻教训,直到道尔顿这里达到高峰。另一个教训是科学方法上的。道尔顿是一个循规蹈矩的人,在57年的时间里,他每天都要到曼彻斯特郊外去散步。他测量过雨水、气温,这在当地的气候当中是相当沉闷无聊的事情。在众多数据的基础上,从来都没有得出过什么结果来。但在一项研究当中,几乎是孩子气的一个问题,关于进入这些简单的分子结构的重量问题,却引出了现代的原子理论。这就是科学的本质:提出一个不太合适的问题。你就踏上了拿出合适答案的道路。
彼此合并的不同元素称量过的数量总是一样的,这表明其原子的合并当中有一个支持它的原理。
正是原子的准确算术,使化学理论成为现代原子学说的基础的。这是自所有针对黄金和铜以及炼金术的猜测与玄思以来得出的第一个深刻教训,直到道尔顿这里达到高峰。另一个教训是科学方法上的。道尔顿是一个循规蹈矩的人,在57年的时间里,他每天都要到曼彻斯特郊外去散步。他测量过雨水、气温,这在当地的气候当中是相当沉闷无聊的事情。在众多数据的基础上,从来都没有得出过什么结果来。但在一项研究当中,几乎是孩子气的一个问题,关于进入这些简单的分子结构的重量问题,却引出了现代的原子理论。这就是科学的本质:提出一个不太合适的问题。你就踏上了拿出合适答案的道路。