从“愚昧”到“科学”-科学技术简史化学中的革命

1、这个揉在一起来展开叙边从经验科学到实验科学这是非常重要的一个转变其实泥沙实验室在清华建立从一个面向大自然的研究i中国的水利科学转化为进入到实验室中的硏究那么它所面对的问题i'-无疑要比面对个具体的河流说来 这样一个实验室建设罢深入得多那么在建立他要有一些非常深入笊关于这个竺輕竺基础片能把这实验室建好上任何-1予斗学感官的现象的思索这样一个过程当它从成为一门科学的非常深刻的理性思考笊进入到一种深层的那么实际上我们这个课本在18世纪中间2个化学完成了它抓住了这样一个转变有很多说拉瓦锡把卑作孕翌臂嚳詈聖 近代化孝之父蠡褊 主要是因为这个化学这门科学它之所以能够形成命的发生是分不开的i后来的那

2、样一个变化这样一个体系的完成经过差不多200年和科学革命所評 i这样一个重大的背景化学中的革命反们今天也是从文艺复兴说起§艺复兴以后的化盘一直说到拉瓦锡的时代这样一个拉瓦锡的这个时代这个如果说前面的经过牛顿的又长了将近100年:么这个又比那个更长我们首先文艺复兴时期化学怎么样成为一门独立的学科ii接下来成为一门独立学科以后7它并没有像人们想象的那样就成为在我们今天已经熟悉的这样一个框架中发展更样一个燃素说的100年中间化学又从里面走昨 拉瓦锡和道尔顿使得化学和物耳u 口 口b到了19世纪 丹皮尔写道就是物理和化学”首先文艺复兴以后比学也发生了很大的变电 以前我们知道在中世纪和东方人的

3、炼丹术结合在一起又有了很大的发展在这个过程中很多反应人们了解到了很多具体的物质反应过程这个化学是从炼金术中间1走出来的或者说1化学是从金丹术中间走出来的mh很多关于具体的巳馬?问biritui申f厂 掌握了很多促使这不物灵之扃相互转化的技术ij 了文艺复兴的时代ag筑晌御实际上它还没有立刻就进迥 b样的一种学术的化学中间.它中间经历过了一个（过程） 医药化学和冶金化学在文艺复兴时期对这个药品 药材的研究药物的开冬詐有-个如果说 是其中邂大的药学丽究中i'聶誉 著名的医生帕扌£1耘还有赫尔蒙特也叫海尔蒙特从医生的方面从医学的这个角度转向化学研究的大化学家另夕大学问家其实也逐渐在

4、这个时候的最早出现了一些人.中间出现了一些 见们把在生产中罰些动作的要领一些经验一些知识记录下来跟工匠的传统结合得比较紧密这个时候的工匠那么从而向学者的传统所以在文还是经验的化学还量8艮橐种真体的实际的壽要结合得非常紧密的一种学理的研究他是其实他也是个绅士他的青少年的时候片 并不是特别上心的他其实学习他的家里头很希望他接受但是他说没有兴趣他说人们在拼命地通过读书 豐豐輕二里i竺豊了吗 我还学什么険足了一种（发现） 这个最重要的 这个中间他有个最車要的发现质量不灭这样的一个道理他的这样一个思想未iin必是觉得水太重要了要把地上的水都聚一起彌翩!e幼商st砸逶那么必须要把水搞清楚以前我们知道離或者

5、说支配炼金术的这个思想 四元素说是最重要的一个理论 那么亚里士多德那个时候. 改变物质的性质就可以达到 虐包唇査暫1样_些思想他想说明什么呢研究要的都是从四元素说中引ill来的'对这样的一个研究这个中间最重要的那么土在里头没仕么衣太的隹用那么柳树实验帮助他证明了b种定量的方法和这个质量守恒的这样一个观念留下来了影响了他后来的人这样一个研究中间那么当时在进科跟今天的化学差得很远所以并不是说一这样的一个充满了错误門 这样的一个结论的理论跟今天有关的这些化学的工作但是他的世界观乍为基础的世界观它和当时的宗教汶样一种自然认识宇顿加入阜家学貝并不是他搞什么万有可万发明了望铠那么波义耳在化学上的1

6、661年叫做第二他是有一个刊物迴他的成就能够记录下来现在这个皇家学会当时的那个期刊今天还在持续地出版-3厶其实那个牛津学派本身作为自然哲学的学淤哲学实际上是从一个特定的角度对这个化学来i羈运用到化学当中在这里头书中有几个化学应该为自己的理由而存在第一条他就说来进行研究我们应该让化学成为这样的一个学问前面化学是为医药为冶金为了具体的实用目的但是学问一旦成为学问我们今天知道在基础研究在 大 学 里但我将来有用的叫基础研究是不承认的庆学认为什么是基础研究就是学术导向行竺究就是学术在学问上认为这样的一个研究必要清华工学院在中国的工科教育历史上并不是最早的觉得清华建立士韋崩也不是最大的个最大的不同和其它

7、的那些大学最大的不同i就是像上海交大 像这些都是在洋务运动以来那么清华当时的工科是水利还有机械这个都是当时在国际上在国外发展很快电机是跟着物理学陆电油航我们眾1 二一这样发展起来的以物理学为基它实际上清华的这些教授们当时的理念也是不同的 不仅仅是为国家来培养人才 这个工科要为工学要为学科本身的建t让学术为自身的目的而发展的波义耳这句卡要把这样一个学科本身的建设 乍为自己存在和发展的理它自己的理由而存在”实际上对当时的化学界说杲当时化学发展的i有很大的影响 个重要的标志重要的一个结果引入到自己的他给元素下了-个清楚聲 在科学革命的时揺其实对多数的化学家而言元素是什么于顿的体系在物理学中间seoi

8、ei融却因为他们认识至！ 里解这个世界的变化机制并没有立刻就影响到化学家影响到化学家们的工作園冒些fel*还仍然在炼金术以来的这样的一种对元素的理解中间门的心目丰在牛顿力学产生的他们的世界基础就是i这样一个时代中同那本自然哲学数学原理1也说元素是,甚至比牛顿的一点也没有掺杂的物体1它不能用任何其它物体造成也不能彼此相互造成还和某种具体的这种需求那样的一个世界里头已经从那样一个四元素说的其实那么真正的只有沿着波义耳说的那样它才很快地走向自己的这种概念和理论的系统化才后来真正的有了更大巴 同时这种进步昴具体的实际的需求又更深刻地影响着人们的实單 7世纪的化学的实验室中间我们很难获得这样一种来自外界

9、的对科学的支持我们如果一味的去跟着也会走到一种迷途当中这样的一种需求走弱学其实就进入到f燃素说我们在这个化学的但是;这一段却受到了高度的肯定化学是研究变化的有一个study of the change旦这个非常直观而§从希腊人开始自然是什么变化的学问化学就是研究变化的学问他认为自然的你要想知道那么自然的一个根本的东西渥了这.就是在变化 就理解了自然希腊人也不是说火就是万物的基础因为他们认识到理解世界的关键在于i埋解这个世界的变化机和论它研究物质的结构通过对物质的结构理解这就是后来的物理学通过对物质的变化机制的追寻禹确就是要紧密韓予这跟化学的关系所以火和变化是连在一起的火是理解这个变化

10、的17世纪人们同样也是关心这个问题关心这个燃烧的过程那么燃素说实际上关心火一个变化的机制最早的转化为另外一种形式贝歇尔和他们实际上是师生关系他的理论的时候燃素的观念他开始只是说他还是从这四元素说中气土水火这四种元素他认为在变化中四种元素刚才说海尔蒙特说土不重要他的工作主要是对四元素说的并不是同样重要的在他看来水不重要气也不重要重要的是土土才是各种各样的这种物辱 从中演变出来的一个根本于是他把土分成好多种有油状的还有叫做玻璃状的有汞状的火不过是这样一种变化的条件那么但是豹j他的学生这丿l昙在这种变化中间的有人说这个燃素被理解成为种火的颗粒于是把这样的一种观念和这个质点和原子论它是一个过程这个就离

11、得更近了i我刚才说了 100年核心是关心这个燃素的现象一个很重要的是因为到燃空的i这个附生中间 化学家们的共同的这样一种理论的框架晝 从哪儿出发去理解事物没有这样一个很概括性的或者很朴实性的这种理论冶金化学家按照的观医药化学家们也按照 自己的（化学反应）进行着他们的化学反应自己的观念燃素学说出现以后他用燃素这样一个现象所有的可燃物体都是因为它里面打丨lll燃烧的结果就是燃素从里头溢出的结實f那么 是然素丛逻理超巴m（可以用这，一种燃素1事加以说明这个物体中以后一种理解变化的那么当这个燃藉飢1 那么它又还原贏碗一种共同的基础所以很多化学家都开始用这样一个观点去理解化学的过誇于是一下化学好像找到了

12、在用燃素这样一种物质的存在 作为整个这种变化的世界基础 并沿着这样的去解释变化电翌竺化i兰发现这种变化的机期 箕葫諄嘉都被他们串起应 至这样的二t另訂雀矛訂羊的_种变化痢 韦找一个踹的前恳努力方面努力帛这样一种技能的掌握得越来越成熟就是刚才想说的种种的工具进行着种种的实验 状态下去非常精致 一个是气体的发现2样一些科学另它都是可以用燃素理论来解释这样一些气体的而且把这样一个燃素说曲样一个观念本身也给抛弃号寻找一种在这种竺 如现象的统一我们在这方面燃素说卑豎哇续向着这个目扁k个时代中崗人们对这种变仆的了解川丄丄重要元素之一个牧师海尔斯这是一种技术的手段他发明了机彝槽近代科学进才画魁爾憲觀魁a【一

13、起机器槽发现了它在收集气体中间那就非常有用叫做布莱克也是发现的叫做二氧化碳二氧化碳当时发现以启原来的这个传统化学中间的昙它马上就和某种物质一下子就吸附在那个上了就和某种物质下子就弄至！故固定空气那个时候二氧化碳再接下来琢克的学生卢瑟福原子核这个卢瑟福物质在空气中燃烧剩余的气体荚国人他研究了它可以称量这个气体变化卫就是我们今天知道的氮气后來叫浊气寸人们认识空气的组成它后来也是（有）很大意义的燃素跑出去必须要在空气中发现在有的时候才能跑出去 磊些空气中詁我们把这种空气叫毒气空气它不是一种单一的东西它里面很复杂至少有两种就是有助于燃烧的一种是可以燃烧的 i-种是无助于燃烧m接下来这是卡文迪西不是那个

14、卡文迪西实验宝是捐赠卡文迪西实验室的个卡文迪西斫箭垂那个人是他的竺大概多少9oo鬱翡当时那9000多英镑盖了个楼还买了很多仪器等:个时代是很奇怪的一个人开始那第一个哲学家泰勒斯就是那个时代的一个新人他走路看天一会儿掉到井里了他也是这样的一个人他其实是很善于交往那么跟人家去参加沙为说两句把他说跑不好意思赶快就跑回家了 霸景競趣壽務予就给他收起来了 置嘉里bb个麦朗一些用家族留下兰的财产他一辈子就进行着牛顿万有引力定律灵个概念他就说过鱷卿礙染觀44这种平万反比的这个关系他也曾经提到过等都是人们后来经过几十年以后人们才在这方面有了发现后来发现其实,sgai 觀他已经说到过就是发现了他认为易燃空气本身

15、就是燃素他本人还测定了这个氢气的比重収发现了 7尺这个氧化还原理论拉瓦锡的革命有直接的关系就是氧气的发现战们今天叫做氢气发现氢气本身是可以燃烧的他把它叫做可燃的空气氧气的发现有很多很多人他发现能够非常强烈地助燃都在这方面 实际上瑞典化学家这个舍勒i他在加热硝石的时傾他说是一种纯粹的空气i是我们在这儿知道普利斯特列是这j这种各种物体上那么各个物体里头是不是还会有其它的空气丽不是说有实用的道理这就是科学自身的逻萝 某种气体能够依附在 各种各样的物体当中敲?各种各样的物体说来它是不是还能有容纳其它气体的可能i一个逻辑的一个扌隹论b用的是那个透他就开始找这种气体 非常高倍的那种透镜水也是兀素是吧结果就

16、在氧气和氢气都发现以后卡文迪西 有一次他发现把这易燃空电 几乎他说就是纯净的燃巧 于是他把水的生成看作董这两种气体的化这个还不是说他把水的生成人家就发现这个作为下子能够生成这个氧跑到一起种这种水状的东西第一个指出来但是他的这样的一个发现后来又经过拉瓦锡的进一步发展后来又重新做:他的这个实验飞斤以義们二在力 燃素说本身作为存最后那么对这样一个过程化学家们的确在里头而这些发现一旦出来冲击膜也有了各种各样的发戈它对以前的观念 气体不再是元素了那么元素和燃素又是个什么样的关系呢这个时候当人们开始考虑ii那么这个拉瓦锡三向这样一些问题的时候这个时代就到来了其实他也是一个绅士i巫父亲是个席诟2实这个对他非

17、常重妾这是一个著名的画家给他们画的这幅肖葆他夫人的绘画老师跟着这个画家学的立瓦锡切的这个工作中间拉瓦锡后来写了一本化学 这个新的化学书化学原理在那本书里面的插图蔭書墾昌反应这个学派的这个观点她都帮他画下来化学是什么呢他更明确了还是集中于理解反应的机理 那么拉瓦锡把化学的任竺 他说将自然的物庚竺”使用这种定量蟲种手段把它进一步凝聚到基本的元素ii这样一些元素这种量化实验的手段得到的b些重要的实验他特别用天平用得非常好拉瓦锡的这几个方面的工作他对反应今夭而是用我们这种氧化还原的这种理论去对反应加以解释氧化还原过程中的元素他给以说明最后他的这套理论道尔顿的发展和物理学一起耙他们研究世界的基础建立在个

18、物理的或者化学的这样的一个元素的基础上原子理论科学家们总说们研究的是客观的世界 自己是研究客观世界的是心目（中）的世界不同的学科的科学家们和这个世界的图景 牛顿时代来临的时候其实有很大的差别egeibmfeehbkba可能已经进入到了但化学家们在那个时候仍然停留在四元素说的这样后未尽管经过了燃素诂人们逐渐的从四元素理论中间挣脱出来但是直到拉瓦锡的这个时代物理学家们心目中的世界才和化学家们是统一到一起在牛顿之前这个地上的这样一些力学家们心目中的物理世界和天文学家心目中的是不是 是没有得到统一的地上的力和天上的力牛顿提出能解决那个问题之前 后来证明是一襦茵地上的引力导致砌理世界自身在不断地实现着在科学的进一步地发展 又逐渐地统一到一起又统一到一起爱因斯坦很长很长时间為眾:汇聚到一起最终他不但把化学的目的这样一个意义上戡们的世界才逐渐的统一起来我们非常近代的 就是要集中在对物质本身的化学属性的研究把我们自然的物质还原为它的那些最基本的东西只有掌握了这种最基本的东西还產为简单和这简单到复杂的变化的机制 来把握这个复杂的世界i来理解这个复杂的世界拉瓦锡是非常重要的那么他后来是这样总结他自己的工作的主要目的也是希望能将明确地表述出来他说我着手这篇虽随函附记的论述我对这一主题的想法无非是想用新的事实新的这样一种发现来证实所以有必要在新的观念建立新的化学学屯而当这样一