燃素說的積極影響

王魯琛 何朝安

(東華大學人文學院 上海 200051)

無論是關于燃燒的研究，或者說是關于化學甚至科學的研究，是一個漫長、繁瑣而艱巨的過程。在這個悠久的歷史中，誕生了許許多多的學說。隨著更合理和更被廣為接受的學說的出現和認證，舊的假說被證明是不合理的，更被作為反例進行批判。事實上燃素說確實將許多科學家引導向了錯誤的研究道路，對燃燒的研究和化學的研究造成了消極的作用。當時的化學家們對燃素說深信不疑，盡管在燃素說作為主流常規科學理論期間，化學家們發現了許許多多與燃素說理論相悖的實驗事實。但是科學家們沒有對燃素說進行質疑，反而是走上了修正燃素說的道路。燃素說作為一個錯誤的科學理論對燃燒進行了長期的統治，并且在許多化學家因為對燃素說的深信不疑，在證明燃素說時發現的諸多不合理之處，甚至新的氣體的發現都由于對燃素說的深信不疑而沒有受到應有的額重視和繼續的研究與探索。但是正如同恩格斯所指出的“在化學中，燃素學說經過百年的實驗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現了幻想的燃素的真實對立物，因而推翻了全部的燃素說。但是燃素說者的實驗結果并不因此而完全被排除。相反地，這些實驗結果是仍然存在，只是它們的公式被倒過來了，從燃素說的語言翻譯成了現今通用的化學的語言，因此它們還保扮著自己的有效性。”①

在科學史上理性的重新審視和討論燃素說的積極意義，不僅僅對研究燃燒相關學說，并且對化學研究和科學研究有著一定的意義。

一、燃素說對當時社會的影響

在燃素說出現前,人們對火的認識還停留在神化的傳說中，深受亞里士多德四元素說和帕拉塞斯三要素說的影響。即便是到了中世紀的煉金術、煉丹術開始關注燃燒的原理，對于燃燒的研究雖然開始進入到了具體的物質層面，但是也并沒有對燃燒形成科學的的認識。在這一時期，由于受到物理學上機械論所取得成就的影響,人們在思考尚未解決的自然問題的時候,經常會難以避免的受到這種深入人心的機械論自然觀的干預和影響。火的微粒說為了解釋和說明燃燒現象，在這種知識背景下被提了出來。燃素學說誕生于歐洲的科學氣氛之中。在當時的歐洲，從事化學方面的研究的多半是受過藥學教育的人，或者直接是藥劑師。盡管這些有著醫藥學傳統的化學研究者們發現了許多新的化學物質和新反應，但是受到醫藥化學的煉金術傳統的影響，導致哲學化學家在很大程度上信奉古代的的四元素和三要素說。

燃素說的誕生之時解決了許多諸如，當時最多的燃燒物質非全屬材料,如木炭、硫黃、油、脂等有機物在燃燒后質量變小,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,另外這些燃燒過后的金屬也失去了光澤,這又是什么原因造成的之類的問題。這就給人們留下了一個普遍的直觀印象:在燃燒的這個過程中,似乎有某種物質脫離了燃燒物了。化學家貝歇爾最先認為帕拉塞斯的三要素不能解釋所有的化學現象。他覺得一切物質之所以能夠燃燒,是因為這些物質含有燃素。當燃素到了空氣之中,就會產生燃燒的現象，這些燃燒現象通常伴隨著強烈的光和熱。燃燒的征象是否強烈，這一點與物質中逸出燃素的有關,燃素溢出的程度越強烈,燃燒的現象就越猛烈。當某種物質在一定的空間里燃燒,物質如果中途熄滅了,是因為周圍空氣被之前逸出的燃素飽和，即便燃燒的物質中還有燃素,也不能再從物質中出來了。“于是施塔爾在總結了燃燒中的各種現象及當時有關燃燒的其他理論觀點之后，在1703年提出：一切可燃物質都含有細小的活潑的燃素。在通常情況下,燃素與其它元素結合成化合物。在燃燒時,燃素就分解而游離出來。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”。”②燃素說的結果雖然是錯誤的，但是燃素說以科學研究的態度和方式，替代了以往宗教對科學的影響和控制，以及神秘主義思維對燃燒學說和科學的支配和統治。燃素說本身不可否認的是錯誤的理論，但是燃素說將化學家們的目光吸引到了燃燒的原理上來。無論是燃素說的支持者的研究，又或者是反對者為了推翻燃素說所做的種種研究和實驗，都對燃燒現象和原理的探索起著推動的作用。燃素說在當時生產力尚不十分發達的社會狀況下，在當時化學甚至科學研究和然所并不深入和成熟的時代，一定程度上掃除了封建迷信的神秘色彩。使得人們關注實驗，關注化學反應，替代古樸神秘的煉金術，使得化學進入了一個全新的時代。

二、證明燃素說過程中取得眾多成果

黑爾斯創造的排水集氣法和所需要的裝置；布拉克的重量分析方法；普里斯特利發明了排汞集氣法，并且在這個過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“液槽化學之父”；這些化學家都為化學的研究提供了全新的實驗的方式和實驗的工具。他們對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，發現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。這一發現是18世紀中期化學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“燃素學說”的推動下而被發現的。③

除了證明燃素說合理性期間發現的新氣體和實驗設備的更新之外，類似的事例在科學史上并非偶然，比如醫學史上胰島素的研究期間，在發明注射胰島素可以幫助治療糖尿病后，人們也發現有相當數量的糖尿病病人在注射胰島素之后也無法產生治療的效果。美國醫生墨斯基對此提出假說，這是因為有的糖尿病患者患上糖尿病的原始是他們體內正常分泌的胰島素在分解和代謝的速度過快。正是基于這個原因，這些病人體內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有效果的原因。提出這種假說后，科學家柏森和雅羅為了驗證美國醫生墨斯基的假說，他們設計了實驗去證明，但是實驗的結果卻不如他們所料，結果推翻了墨斯基的假說。這個假說被證明是錯誤的，然而正是他們為了印證這個假說的合理性的過程中卻產生了全新的發現。柏森和雅羅而后在對新的發現探索的后，最終創立了放射免疫測定法 ，自此之后免疫學進入了一個全新的時代。除此之外，曾經有一段時間在澳大利亞西部地區和英國，部分羊群患上了一種奇怪的神經疾病。科學家貝內茨認為羊群出現這種疾病是羊鉛中毒所導致的。然而當人們以此假說對羊群進行治療時卻意外發現，羊群是由于羊缺銅元素而患病。這些事例都是科學假說在證明或證偽時，基于科學的研究和大量的實驗而發現的，并非是完全機遇巧合而得的成果。

三、燃素說對化學學科的影響

在燃素說之前，化學并未成為一門獨立的學科。它更多地存在于藥學家、煉丹家和煉金術用于改進藥方、煉制仙丹和將低賤金屬轉化成貴金屬之中。在這一時期不僅僅化學沒有成為一門獨立的科目，化學也更多的追求實用價值，而沒有更多的科學家運用科學的方法和手段進行系統的實驗和論證，更多的是經驗的總結和粗糙的推測。然而燃素說的發現使得化學從這種原始的、盲目的混亂中逐漸體系化和清晰化，人們開始專注于化學的研究，誕生了許多專門研究的化學家。并且使得化學不再是煉丹師、煉金術師和藥學家的工具和附屬物，而是成為一門獨立的學科，從此之后化學作為一門獨立的科學進行了持續不停地更新和發展歷程。

隨著化學作為獨立學科的建成，化學研究也在燃素說之后，從科學家們零散的、基于個人經驗或興趣的選擇，更多地將精力投入到燃素說的證明和研究上來。或者說燃素說在當時的倍普遍接納，使得無論是燃燒現象的研究還是化學的研究朝著科學共同體的方向發展和靠攏。化學家們有了共同的研究方向，并運用同體系的研究方法和思維方式。英國的化學史家就曾經這樣說過：“斯塔爾的理論把大量的事實聯系到一起，組成一個首尾一貫、條理井然的錯誤假說，并建議進行新的實驗，把然們引導到新的發現。”④

四、以燃素說為代表隊的錯誤假說的科學史作用

英國的科學哲學家卡爾波普就認為“所有科學的理論都是首先根據有限的事實材料，大膽的跳躍到某種結論之上，進行猜測性的解答，然后再接受實踐的檢驗。科學認識的發展就是不斷探索、除錯、排除偽證的假說、發現新的問題、提出新的假說的過程。這種觀點說明了科學的發展是一個辯證的、動態的過程。”⑤科學技術史的價值不局限在于記錄科學的史實。無論是燃素說亦或是其他曾經有影響力的科學理論，都在它所在的時代產生一定的積極效用。如果僅僅因為其在科學事實上的錯誤性而對某一理論缺乏研究和全方面多角度的評價，那就有悖于科學技術史的學科精神。通過重新審視和研究燃素說，剖視燃素說的研究及爭論內容，我們能夠揭示支持燃素說的化學家們在探究燃燒原理的過程，及其化學方法和研究方式。以此來不斷總結化學家們在探索研究的過程中是如何應用科學的手段和方法去建立健全化學模型。并且化學家們是如何更新化學思維的。我們不應當僅僅把目光局限于不斷發掘新的史實和史實的歸納整理，還要挖掘已有的史實的無窮價值。

科學是一個復雜而龐大的多面體，從科學理論的正確與否來看，燃素說是一個錯誤的理論。從科學與社會的角度來看，燃素說推動了社會經濟發展，并鼓舞了科學的社會氛圍，促進了科學共同體的進步。從科學的發現角度上來看，燃素說促進了許許多多新氣體的發現和探索。從科學哲學方面來看，燃素說和以燃素說為代表的錯誤假說對科學發展的進程有著促進科學家們進行探究和反思的作用。所以后人在對待燃素說，或者是其他錯誤假說的時候，應該從科學這個多面體的各個方面，多種角度，不同部分和各個層次進行分析和解釋，這樣才能通過一個簡單的錯誤假說反思和吸取到促進當今科學理論發展的因素。

【注釋】

①論恩格斯《自然辯證法》[M].生活·讀書·新知三聯書店.[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”到“氧化說”留給人們的啟示[J].石油科技論壇,1996,(3).

③山岡望.化學史傳[M].廖正衡,陳耀亭,趙世良譯.北京:商務印書館,1995:23-36.

④[英]J.R.博延頓.化學簡史.商務印書館.1979:95

⑤燃素說的產生及其在化學史中的地位[J].何法信,高萍.大學化學.1996(02)