编者按:赛先生奔向近代的脚步匆匆,留下曲折离奇的时代印迹。在科学演进史里,蛮荒粗鄙与异想天开结伴同行,它们令卑微之人更加卑微,令传奇故事愈发传奇。

往期回顾

科学逸闻|为风流毋宁死:魏晋名士的致命化学实验

科学逸闻|爱迪生特斯拉世纪大战幕后,他照亮了美国

科学逸闻|人口爆炸的起爆剂:拯救人类的合成氨工业

科学逸闻|寻找贤者之石:炼金术是如何演变成化学的?

作者|巫不苦,旅居法兰西攻读物理学专业,爱好历史和经济学。本文为网易历史频道独家稿件,谢绝转载。

法兰西是一片福地,诞生于法国的西方科学家不胜枚数。大多泰斗级的数学家,如柯西、拉格朗日、拉普拉斯和庞加莱等,都是法国人,在超过三四百年的时间跨度里,他们的美名响彻学界。而反观物理化学领域,法国的表现虽然没有如此耀眼,但在世界化学史上,拉瓦锡是无法忽略的一位明星,他是化学经典体系奠基人,在化学界的地位,如同牛顿之于物理学。

拉格朗日曾高度赞扬过拉瓦锡,称他为“法兰西之光”,而他的意外死亡也令辉煌一时的法兰西科学院扼腕叹息。直至今日,法国仍不乏有大学将其教学楼命名为拉瓦锡楼,以纪念这位不世出的化学天才。

富裕家族的博学之士

拉瓦锡一生的命运都与司法行政系统密不可分,是名副其实的体制内人员。首先,他的父亲是一名律师,而他那早逝的母亲同样也是律师的女儿。其实拉瓦锡的父亲并不富裕,但因为他的外祖父母家还经营着肉类生意,光景要好得多。所以,他能够从母亲的家族继承了一大笔遗产,另外,他接受的教育也是外祖母一手安排的。

得益于外祖母的教导和支持,拉瓦锡的才能得到了充分展现。他年仅十一岁时,就进入了巴黎大学下属的“四国学院”,接受了包括化学、天文学、植物学和数学在内的四类学科教育。在学院的最后一年,他跟随得拉卡伊教授,进行天文学的科学研究。在这之后,他的兴趣逐渐转移向了气候学。

在1761年的秋季,他在巴黎法律研究所注册入学,并用了三年时间获得了巴黎律师协会认可的文凭。虽然拥有律师资格,不过这位律政界天才从未以律师的身份在法庭上出现过。

在法学院求学期间,拉瓦锡依然坚持以助理的身份,参与各种自然学科研讨会。要知道,当时的法国学界一片混乱,许多高校因取消了教会在校内的教学职能,陷入与教会不断的冲突之中。法国工程师学院中的佼佼者巴黎路桥学院最为激进,将所有宗教教育从世俗化科学教育中剥离出来。封建宗教势力与新兴自然科学学界产生了不可调和的矛盾,这对科学家可不是件好事,因为这不仅意味着高校办学和科研经费将遭到教会的削弱,更意味着很多科学家将难以在动荡的环境里专心做学术。不过拉瓦锡似乎没有受到当时外界大环境的影响,在此期间,他凭借一篇光谱学领域的论文,获得了法兰西科学院的学术竞赛冠军,并收获一枚金质“国王奖章”。同年秋季,他把研究领域转向矿业,在阿特拉斯实验室,他给两位该领域的顶尖科学家做助手。到了第二年,他开始在阿尔萨斯和洛林地区进行独立地理学的研究。不得不说,与牛顿相比,拉瓦锡学术全面的才能有过之无不及。

为现代化学筑起地基

多数人知道牛顿,是因为他开创了经典力学体系,而非对于微积分的贡献。拉瓦锡也是如此,他闻名于世的原因并不是其地理学或光学方面的研究,而是因为现代化学发轫于他的贡献。

1772年,拉瓦锡和其他几位化学家购买了一颗钻石,并将其放置在密封的玻璃瓶内。随后,他们用透镜将阳光聚焦在钻石上,不一会儿,神奇的事情发生了,钻石燃烧了起来并消失了。钻石会燃烧,也许并不是拉瓦锡第一个发现,但敏感的拉瓦锡注意到,在整个过程中,密封玻璃瓶的质量没有任何变化。钻石损失的质量,转化成了瓶中气体的质量。正是这个“昂贵”的实验,证明了他“质量守恒”理论的正确性。于此同时,他将构成钻石的物质命名为“碳”。

虽然氢气由卡文迪许在1766年发现,但他仅仅将其定义为“易燃气体”。1783年,拉瓦锡在与拉普拉斯合作时,将氢气与氧气混合后点燃,发现产生了水。由此,他认识到,水可能并不是一种单质或者元素,而是一种氢氧构成的化合物。当时,这个结论震惊了整个学界。拉瓦锡还正式把这种易燃气体命名为“氢气”。

现今,就算是西方人也很少会知道“燃素”这个过时的学术名词。但这在当时,它是学界普遍认可的一种说法。“燃素”是指使物质能够燃烧的一种化学元素,所有的可燃物都含有“燃素”。当拉瓦锡发现了“质量守恒元素定律”后,他发现物质在密闭的容器里燃烧,质量没有发生变化,“燃素”参与燃烧的说法不攻自破。《对燃素的思考》一文,标志着拉瓦锡定量化学正式取代了旧时代的传统化学。

元素表的首功不归门捷列夫

在十九世纪后半叶,现代化学体系日趋完善,研究化学的方法论也逐渐成熟,新元素能够以近乎每年一个的速度被发现。不过,人们只知道元素周期表是由沙俄科学家门捷列夫构建的,却不知拉瓦锡在这之前的贡献。

拉瓦锡生活的十八世纪,当时的化学家几乎都是以拓荒者的身份寻找真理。在1789年,拉瓦锡发表了极具开创性的《初级化学论文》,宣告了亚里士多德的古典化学体系彻底瓦解,人们不再相信世界是由水、土、火、气和第五元素构成的。在论文中,他明确阐释了单质和化合物的定义,并附带一张元素表,包括:氧、氢、氮、硫、碳、镍、锌、银等三十多种元素。美中不足的是,拉瓦锡将光和热量也分别列为一种元素(从现代化学的角度来看,这显然非常荒谬),然而瑕不掩瑜,在拉瓦锡之前,化学研究采用的是定性分析方法,能够知道“是什么,由什么构成”就已经非常了不起了。拉瓦锡通过他严谨的科研方法论和高明的实验设计,将化学引入了定量分析的领域,不仅解释了“是什么”,更精确地回答了“由什么,按照何种比例构成”的难题。另外,从1791年开始,拉瓦锡与拉普拉斯、拉格朗日等数学家合作,开发了公制度量系统。有了量纲分析,物理学才得以突飞猛进,某种程度上,拉瓦锡的科研同时也助推了物理学的进步。

邂逅贵族少女

除了科学研究,拉瓦锡在其他领域也很勤奋。他在26岁时,买进了一家为法国政府征税的公司,并试图改革税法,以帮助较为贫穷的纳税人。同一时期,他还担任了政府火药委员会成员,大大提高了法国火药的质量和安全性,提高了法国矿业开采的效率,减少了安全事故的发生。

1771年,28岁的拉瓦锡与13岁的玛丽安(Marie-Anne Pierrette Paulze)结婚。这之间,还有一段插曲,当时一位名叫阿梅尔瓦尔伯爵,提出要和玛丽安结婚,可是这位伯爵已经40岁,她的父亲作为拉瓦锡公司的高级职员,碍于各种因素,不方便拒绝。这时候, 拉瓦锡提出愿意娶玛丽安为妻,为玛丽安妮和她的父亲提供了一个开脱的理由。

玛丽安是一位技艺精湛的艺术家,受过良好教育。她大力协助拉瓦锡的工作,将其论文从英文翻译成法文,她还协助拉瓦锡进行实验室工作,为拉瓦锡的科研出版物准确绘制实验室仪器图纸,并为拉瓦锡的实验做了大量的书面记录。

风云突变,命如砂砾

18世纪的最后一个十年,是科技井喷的年代。工业文明逐渐传播到欧洲大陆,各类技术应运而生。彼时的拉瓦锡尚尚未到知天命之年,原本可以利用自己的天赋和从事科研二三十年积累的经验,大有作为,然而一切都在1793年戛然而止。革命者逼停了法国科学院和其他学术团体的科学研究。

一切源于1789年,法国大革命的爆发。革命要做的就是破旧立新,所以当时的富人阶层和为政府工作的人,都受到了革命的威胁。随后,在罗伯茨比尔的领导下,臭名昭著的雅各布专政正如火如荼地进行着。那时的法兰西,正饱受着来自国内外的高压:在国内,法兰西本土贵族,因失去了土地和继承权,集结起来极力反对革命,企图作困兽之斗。在外部,法兰西与多个邻国之间,陷入了地缘战争。革命者新建立的政权常常受到保皇党的威胁,而缺乏经验的街头政治家,往往会选择简单粗暴的镇压,来解决意识形态上的分歧。

在这恐怖统治时期,法兰西共有16594人被送上断头台,算上被就地处决的人,全国每天有130多人因此丧命,可谓“风云因而变色,草木为之含悲”。而巴黎的情况尤为严重,从被送上断头台的“败家国王”路易十六夫妇,到被指控有罪的小公务员,旧政府里的人员几乎无一幸免。我们的主人公拉瓦锡就首当其冲,成了大革命中无辜的殉难者。

1794年,拉瓦锡因参与政府的税收活动而被定罪为叛徒,并被判处死刑。革命者捏造了一系列针对拉瓦锡的指控,包括从法国财政部窃取资金并将其交给法国的敌人。大批科学家前赴后继地向当局求情,但罗伯斯庇尔用实际行动回应了他们:“什么科学家?我不懂,我只懂杀人”。5月8日,50岁的拉瓦锡在巴黎被国人送上了断头台,凑巧的是,玛丽安的父亲和另外26人也在同一个地点被处决。

然而1795年底,关于拉瓦锡的案件出现了一个大逆转,法国政府发现,法院无法坐实对拉瓦锡的大多数指控,但此时木已成舟。而那时,只有拉瓦锡的妻子和他学术成果,幸免于难。具有讽刺意味的是,玛丽安后来嫁给了本杰明汤普森,他在确定热量方面发挥了关键作用,弥补了拉瓦锡学术上遗留的缺憾。

断头台上最后的实验

拉瓦锡心里当然清楚,遇上雅各布派那帮疯子,自己算是凶多吉少了。但真正的科学家不会放过任何求知的机会。据载,他和刽子手约定好,若是砍下脑袋后仍有知觉,他会眨动自己的眼睛。结果证明,被砍下脑袋后,拉瓦锡还眨了十几次眼,人的感知功能区果然是在大脑。掌握真理的人,往往就是这么乐观,无所畏惧。

历史是无法假设的,没有人知道,如果拉瓦锡能够活过法国大革命,继续他的科学研究,他还能给世界带来多少伟大的科研成果?或许能够让第一次工业革命提早结束二三十年,提早开辟内燃机的时代。

拉瓦锡的一生与诺贝尔如出一辙,充满了矛盾和戏剧性。在新时代到来前,他们都是心怀慈悲的人道主义者。但是最后命运却开了一个大玩笑。诺贝尔孤独终老,客死他乡;拉瓦锡勤勤恳恳,悲天悯人,却惨死在同胞的屠刀下。

超越时代的国之栋梁,却无端地成了国之亡魂。