谁知道氧气发现史
“当真理碰到鼻子尖上的时候”——氧气发现及其历史启示
氧气的发现,经历了一个较为漫长的曲折历程.造成这种曲折的原因尽管是多方面的,但主要还是发现者本人的主观因素所造成.因此,总结这一深刻教训,可给后人留下许多有益的历史启示.
（一）发现氧气是18世纪的事.但人类关于氧气的研究,却可以追溯到遥远的古代.据史书记载,公元8世纪,中国就曾经对大气进行过研究,并把大气分为阴阳两部分.到17世纪,罗伯特·波义耳（R．Boyle,1627—1691）通过对抽气机及燃烧的实验,发现一些奇妙、有趣的现象.在真空中,火药环只在受热的地方才燃烧,但一通入空气,立刻全部燃烧.这些燃烧现象,使波义耳得出结论：“空气有一些活性物质不是被磷的烟雾消耗掉,就是被它驯化.”这给人们以启发,那就是空气中含有两种截然不同的气体.此后,虎克（R.Hooke,1635—1703）也做了类似的燃烧实验,并得出结论,认为空气中存在一种可以溶解可燃物体自身的东西.
罗伯特·波义耳和虎克的实验,对发现氧气都是极为有益的.只要沿着这个正确的思路去寻找空气中那种具有活性的物质是什么?氧气就会很顺利地发现.但科学发现的道路是曲折的.在通往客观真理的征途上,遇到任何一点障碍,都可能使科学家犹豫不前,而大大推迟科学发现的时间.
在氧气发现过程中,最大的障碍,就是“燃素说”的提出.它使一些科学家步入歧途,茫然而不能自拔.“燃素说”是英国人乔治·恩斯特·史塔尔继承了约翰·约阿希姆·帕克的《地下的自然哲学》中的学说,综合了各家观点,于1703年较系统地阐述和发挥为完整的理论.史塔尔认为,空气中有一种可燃的油状土,即为燃素.史塔尔所说的燃素是“火质和火素而非火本身”,燃素存在于一切可燃物体中,在燃烧时,快速逸出.燃素是金属性质、气味、颜色的根源.它是火微粒构成的火元素.按照“燃索说”的观点,一切燃烧现象,都是物体吸收和逸出燃素的过程.煅烧金属,燃素被释放出来,金属就变成了灰渣.但在金属加热过程中,燃素不能自动分解,必须加进空气,将燃素吸取出来,燃烧才能实现.18世纪初期,这种“燃素说”的理论,曾歪曲地说明了大多数化学现象.尽管是歪曲的,牵强附会的,但在当时,却能“自圆其说”,被人们普遍地接受.就这样,“燃素说”统治人们的思想将近一个世纪,把人们从研究和探讨燃烧原因、完全可能导致发现氧气的正确思路,引向歧途,致使氧气的发现经历了一个漫长的曲折历程.
（二）人类的科学发现,常常是经历了一段艰辛、曲折的摸索之后,又回到原来的出发点.1774年,英国化学家普利斯特列（J.Priestley,1733—1804）又进行燃烧的实验,在给氧化汞加热时,得到一种新的气体,这种气体既能助燃,又能支持人的呼吸.事实上,普利斯特列已经得到了氧气,但他不能正确地认识这种气体.普利斯特列由于受“燃素说”的影响,错误地认为,这种新气体是“无燃素的空气”.
在普利斯特列之前,瑞典化学家舍勒在加热硝酸盐的过程中,也曾得到这种气体,并发现这种气体能使点燃的蜡烛更加激烈燃烧.事实上,舍勒先于普利斯特列也独立地获得了氧气,但可惜,舍勒也是“燃素说”的信奉者,他错误地认为,这种气体是“火气”,燃烧正是燃素与火气的结合.
就这样,由于“燃素说”的束缚,在本来已经得到氧气的情况下,还是没有发现氧气.
与此同时,拉瓦锡进行多次反复的实验,又经过长时间的酝酿,大胆地提出这样的假设：金属锻烧,并不是放出燃素,而是与空气相结合而成新的化合物.如果这个假设是正确的,那就一定能从这种锻烧后的金属灰烬中再将那部分空气析出.拉瓦锡沿着这个正确的思路,反复做了多次实验,都没有找到理想的物质.当然,这主要是实验条件的限制.正当拉瓦锡一筹莫展的时候,1774年普利斯特列访问了巴黎.在宴会上,普利斯特列向拉瓦锡介绍了他关于氧化汞加热实验的全部情况.这使拉瓦锡一下子就豁然开朗.拉瓦锡沿着普利斯特列的思路,反复进行了一系列较为精确的定量实验,最后终于找到了他所要寻找的那种纯净的空气,当时他把这种纯净的空气命名为“氧气”.就这样,经历了一段不平坦的道路,终于由拉瓦锡宣告了氧气的发现,从而推翻了长期统治化学领域的“燃素说”,同时,也结束了氧气发现过程中的蒙难史.氧气的发现是化学领域里的一场深刻革命.拉瓦锡在日记中这样写道：“在我叙述了空气从物质中释放出来以及空气与物质结合的全部历史后,这些（解释上的）不同就会充分显示出来.这个目的的重要性促使我全面地从事这一工作,因为我觉得这注定要在物理学和化学上引起一次革命.”发现氧气不是一件寻常的事情,发现者必须具有革命批判的锐气,冲破传统“燃素说”的迷雾,才能见到真理的曙光.所以说,伴随着氧气的发现,必然是化学领域里的一场深刻的革命.
（三）氧气发现的过程,对我们有哪些重要的启示呢?恩格斯在谈到氧气发现时做了如下的概括：“普利斯特列和舍勒析出了氧气,但不知道他们所析出的是什么.他们为‘既有的’燃素说‘范畴所束缚’.这种本来可以推翻全部燃素说观点并使化学发生革命的元素,在他们手中没有能结出果实.但是,当时在巴黎的普利斯特利立刻把他的发现告诉了拉瓦锡,拉瓦锡就根据这个新事实研究了整个燃素说化学,方才发现：这种新气体是一种新的化学元素；在燃烧的时候,并不是神秘的燃素从燃烧物体中分离出来,而是这种新元素与燃烧物体化合. 这样,他才使过去在燃素说形式上倒立着的全部化学正立过来了”.恩格斯的这段论述,深刻地阐明了打破“燃素说”旧观念的束缚,是结束氧气发现蒙难史的关键.普利斯特列正是因为相信“燃素说”所以才“从歪曲的、片面的、错误的前提出发,循着错误的、弯曲的、不可靠的途径行进”,尽管他已经得到了氧气,但却没有认识和发现氧气.正如恩格斯所说：“当真理碰到鼻尖上的时候,还是没有得到真理.”与普利斯特列相反,拉瓦锡正是由于打破了“燃素说”的束缚,才成为化学史上第一个真正发现氧气的人.恩格斯一针见血地指出：“当人们发现燃烧的物体与另一物体即氧气相结合并且已取得了纯氧的时候,就把——然而也还是经过守旧化学家的长期抗拒之后——这种伪说打破了.”其实,拉瓦锡并不是独立地获得氧气的科学家.普利斯特列也认为,拉瓦锡没有资格说他是发现氧气的人.可是,在化学史上这个重大突破却偏偏是拉瓦锡完成的.这也决非偶然.拉瓦锡较之普利斯特列、舍勒等人的高明之处,就在于他真正坚持了唯物主义观点,重视科学实验和定量研究的同时,用批判的态度审查一切旧观念、旧理论,敢于冲破一切传统思想,勇于排除发现氧气征途上的最大障碍——“燃素说”,所以他才成为化学发展史上真正发现氧气的人.
氧气发现的历史给我们最重要的启示,就是世界观和方法论是关系到一个自然科学家能否建树科学勋业的关键所在.自然科学家的主观因素,常常是加速和延缓一项重大科学发现的直接原因.普利斯特列正是由于形而上学机械论的自然观,使他陷入“燃素说”的泥潭而不能自拔,尽管他已经把氧气拿到手,却未能结出果来；而拉瓦锡却能接过普利斯特列手中的氧气,重新解释燃烧,完成了化学领域里的重大发现.就是拉瓦锡已经使过去在燃素说形式上倒立着的全部化学正立过来的时候,普利斯特列仍对拉瓦锡的氧化学说很不理解,依然固守“燃素说”不放.这就更加有力地说明,一个自然科学家一旦被错误思想所束缚,要踏上真理的道路是多么困难啊!
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