路漫漫在脚下分享 http://blog.sciencenet.cn/u/hougl

博文

出门带地图---从化学史管窥科学技术史

已有 3268 次阅读 2013-12-15 14:38 |个人分类:科研笔记|系统分类:科研笔记| 科学技术, 化学史

   题记:历史能使一个年轻人变成一个既没有皱纹又没有白头发的老人;使他极富有由于年事已高所持有的经验,却没有那个年龄所带来的疾病或不便之处。而且,它不仅能使人对过去的和现在的事情做出合理的解释,还能使人对过去的和现在的事情做出合理的推测。因为这个世界并不会产生新的事件,就像我们把那个旧的月亮的另一个形状叫做新月而它还是从前那个月亮一样。被一些新的和不同的环境所刷新,过去的事又回来了。这是1639ThomasFuller<<The History of the HolyWarre>>中对历史的一段精辟解读和释义,在今天这段话仍然显得富有内涵和意义。的确如此,熟悉了历史就如同在出门的时候带了张地图,它可以帮你识别方向,少走弯路。

自人类诞生以来,就伴随着科学与技术的产生和发展,就伴随着历史的沉积与印记。这是一条漫长而充满了艰难困苦的历程,但又为我们提供了极大丰富的知识和经验,让我们能够安好地生活于地球之上,能够认识自然改造自然并利用自然。

今天,我们生活在经济高速发展,各种条件极大便利的信息社会中,而这一切都得益于科学技术的发展,得益于无数前人的努力与智慧沉积。因此,重新走一走那段漫长艰辛的历程将会让我们对过去有一个更好的了解和认识,同时对那些史实的主题人有一个更完整的认识,了解他们的喜怒哀乐和彷徨纠结,感受他们的独特思想和人格,并为今后的发展起到指引和导向作用。

化学史作为科学技术史的一个重要分支,它记录了影响化学发展的重要事件,系统阐述了化学发展的历程,同时向人们展示了化学家们揭开化学现象背后的规律所进行的思维活动和所采用的科学方法,以及他们所具备的科学精神和科学道德。正所谓“管中窥豹,可见一斑”,化学史是整个科学技术史的一个缩影,从这里我们依然可以得益匪浅。

从中国古代四大发明中的造纸术和火药,到我们今天经常观赏到的颜色艳丽、形状各异的美丽烟花;从我们每日穿着的衣服到各样的护肤品、化妆品;从进行海底探测的潜艇到可在太空遨游的宇宙飞船;从我们每日的饮食饮水到各种污染的治理;从中国的汤水草药到特异性极强的西药。这一切都与化学密不可分,溯本求源,我们要回归到早期的实用化学和古代的自然观,正是这些实用化学和自然观为化学提供了一个朴素的雏形。

火的实用可以说是人类发展史上的一个里程碑。从古猿人意外从天火中吃到美味的熟兽肉,并发现借此火种可以取暖,到燧人氏钻木取火并教人用火的传说,反映了中国原始时代从利用自然火进不到人工取火的情况。正是火的使用,让人和其他所有动物有了一目了然的区别,并成为古人类掌握大自然征服大自然以解决他们生存问题的关键。随后陶瓷、酿酒和金属冶炼技术的发展,又使人类向前进了一大步。如公元前8000-6000年中国已制造陶器,公元前4000——3000年中国已会酿造酒,公元前2000年中国已会熔铸红铜,公元前1700年中国已开始冶铸青铜,公元前600年中国已掌握冶铁技术,公元前200年中国炼出了球墨铸铁,公元200年中国比较成熟地掌握了制瓷技术(宋代五大名窑:汝窑、定窑、哥窑、官窑、钧窑),公元900多年我国的胆水浸铜法是世界上最早的湿法冶金技术(置换法),这些陶瓷技术和金属冶炼技术都要比西方的同类技术早几百年甚至上千年,表现了早期实用化学在我国的蓬勃发展势头。

中国古代的五行说、阴阳说及古希腊亚里士多德的四元素说,共同反映了人类对物质的探索和思考,其中五行说的“金木水火土”和四元素说的“火空气水土”具有一定的相似性,说明了伟大思想的相通性,这也正是伟大人物的伟大之处;由留基伯提出的并被弟子德谟克利特发扬光大原子组成说和中国古代公孙龙的“一尺之捶,日取其半,万世不竭”,这种朴素的原子论思想对后来的科学家们认识和解释物质的本源起到了很大的影响,并被今天的科学证明原子论是正确的。

炼金术的兴起是化学初具形式的一个转折,从中国的炼丹术到阿拉伯和欧洲的炼金术;从中国著名炼丹家魏伯阳的《周易参同契》和葛洪的《抱扑子》记录的汞、铅、金、硫等元素和数十药物的性状与配制到被称为“药王”的孙思邈在《伏硫磺法》中记载的黑火药的三组分(硝酸钾、硫磺和木炭);从阿拉伯著名炼金术家贾比尔·伊本·海扬的《物性大典》、《七十书》、《炉火术》到拉泽的《密典》、《哲人石》、《医学集成》等;从欧洲大阿尔伯特的《论炼金术》、培根《炼金水反射镜》、吕律《炼金术指南》和《伟大的艺术》到瓦仑丁的《锑的凯旋车》,这些都记载了丰富的化学知识,为化学的进一步发展和完善打下了基础。

之后的中世纪时期,由于频繁的割据战争,人民生活贫不聊生,科学技术的发展经历了一段停滞期。而后随着哥伦布发现新大陆,印刷机的运用使知识得到快速广泛的传播以及文艺复兴提倡的人文主义,主张“以人为中心,反对以神为中心”的理念给科学技术的发展注入了新的活力,也使化学的发展迎来了一个光明时代。

这个时期的科学迅速的成熟起来,对于自然的探求已不再是圣哲的专利,是任何一个人都可以凭兴趣参与的科学游戏,赢家的数目没有限制,而获胜的奖励当然是一个新自然规律的明了,这段时期的化学研究已经具备了实验这一工具。如瑞士的医药学家帕拉塞斯提出盐(不挥发、不易燃的要素)、硫(挥发的液体元素)、汞(易燃的元素)是组成物质的三要素;德国医生和化学家李巴维写出了历史上第一本化学教科书《炼金术》以及《医化学用品全集《工艺化学大全》;希罗尼姆·布伦契威格的《蒸馏术简明手册》及之后的增订版《蒸馏术大全》;其中意大利人冯诺西奥·比林格西奥于1540年发表的《火焰术》,德国医生乔治·巴乌尔于1556年出版的《论金属》和拉扎鲁斯·俄科、于1574年发表的《论矿石和试金》被称为十六世纪的三本杰出著作。这个时期中国的则有李时珍的《本草纲目》,李梃的《医学入门》,沈括的《梦溪笔谈》及随后赵学敏增补的《本草纲目拾遗》,这些书里详细记载了乌头碱、没食子酸和硫酸等的制法及特性。这些都真实的记录了这个时期化学研究的发展和成果。

任何学科的发展都是循序渐进的,但在这发展的过程中会有一个鼎盛的时期,化学的发展也是这样。

这里首先不得不提到的是波义耳,一个出身贵族的科学家,一个崇尚培根“知识就是力量”“应该像蜜蜂一样,搜集事实,并靠思维把它们酿成蜜”的辛勤耕耘者,他提出了元素观,提倡用分析的眼光去研究化学,并写出了影响深远的著作《怀疑的化学家》;随后英国化学家布拉克于1755年发表《对镁石、石灰石和其碱性物的实验》发现了碳酸气CO2,并称其为“固定空气”;英国的凯文凯文迪许于1766年发表《关于人造空气的试验》,提出了氢气概念,并研究了它的物化性质及多种制法;英国化学家普里斯特里于1781年确认可燃空气与空气放电时生成的露珠是水,并随后确定了两种气体化合体积比为1:21772年,苏格兰医生和化学家卢瑟福发现了氮气,并被舍勒认为是空气组分之一。这一系列卓有成效的发现在拉瓦锡这里完成了集大成,他建立了氧化学说(燃烧理论),提出了新的元素观,完成了具有划时代意义的名著《化学纲要》,并第一次给出了化学的定义:化学研究自然界多种物体,其目的是分解这些物体,并能够分别研究进入其组成的多种物质,这根现代化学的定义很基本一致。拉瓦锡是一个时代的里程碑,也是化学发展中的大幸事。这个时期也发生了化学史的第一个大论战,热质说与燃素说的论争,但是这样的论争并不妨碍真理的发展,反而促进人们更加深入的去思考探究真理。

经历了定性化学的繁荣之后,化学家们越来越意识到定量化学的重要性。李希特提出的的当量定律,以及普鲁斯特的定比定律都为定量化学的发展起到了很大的推动作用。随后的道尔顿是化学史上的另外一个集大成者,他提出了倍比定律,提出了新的原子论,建立了第一张原子量表,并写出了《化学哲学新体系》,使得定量化学研究迈上了一个新台阶。之后的盖吕萨克实验、阿佛加德罗假说、贝采里乌斯对约2000种单质和化合物的定量分析,戴维的电化二元论以及杜隆-普蒂的原子热容表使得定量化学理论趋于完善。

也是从这个时候开始,有机化学诞生了。首先是1828年德国科学家武勒人工合成了尿素,颠覆了对生命力论的膜拜;之后经过法拉第、米希尔里希、杜马、罗朗、日拉尔、霍夫曼、凯库勒等人的努力,特别是李比希以及他所创建的吉森学派的努力,使得有机化学形成了一个较为完整的学科体系,此时的化学发展真可谓是日新月异。随后为了是化学的理论更加牢固,更加合理的解释实验现象,弗兰克兰提出了原子价学说,康尼查罗发展了由阿佛加德罗提出的分子假说,使得假说成为理论,并为广大的化学家接受。有机化学的理论体系也随着布特列洛夫、霍夫曼、凯库勒、贝特罗、格雷贝、本生、基尔霍夫、巴斯德、克鲁克斯等人的辛苦努力建立了起来。

化学史上另一个激动人心的年份是1869年,在这一年,俄国化学家门捷列夫在前人工作的基础上,绘出了较为合理完善的化学元素周期表,使得一些未知的元素化学物可以被预言,也推动了很多未知元素的发现和性质测定。这个时期化学的另一个重要分支物理化学也随着克劳修斯、赫斯、卡诺、开尔文、拉乌尔等人的努力发展起来,并最终被称为“物理化学三剑客”的范霍夫、奥斯特瓦尔德和阿累尼乌斯建立起来,从此物理化学渗透到了化学学科的方方面面。进入20世纪,化学的发展更是有了全新的面貌,并与其他学科相互交叉相互促进。

从对化学史的简要回顾中,我们可以看到一个学科发展的艰难历程和一代又一代的人们为之付出的辛勤和努力。在描述学习数学史的重要性时,吴文俊曾有段精辟的论述:“假如你对数学的历史发展,对一个领域的发生和发展,对一个理论的兴旺和衰落,对一个概念的来龙去脉,对一种重要思想的产生和影响等这许多历史因素都弄清了,我想,对数学就会了解得更多,对数学的现状就会知道得更清楚、更深刻,还可以对数学的未来起一种指导作用,也就是说,可以知道数学究竟应该按怎样的方向发展可以收到最大的效益”。对于化学史的学习,也应如同吴先生所说。

在化学几千年的发展历程中,我们可以看出早期中国的化学方面的成就是远远领先于西方国家的,但是进入近现代以后,就远远地落后于西方国家了,在化学史上,也鲜有中国人的名字了。这可能归咎于三个方面的原因:一是传统文化背景的影响。经受了几千年儒家文化思想熏陶的中国人,从言语、行动方面乃至学术观点方面都小心翼翼谦虚谨慎,不肯轻易跨越雷池一步。中国传统的儒家文化提倡"三纲正常""中庸之道",不善于追根结底的研究,不高兴标新立异的行为,尊师敬长,对前辈学者的学术推崇倍至。二是官僚制的影响。在我国的封建社会里,长期的封建专制的官僚制度是科学技术赖以繁荣的民主制度的死敌。统治阶级要求科学技术服从自己的利益,那些大量的与手工业生产发展有关的与其切身利益无关的科学技术得不到重视,甚至被遏制。三是封建教育制度的影响。中国的教育制度,自从进入封建社会以来直至近代,都是实行私塾教学方式。到隋唐时期,又开始实行科举考试制度。这都严重制约了化学乃至整个中国科学技术的发展。

对于我们,一定要对自己所从事的学科历史有一个较为完整的认识。只有这样心中才有一个整体的框架和脉络主线。正如被称为“科学史之父”的萨顿所说:在任何学科中,任何一个不知道它的历史概况的人是不能被承认为大师的。当然,指望他具有任何深刻的历史知识,也是不明智的,但是他应该了解主要的历史事件和历史人物---他应该熟悉他那一门科学的前辈。所以不企求一个人对所有的历史都了解的深刻,但是对于自己的学科历史,一个想要有所建树的学者一定要有一个透彻的了解和清晰地认识

最后我用一首小诗来总结自己对于历史的感悟和体验:

史之源,事也

史之终,亦事也

观古之事以成今之事

史之用也



http://blog.sciencenet.cn/blog-66750-749997.html

上一篇:我对博士阶段做什么如何做的一点看法!
下一篇:岁月.梦想.前行

2 曹聪 姚远

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (3 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2020-12-2 00:27

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部