在公元前8世纪到公元前2世纪，是人类文明厚积薄发的伟大时期，德国哲学家雅斯贝尔斯给这个时代贴上了一个标签——“轴心时代”。他在《历史的起源与目标》一书中认为：“人类的精神基础同时或独立地在中国、印度、波斯、巴勒斯坦和古希腊开始奠定，而且直到今天，人类仍然附着在这种基础之上。”在《人的历史》一书中，雅斯贝尔斯指出，那一时代“充满了不平常的事件”：在中国诞生了孔子和老子，中国哲学的各种派别开始兴起，这是墨子、庄子以及无数思想者的时代。在印度，是优波尼沙和佛陀的时代。在波斯，祆教（即琐罗亚斯德教）提出它挑战式的论点。在巴勒斯坦，出现了以利亚、以赛亚、耶利米、第二以赛亚等先知。希腊产生了荷马，哲学家巴门尼德、赫拉克利特、柏拉图，悲剧诗人们，修昔底德和阿基米德等。

在西方，盛行过源自古希腊的四元素学说，统治思想界达两千年之久。这个思想体系与我国阴阳五行学说如出一辙，现代科学的发生是以抛弃这种学说为起点的。

一、构成世界本源的四种物质

人类的先知者很早就开始探讨物质的本源，四元素说是西方在这一时期的产物。

欧洲第一位哲学家泰勒斯（约公元前625-547）认为，宇宙万物都是由水这种基本元素构成的。他的直观感觉是：水可以变成硬如石头的固体，也可以变成看不到、摸不到，却无所不在的气体，因此它的变化包含了所有物质的存在状态(固体、液体、气体三态)；而且许多生物都生活在水中，而所有的生物没有水都无法生活，因此，所有的物质就是由有水产生的。

泰勒斯的学生阿那克西曼德（约公元前610－546）反驳了老师的说法，认为基本元素不可能是水，而是某种不明确的无限物质。阿那克西曼德的学生阿那克西美尼（约公元前585－525）进一步阐发此基本元素是气，气稀释成了火，浓缩则成了风，风浓缩成了云，云浓缩成了水，水浓缩成了石头，然后由这一切构成了万物。赫拉克利特（约公元前535－475）认为万物由火而生，所以永远处于变化之中。到了恩培多克勒（约公元前490-430），他综合了前人的看法，再添加“土”，正式提出了大自然物质构成，是水、气、火、土四种元素。

二、从具体到抽象：四元素说的形成

1. 象数派：柏拉图（公元前427－347）古希腊哲学的集大成者，他用几何观点将四元素抽象化，认为组成四元素的原子形状分别是体现其性质的一种正多面体：火原子是最为锐利的正四面体，气原子是几乎让人感觉不到的正八面体，水是像小球一样滑溜的正二十面体，土是能够堆砌起来的立方体。正多面体共有5种，还剩下一种正十二面体没有元素可与之对应，柏拉图说它是神用来排列天空的星座的。那时候，还处在人类的孩童时代，人们还不可能采取可靠的方法弄清世界的物质构成及其变化规律，只能借助丰富的想象力，把所知道的一切进行思辨，从而解释混沌的世界。

 2. 自然哲学化：柏拉图的学生亚里斯多德（公元前384－322）是“四元素说”的正式提出者，他认为组成天体的元素与地球不同，是纯粹的“以太”，为第五元素，对应于正十二面体。亚里斯多德在他老师四元素几何化的基础上，将四元素说发展成为一种体系：土最重，组成了地球的核心；水较轻，覆盖在地球的表面；气、火更轻，笼罩着地球或向上飘扬；以太最轻，位于天上，绕着地球运行。而且，这个思想体系可有效的支撑地心说（图1）。

图1、2  亚里斯多德的四元素说

亚里斯多德认为，四种两两互相对立的原始性质才是世界万物的本原：冷－热、干－湿。不同的元素是由这些性质按不同比例组合而成的。火是热加干，气是湿加热，水是冷加湿，土是干加冷。因此元素之间是可以相互转化的。例如，把水加热，水中的冷被热取代，水就变成了气（图2）。

显然，通过自然哲学的抽象化，作为理论体系的“四元素说”已经能够“圆满”地解释构成世界万事万物的哲学基础，但却是既不能证实也不能证伪的“形而上”的哲学理论。即使在今天，仍然有人念念不忘地将“四元素说”看成是现代科学：土、水、气、火分别对应着固态、液体、气态、等离子态。

柏拉图的学生亚里士多德(公元前384~322)认为组成天体的元素与地球不同，是纯粹的"以太"。多了这一第五元素，各种元素倒是可以和各种正多面体一一对应了。不过亚里士多德不像他的老师那样痴迷几何学，对这种做法并不感兴趣。

亚里士多德把四元素学说发展成了一个能自圆其说的体系，看上去很迷人。例如，这个学说能解释为何宇宙以地球为中心，井然有序：土最重，组成了地球的核心；水较轻，覆盖在地球的表面；气、火更轻，笼罩着地球或向上飘扬；以太最轻，位于天上，绕着地球运行。

亚里士多德认为，四种两两互相对立的原始性质才是世界万物的本原：冷-热、干-湿。不同的元素是由这些性质按不同比例组合而成的。火是热加干，气是湿加热，水是冷加湿，土是干加冷。因此元素之间是可以相互转化的。例如，把水加热，水中的冷被热取代，水就变成了气。

3. “四元素说”的应用

四元素学说对西方传统学术影响极其深远，以西方传统古代医学为甚。西方古代医学与中医类似，用整体的观念看待人体和疾病。在病症看视方面，由西方医学之父希波克拉底（约公元前460－370）提出的四体液学说认为人体有四种体液分别与四种元素相对应：由肝制造的血液（气），肺制造的粘液（水），胆囊制造的黄胆汁（火）和脾制造的黑胆汁（土）。人之所以会生病，是由于四种体液失去了平衡所致，治病就是要让体液恢复平衡，因此衍生出了放血、发汗、催吐、排泄等疗法。其中处方配制方法与中医相似，主要用草药入药，认为不同的草药有不同的冷－热、干－湿属性，可以借助它们让体液恢复平衡，处方往往同时用很多味草药，讲究不同草药之间的相互搭配。

而且，希波克拉底在此基础上，进一步演绎出气质的体液说：在体液的混合比例中，血液占优势的人属于多血质，粘液占优势的属于粘液质，黄胆汁占优势的人属于胆汁质，黑胆汁占优势的人属于抑郁质。因为血液具有热--湿的性能，因此多血质的人温而润，好似春天一般；粘液具有寒--湿的性能，粘液质的人冷酷无情，好似冬天一般；黄胆汁具有热--干的性能，黄胆汁的人热而燥，如夏季一般；黑胆汁的人具有寒--干的性能，因此抑郁质的人如秋天一般。希波克拉底的理论后来被罗马的医生盖伦所发展。

在中世纪，四元素说曾经作为了炼金术的理论依据。炼金术士们认为，只要改变物质中这四种原始性质的比例，即可使普通金属变为黄金。

4. 走出迷宫

科学史家常常把现代科学的萌芽，归结于古希腊的自然哲学。但是，笔者40年前在学习《中国医学史》的时候发现，自然哲学实在是古代先贤们编织的一座虽然精致却难让人以走出来的迷宫。“四元素说”也是这座迷宫的一个角落，但是文艺复兴后的医药化学学派，通过他们前仆后继的努力，终于走出了这个角落。

随着时代的进步，人们开始认真地质疑四元素学说。最先质疑四元素说的是医药学派的创始者、瑞士医生帕拉塞斯（P.A.Parracelsus，1493-1541）。1527年，他在巴塞尔大学讲授医学时，象宗教领袖马丁路德烧毁罗马教皇的圣谕一样，当众焚烧了一直被人们奉为经典的古罗马医生盖伦和中世纪阿拉伯医生阿维森纳的著作，以表示与权威教条决裂的决心，被誉为化学中的路德。帕拉塞斯大胆摈弃了自亚里斯多德以来的四原素说，提出了著名的硫、汞、盐三要素说，作为自己新医学的理论基础。帕拉塞斯则认为疾病的产生是由于人体内的三种要素比例失调，主张用无机药物来改善三要素的比例，就可以去病强体。他还认为，火可以把物质分解成元素，是重要的实验方法。显然，这种学说离现代化学、生物化学还有很远的距离，但对西方统治了近2000年的“四元素说”打响了第一枪。

比利时医药化学家海尔蒙特（1580-1644）对因袭守旧的医学和古代自然哲学进行了严苛的批评，认为科学研究的方向是：摧毁古人的全部自然哲学，并创立自然哲学学派的新学说。海尔蒙特抛弃了亚里斯多德以来的四元素说，也不苟同于帕拉塞斯的三要素说，提出了水是世界万物本原的一元论的元素观。批判和创新是科学发展的灵魂，以后的化学家正是继承和发扬了医药学派的这种叛逆精神，才不断在化学发展的道路上开拓进取。

英国化学家波义耳（1627-1691）在1661年发表《怀疑派的化学家》，对“四元素说”进行了批判，他提出，元素应该是指既不能由其他物质生成，也不能相互转换，无法再分解的某种原始、简单的东西。他并提出，元素的种类有很多，什么东西能被算是元素，要用实验来确定。

从哲学思辨到实证研究是人类走出自然哲学迷宫的唯一出路，现代化学与医学一道突飞猛进离不开医药化学学派的突出贡献，下面简单列举其中的一小部分就足以说明。

德国医药学教授贝歇尔（Becher，1635-1682）和斯塔尔（Stahl，1660-1734）提出了在化学史上占有重要地位的燃素说；药房学徒出身的瑞典化学家舍勒（Scheele，1742-1786）在暂短的一生中发现了氧、氯、氟、锰等多种元素，制取和分离了多种有机酸，被誉为药房里的化学家，成为近代化学的奠基者之一；法国当过公爵御医的贝托雷（Bertlolet，1748-1822）、受过医学教育的孚克劳（Fourcrog，1755-1809）、药房学徒出身的沃克兰（Vauguelin，1763-1829）都是拉瓦锡氧学说的积极拥护者和宣传者，为法国化学长期居于世界领先地位做出了卓越的贡献；德国药剂师出身的化学家克拉普罗特（Klaproth，1747-1811）发现了铀、锆、碲、铈等多种元素；药店学徒巴拉德（Balard，1802-1876）发现了溴；医学系毕业的英国化学家武拉斯顿（Wollaston，1766-1828）打开了铂系元素的百宝箱；当过药房学徒的英国天才化学家戴维（Davy，1778-1829）发现和制备了多种碱金属和碱土金属，并奠定了电化学的基础；也是药 店学徒出身的法国化学家莫瓦桑（Moissan，1852-1907）首次制得了单质氟；获得医学硕士学位的莫桑德尔（Mos-ander，1787-1858）发现了镧、铽、铒等多种稀土元素；当过医药学徒的伏累森纽斯（Fresennius，1818-1897 ）创立了金属元素定性分析法，成为近代分析化学的奠基者；曾获得医学 博士学位的瑞典化学家贝采里乌斯（Ber-zelius，1779-1848）在无机、分析、有机化学等许多领域都取得了辉煌的成就，特别是关于 原子量的测定和提出的电化二元论，使他成为19 世纪初者和建设者；近代有机化学的奠基者和有机合成的开拓者维勒（Wolher，1800-1882）曾做过药房里的学徒，是他首先用人工方法合成了尿素，开辟了有机化学的新天地；医学系毕业的法国化学家贝特罗（Berthlot，1827-1907）紧随其后，合成了甲烷、乙炔、苯、乙醇、乙酸等一系列有机物；当过药房助手的李比希（Liechig，1803-1872）被誉为德国化学之父，他在有机化学、化学和大学化学教育方面做出了一系列开创性贡献；药剂师出身的德国化学家肖莱马（Schorelemmer，1834-1892）奠定了有机化学的理论基础；英国医生普劳特（Prout，1785-1850）提出了具有革命意义的氢母质假说；医生出身的德国矿物学家米希尔里 希（Mits-cherlich，1794-1863）发现了对于测定原子量具有重要意义的同晶型定律；医学系毕业的意大利化学家斯达（Stas，1813-1891）确定了O＝16 原子量测定的新标准，为原子量的精确测定做出了杰出贡献；医学博士盖斯（Hess，1802-1850）在热化学中提出了著名的盖斯定律；德国医生迈耶尔（J.R.Mayer，1814-1878）第一个阐明了能量守恒定律；法国医生杜隆（Dulong，1785-1838）提出了修正原子量的原子热容定律；医学博士、当过开业医生的亥姆霍兹（J.L.Helmholtz，1821-1890）成为热力学一、二定律的创立者之一；医学博士迈尔（Meyer，1830 1895）几乎与门捷列夫同时发现了元素周期律；当过药剂师助手的英国化学家弗兰克兰（Frakland，1825-1899）首次提出了原子价学说；药物合成大师、德国医生艾里希（Ehrich，1854-1915）合成了治疗梅毒的特效药物六六和九一四；德国药物学家多马克（Domagk，1895-1964）制得了第一个抗菌磺胺药物百浪多息。