氧气的错误
《科学的谬误》节选
Robert Youngson
(碧声选译自《科学的谬误》①(英文版),Robinson Publishing Ltd ,1998)
科学的历史表明,重要的独创工作容易被忽视,或许独创的程度越高,便越容易被忽视。物理学家们会想起托马斯·杨(Thomas Young)、迈尔(Julius Mayer)、卡诺(Nicholas
Carnot)、沃特森(. Waterson)和史特威(Balfour Stewart),其它领域无疑也会有这种由那些工作被或长或短地忽略了的人组成的名单。②
——英雷利勋爵Lord Rayleigh在1897年皇家学会年会上的讲话
氧气的错误
历史学家麦考莱(Macaulay)傲慢地说:“连小学生都知道,蒙提祖马二世于1520年死于对抗西班牙征服者Hernando Cortés的战争。”后世的麦考莱或许会更加振振有词地说:“连小学生都知道,氧气是由英国化学家普利斯特列(Joseph Priestley)首先发
现的。”无可否认,这种说法将见诸于所有的初等化学课本及课堂,化学教师们认为这是正确的。
毫无疑问,氧是一种关系极为重大的元素。我们几个星期不吃东西、几天不喝水还能撑过去,但只要几分钟不呼吸就会呜乎哀哉。氧化(化学物质与氧结合)大概是所有化学反应中最重要的一种,是几乎所有活物的终极能量之源。氧化过程可以很快,从而迅速地释放能量,譬如燃烧;也可以很慢,譬如人体细胞里酶催化下的反应。为了活着,人体必需得到持续不断的氧气供应。这一供应来自于大气,被血液迅速运送到每一个细胞。我们呼吸的空气中有20%是氧,78%是氮,还有微量的稀有气体,%的二氧化碳。氮是一种不活泼的气体,通常不对人体产生作用。只有在人体暴露于高压气体环境中、氮气大量溶解于体液时,才会起到重要作用③。
普利斯特列(1733~1804)是一位杰出的科学家,可惜犯了个巨大的判断错误。离奇的是,尽管他终生坚持的化学理论——燃素论——最终被他自己的研究所推翻,他本人却从未放弃过这一理论。不过,他终是对科学有着显著贡献。普利斯特列对气体特别有兴趣,他被酿啤酒时释放的气体(现在我们知道那是二氧化碳)所吸引,便收集了许多,并通过实验表明,这种气体在高压下易溶于水。这是苏打水和发泡软饮料工业的开端,风行的“汽水”(这名字并不恰当)热的源头。几乎所有淡而无味的流体,包括白开水,溶解了二氧化碳之后都会变得非常可口。当前的商家正把二氧化碳溶入“天然矿泉”水,造出美味的饮料,赚进大笔的银子。
基本上,燃素说是指任何能够燃烧的东西都含有一种特殊的物质,称为燃素。在燃烧过程中,燃素被释放到空气中。普利斯特列做了许多实验,用很大的放大镜聚焦阳光,加热金属氧化物(矿石),观察“燃素”的性质。1772年,他发现植物能释放出一种动物生存必需的气体。两年后,他通过加热汞和铅的红色氧化物制取出了同样的气体。他试着呼吸这种气体,发现它不仅无害,而且使人感到轻快舒畅。他在在封闭的容器里分别充入等量的普通空气和这种新气体,发现老鼠在新气体里的清醒程度比在空气里还高一倍④。普利斯特列得出结论说,他发现了一种不含燃素的新气体,并把它称之为“无燃素气”。当然,事实上他是发现了氧气。
瑞典药剂师及化学家舍勒(
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