“空氣微粒”，究竟怎樣和金屬化合呢？空氣里究竟有些什么東西？當時，氧氣還沒有發(fā)現(xiàn)，人們對于這些問題，還不十分清楚。雖然波義耳的熱素學(xué)說被推翻了，但是，要想再推翻斯塔爾的“燃素”學(xué)說，還必須徹底揭開燃燒的秘密，必須解決空氣在燃燒過程中究竟擔任了什么樣的角色這一問題。

實際上，燃燒就是物質(zhì)和空氣中的氧氣激烈化合而放出光和熱的過程。氧氣的發(fā)現(xiàn)，成了揭開燃燒之謎必不可缺的前提。

據(jù)考證，中國學(xué)者馬和（譯音）在公元八世紀（唐朝）時，已經(jīng)對氧氣作了深入的研究，他在《龍認》一書里，記載了氧的制取和燃燒原理。在歐洲，人們以為氧氣是瑞典化學(xué)家舍勒在1772年和英國化學(xué)家普利斯特列分別在不同的地方，各自獨立發(fā)現(xiàn)的。[9]

普利斯特列是英國的牧師，他寫過許多關(guān)于宗教和傳教的書籍，但是他也很愛自然科學(xué)，特別是喜歡化學(xué)。他出生于了一個裁縫的家里，很貧苦，當他7歲時，母親便死了。普利斯特列是一個很文靜的人，身體瘦弱，但學(xué)習(xí)很勤奮。小時候，他跟一個牧師學(xué)拉丁文和希臘文，到了16歲的時候，又自學(xué)法文、意大利文和德文。后來，他做了牧師，并兼行一個學(xué)校的校長。

有一次，普利斯特列偶然遇到了美國科學(xué)家富蘭克林。富蘭克林向他講述了自然科學(xué)許多方面許多有趣的問題，一下子吸引了他。從此，普利斯特列開始對自然科學(xué)性發(fā)生興趣。他常常在空閑的時候，做著各種化學(xué)實驗。特別是1772年以后，他在英國舍爾伯恩伯爵的圖書館里工作，閱讀了不少自然科學(xué)方面的著作，更加愛上了化學(xué)。

1771年8月17日，普利斯特列在一個密閉的瓶子里，放進一支點著了的蠟燭。蠟燭很快就熄滅了。接著，他又往瓶里放進一束帶著綠葉的薄荷枝。到了8月27日，他重新再往瓶里放進一支點燃了的蠟燭，蠟燭竟然能夠燃燒。

于是，普利斯特列又做了另一個實驗：在兩個密閉的瓶子里，都插進點燃了的蠟燭，到它熄滅之后，在一個瓶里放進薄荷枝，而另一個瓶子里什么也不放。經(jīng)過幾天，當他再把點燃了的蠟燭插進去時，插進放了薄荷枝的瓶里的蠟燭繼續(xù)燃燒著，而在另一個沒有放薄荷枝的瓶里，蠟燭剛一伸進去，立即熄滅了。[10]

這究竟是怎么回事兒呢？普利斯特列對這個奇怪的現(xiàn)象很感興趣。于是，他便開始鉆研這個問題。

1774年8月1日，是普利斯特列難忘的日子，對于世界化學(xué)史說來，也是一個值得紀念的日子。在這一天，普利斯特列在自己的實驗記錄里，記述了一件重大的發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在把他的原文引述在下面：

“我在找到了一塊凸透鏡之后事，便非常快樂地去進行我的實驗了。

如果把各種不同的東西放在一只充滿水銀的瓶里，再把那瓶子倒放在水銀糟中，用凸透鏡，使太陽的熱集中到那物體上，我不知道會得到些什么樣的結(jié)果。在做了許多實驗后，我想拿三仙丹[11]來做做看。我非常快樂地看到，當我用凸透鏡照射之后，三仙丹竟而產(chǎn)生許多氣體。”

這是些什么古怪的氣體呢？

普利斯特列接著寫道：“當我獲得了比所用的三仙丹的體積大三四倍的氣體之后，我便取出了一些氣體，倒進一些水，看見這氣體并不溶解于水。但是，使我更奇怪得說不出來的事，是當我把一支蠟燭放到這種氣體中燃燒的時候，蠟燭晚而發(fā)出一種非常亮的火焰。這種奇怪的現(xiàn)象，我真是完全不知道該怎樣解釋才好。”

除了對這種新發(fā)現(xiàn)的氣體作燃燒實驗外，普利斯特列還把一頭小老鼠放到充滿這種氣體的瓶子里，小老鼠在瓶子里卻顯得挺快活，挺自在！

“老鼠既然在這氣體里能舒舒服服地生活，我自己也要親自來試試看！”普利斯特列接著寫道：“我用玻璃管從一個大瓶里吸進這種氣體到肺中，我竟覺得十分愉快。我的肺部在當時的感覺，好象和平常呼吸空氣時沒有什么區(qū)別，但是，我自從吸進這氣體后，覺得經(jīng)過好久，身心還是十分輕快舒暢。唉，又有誰知道，這種氣體在將來會不會成時髦的奢侈品呢？不過，現(xiàn)在世界上享受到這種氣體的快樂的，只有兩頭老鼠和我自己！”

這種氣體究竟是什么呢？

本來，普利斯特列已經(jīng)知道了這種氣體的幾個最重要的性質(zhì)，如果他再仔細地加以分析、研究，是不難揭開謎底的。可惜！普利斯特列和舍勒一樣，受燃素學(xué)說的影響太深，已經(jīng)成了一個十分固執(zhí)的燃素論者，猶如被戴上了有色眼鏡，竟把樹上紅艷的蘋果看成是跟樹葉一樣的顏色。

普利斯特列從燃素學(xué)說觀點出發(fā)，錯誤地進行“解釋”：他認為燃燒就是燃素從燃燒物中跑出來的過程。從三仙丹加熱得到的新氣體，既然能夠幫助蠟燭燃燒得更旺，射出目的光芒，那么，這一定是由于這種氣體本身沒有燃素，這才特別喜歡從會燃燒的物體中去吸取燃素，這才特別喜歡從會燃燒的物體中去吸取燃素。這樣，普利斯特列就斷言：“這種新氣體氣以具有那樣的特，顯然是因為它完全沒有燃素，因而貪婪地從燃燒物里去吸取燃素。”

因此，普利斯特列把自己新發(fā)現(xiàn)的氣體，命名為“失燃素的空氣”——這也就是現(xiàn)在我們所稱的“氧氣”。

恩格斯深刻地指出：“普利斯特列和舍勒析出了氧氣，但不知道他們所析出的是什么，他們?yōu)椤扔械摹妓卣f‘范疇所束縛’。這種本來可以推翻全部燃素說觀點并使化學(xué)發(fā)生革命的元素，在他們手中沒有能結(jié)出果實。”[12]恩格斯還指出，“從歪曲的、片面的、錯誤的前提出發(fā)，循著錯誤的、彎曲的、不可靠的途徑行進，往往當真理碰到鼻尖上的時候還是沒有得到真理（普利斯特列）。”[13]

知識就是力量。可是，錯誤的“理論”就象一個壞了的指南針，它不僅不能給人以力量，相反地還會使人失去綜合、分析、判斷事物的能力，掉進錯誤的泥坑。普利斯特列正是因為受了燃素學(xué)說的影響，以至鑄成大錯。不但如此，他到了晚年，變得越發(fā)固執(zhí)了。

揭開燃燒之謎

普利斯特列發(fā)現(xiàn)氧氣時，正在英國舍爾伯恩伯爵的圖書館里工和。兩個月后——1774年10月，他隨著舍爾伯恩伯爵到歐洲各國去旅行。

當他們經(jīng)過法國首都巴黎的時候，普利斯特列應(yīng)邀拜訪了好客的法國著名化學(xué)家安·羅·拉瓦錫。他們在吃飯的時候，普利斯特列談起自己兩個月前的新發(fā)現(xiàn)。飯后，他在拉瓦錫的邀請下，把自己的實驗表演了一遍。

拉瓦錫看了這實驗，深受啟發(fā)。當普利斯特列告辭以后，拉瓦錫回到自己的實驗室里，馬上動手來做關(guān)于三仙丹的分解實驗了。

拉瓦錫于1743年8月26日誕生在巴黎一個豪富的家庭里。他的父親是巴黎有名的律師。靠著他闊綽的父親，拉瓦錫從從容容地從一個學(xué)校畢業(yè)，又馬上升學(xué)到另一個學(xué)校里。20歲時，他便在巴黎的馬薩朗學(xué)院畢業(yè)，以事又念完了法律系，取得律師的頭銜。

拉瓦錫是一個博學(xué)的人，精通好幾門科學(xué)。從1769年開始，拉瓦錫把注意力轉(zhuǎn)移到化學(xué)上來。

1774年，也就是在羅蒙諾索校核波義耳的實驗18年之后，拉瓦錫又重復(fù)做著這個實驗。他同樣地發(fā)現(xiàn)了：如果把容器密閉起來，加熱后容器和金屬的總重量沒有增加；但是，如果敞著口加熱，那么，容器和金屬的總重量就會增加。

拉瓦錫很想尋找敞著口加熱時，金屬重量會增加的原因，但是，一直沒有找到。

拉瓦錫重復(fù)做了普利斯特列的實驗以后，又做了這樣的一個實驗：他在那個彎頸的玻璃瓶——曲頸甑里，倒進一些水銀。然后，再把曲管的一端，通到一個倒置在水銀槽中的玻璃罩里。

普利斯特列在實驗中，是利用凸透鏡聚集太陽光進行加熱的。這樣加熱，一來火力不強，二來只能在中午加熱一陣，不能長時間地連續(xù)加熱，因此，拉瓦錫改用爐子來加熱。拉瓦錫把水銀加熱到將近沸騰，并且一直保持這樣的溫度，日夜不停地和他的助手輪班，加熱了20晝夜！

在加熱后的第二天，那鏡子般發(fā)亮的水銀液面上，開始漂浮著一些紅色的“渣滓”。接著，這紅色的“渣滓”一天多似一天，一直到第十二天，每天都在增加著。然而，12天以后，紅色的“渣滓”就增加得很少。到了后來，甚至幾乎沒有增加。

拉瓦錫感到有點驚異。他仔細地觀察了一番，發(fā)現(xiàn)鐘罩中原先的大約50立方英寸[14]的空氣，這時差不多減少了7-8立方英寸，剩下的氣體體積為42-43立方英寸。換句話說，空氣的體積大約減少了六分之一。

剩下來的是些什么氣體呢？拉瓦錫把點著的蠟燭放進出，立即熄滅了；把小動物放進去，幾分鐘內(nèi)便窒息而死了。顯然，在這氣體中，沒有或者很少有普利斯特列所謂的“失燃素的空氣”。

接著，拉瓦錫小心地把水銀面上那些紅色的“渣滓”取出來，了一下，重為45克。他把這45克紅色“渣滓”分解了，產(chǎn)生大量的氣體，同時瓶里出現(xiàn)泛著銀光的水銀——“戲法”又變回來了！

拉瓦錫稱了一下所剩的水銀，重41.5克。他又收集了所產(chǎn)生的氣體，共7-8立方英寸——恰恰和原先空氣所減少的體積一樣多！

這又是些什么氣體呢？

拉瓦錫把蠟和進這些被收集起來的氣體中，蠟燭猛烈地燃燒起來，射出白熾炫目的亮光；他投進火紅的木炭，木炭猛烈燃燒，以至吐著火焰，光亮到眼睛不能久視。很明顯，拉瓦錫斷定這氣體就是普利斯特列所謂的“失燃素的空氣”了，而那紅色的“渣滓”便是三仙丹。

盡管拉瓦錫所做的實驗，是受普利斯特列的啟發(fā)而進行的，但是他的可貴之處，在于勇敢地擯棄了燃素學(xué)說那陳腐的觀點。拉瓦錫決心用嶄新的觀點解釋這一自然現(xiàn)象。他說：

“我覺得這注定要在物理學(xué)和化學(xué)上引起一次革命。我感到必須把以前人們所做的一切實驗看作只是建議性質(zhì)的；為了把我們關(guān)于空氣化合或者空氣從物質(zhì)中釋放出來的知識，同其他已取得的知識聯(lián)系起來，從而形成一種理論，我曾經(jīng)建議用新的保證措施來重復(fù)所有的實驗。”

從漫長而仔細的實驗中，拉瓦錫終于得出了這樣的結(jié)論：空氣是由兩種氣體組成的。一種是能夠幫助燃燒的，稱為“氧氣”（也就是普利斯特列所稱為的“失燃素的空氣”）。氧氣大約占空氣總體積的六分之一到五分之一；另一種是不能幫助燃燒的，他稱之為“窒息空氣”——“氮氣”。氮氣大約占空氣總體積的六分之五到五分之四。[15]

更重要的是，拉瓦錫由此終于最后揭開了燃燒之謎，找到了真正的謎義：燃燒，并不是象燃素學(xué)說所說的那樣，是燃素從燃燒物中分離的過程；而是燃燒物質(zhì)和空氣中的氧氣相化合的過程。

例如，水爭的加熱實驗便是這樣：受熱時，水銀和氧氣化合，變成了紅色的“渣滓”——氧化汞（即三仙丹）。由于鐘罩里的氧氣，漸漸地都和水銀化合了，所以加熱到第十二天以后，氧化汞的量就很少再增加。然而，當猛烈地加熱氧化汞時，它又會分解，放出氧氣，而瓶中析出水銀。

在1774年到1777年之間，拉瓦錫做了許多關(guān)于燃燒的實驗，象磷、硫、木炭的燃燒，有機物質(zhì)的燃燒，錫、鉛、鐵的燃燒，氧化鉛、硝酸鉀的分解等等，而后他提出了燃燒學(xué)說：燃燒就是燃燒物和空氣中的氧氣化合的過程，在這一過程中同時產(chǎn)生光和熱。

這樣，拉瓦錫終于闡明了燃燒的本質(zhì)，徹底粉碎了荒謬的燃素學(xué)說；就象一把掃帚似的，把這堆垃圾從化學(xué)領(lǐng)域中掃了出去。

恩格斯高度評價了拉瓦錫的功績，指出：“當時在巴黎的普利斯特列……把他的發(fā)現(xiàn)告訴了拉瓦錫，拉瓦錫就根據(jù)這個新事實研究了整個燃素說化學(xué)，方才發(fā)現(xiàn)：這種新氣體是一種新的化學(xué)元素；在燃燒的時候，并不是神秘的燃素從燃燒物體中分離出來，而是這種新元素與燃燒物體化合。這樣，他才使過去在燃燒說形式上倒立著的全部化學(xué)正立過來了。即使不是像拉瓦錫后來硬說的那樣，他與共他兩人同時和不依賴他們而析出了氧氣，然而真正發(fā)現(xiàn)氧氣的還是他，而不是那兩個人（即指普利斯特列和舍勒——編者得注），因為他們只是析出了氧氣，但甚至不知道自己所析出的是什么。”[16]恩格斯在為《資本論》寫的序言中，以化學(xué)史上的這個著名的事例為證，來說明“在剩余價值理論方面，馬克思與他的前人的關(guān)系，正如拉瓦錫與普得利斯特列和舍勒的關(guān)系一樣。”[17]

在這里，應(yīng)該補充說明一下的是，燃素學(xué)說盡管就其本質(zhì)來說，是荒廖的、反科學(xué)的。但是，它是化學(xué)上第一個比較統(tǒng)一的理論，在18世紀初葉，對于化學(xué)的發(fā)展仍有一定的貢獻——它曾把化學(xué)從混亂的狀態(tài)中拯救出來，使當時凌亂如麻的化學(xué)知識系統(tǒng)化了。

正如一個民間故事所說的那樣：一個年老的農(nóng)民快要死了，他故意對自己3個懶惰的兒子說，地里埋著黃金。在他死后，兒子們天天到地里去挖黃金，雖然黃金沒有挖到，倒因此翻松了地，而獲得了豐收，金谷滿囤。燃素學(xué)說在化學(xué)上也起過類似的作用：人們?yōu)榱颂崛∧巧衩氐囊兀ㄋ衲堑乩锊⒉淮嬖谥狞S金一樣），忙著在實驗室里，用各種巧妙的方法進行實驗，想提取燃素，結(jié)果雖然沒有提取到什么燃素，但是，倒因此而發(fā)現(xiàn)了許多新的元素、化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)規(guī)律。