文明的起源14化学的先驱

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人类创造的世界光彩夺目,绚丽耀眼,令人赞叹称奇。它为什么是现在的这个样子?迎着阳光,在现代文明精致的面庞和魁梧的身躯后面,有一条长长的影子,从那里,可以看到岁月、历史和长路。

文明的起源:14.化学的先驱

神话是从上古时代就开始被口耳相传的超自然故事。神话不一定有宗教基础,比如中国的开天辟地神话、古希腊神话、北欧斯堪地纳维亚神话,都是在有影响的宗教形成之前就已经出现。神话中的神除了具有超自然的力量,同时也是不老不死的。也许只有中国人真正想要效仿神仙的特性,追求永恒的生命,因此,早在战国时期(公元前年-前年,“战国”一名取自于西汉刘向所编注的《战国策》,正如“春秋”得自于孔子所编修的《春秋》一书),在中国就产生了炼制长生不老丹药的炼丹术。

炼丹术需要使用的材料,根据猜测,可能包括一个陶制或者青铜的容器、各种当时了解或不了解的矿物(极少有植物),还有火。《西游记》里的太上老君就是这样炼九转仙丹的。

人们有炼丹的想法,最初可能是由于汞的发现。

汞就是水银,是一种银白色液态金属。即使现在地球上的单质汞极少,但在古代确实是有发现的,比如秦始皇的陵墓里就有水银。

自然界存在最多的是天然硫化汞,古时叫“朱砂”或“丹砂”,有着鲜艳的红色,皇家用来写字和化妆。在空气中煅烧硫化汞,也可得到单质汞,古人应该早已发现这个秘密。而将水银放在手上,晶亮、圆转流动,而且容易挥发,这让人们感觉很神奇。真正促使古人下定决心要以水银为基础炼制长生不老丹药的,是人们发现水银有着“周而复始”的神奇变化规律:朱砂(丹砂)加热后分解出水银,进而又发现水银与硫化合生成黑色硫化汞,再经加热使其升华,就又恢复到红色硫化汞的原状。

东晋的葛洪曾写作一本宣扬神仙理论的书籍《抱朴子》,其中一篇《金丹篇》中对水银的变化规律有这样的描述:“凡草木烧之即烬,而丹砂炼之成水银,积变又还成丹砂,其去草木亦远矣,故能令人长生。”葛洪把物质的转化(化学变化)与古老的生命哲学联系在一起,看起来是浑然一体,无懈可击的。但思想的这种文字游戏有时候很危险,如果你认为这是正确的,并决定坚守这样的原则,就很难看清物质和生命的关系。

人们认识到用加热升温的办法来创造一个自然物很难遇见的长期高温环境,希望藉此能够改变自然物质最初的和最常见的形式,这的确是一个很伟大的想法和尝试。不过,凭什么自然物在某种极端环境下的随机改变(在古人不懂化学原理的情况下)而得到的结果就一定是能吃而且有助于长生不老的丹药呢?这很难说,但我想起我们小时候玩的一些游戏——收集玻璃弹珠和卡片。成年人眼中毫无用处的事物在小孩子看来却具有丰富和重要的意义。

除了追求长生不老,更多的人希望能点石成金。这也是炼丹术的一种,可能来源于从矿石中能冶炼出金属的灵感。金银本来也是来源于矿石的冶炼,但如果希望从任何石头里面都能得到金银,或者把银冶炼成金,现代科学认为是难以做到的。我倒不认为古人的这些想法和做法是愚昧的,因为即使以现代原子理论和放射性理论为基础来看,物质之间的相互转化在理论上确实是可行的,只是发生转化的条件难以达到。

古人使用了诸如汞、硫、碳、锡、铅、铜、金、银等元素单质,以及一些氧化物、硫化物、氯化物、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、硼酸盐和硅酸盐等化合物做炼丹术的原料。炼丹术对于中医有着很大的贡献,对于工业冶炼技术也有帮助,火药作为中国的四大发明之一也是在炼丹术士手中实现的。

但更重要的是,炼丹术促成了近代化学的萌芽。

大约9世纪和10世纪时,中国炼丹术传播到阿拉伯世界,12世纪传入欧洲。

大概在17世纪和18世纪,欧洲人在进一步实验和研究炼丹术时发展出了近代化学。最开始,化学是以研究火和燃烧为起点的。

燃素说在这一时期形成,并把化学作为一个学科从炼丹术中独立出来。不过最初自称为化学家的人并不受到像哲学家或神学家那样的尊敬,因为人们还是认为他也只是一个炼丹术士而已。年左右,法国人拉瓦锡(Lavoisier,-)提出燃烧是物质与氧气的化合反应的氧化学说,并通过实验发展出定量的化学,从此化学科学就走上了正轨,化学家也将获得空前的声誉。19世纪的英国人道尔顿提出原子学说和原子质量的概念,使化学科学的图景显得更加明朗,定量化学逐步精确并具有预测性。

就像其它许多精巧的技艺一样,炼丹术最初产生在古代中国,却没有像欧洲那样发展成一门科学。这是为什么呢?我们不得不承认,历史总是有些偶然和运气。

附:化学史家袁翰青(-)根据炼丹文献对古时炼丹术原料作的不完全统计:

*元素:汞、硫、碳、锡、铅、铜、金、银等。

*氧化物:三仙丹(HgO)、黄丹(PbO)、铅丹(Pb3O4)、砒霜(As2O3)、石英(SiO2)、紫石英(含Mn)、无名异(MnO2)、赤石脂(Fe2O3)、磁石(Fe3O4)、石灰(CaO)等。

*硫化物:丹砂(HgS)、雄黄(As2S2)、雌黄(As2S3)、礜石(FeAsS)等。

*氯化物:盐(包括戎盐、冰石等,NaCl)、硇砂(NH4Cl)、轻粉(Hg2CI2)、水银霜(HgCI2)、卤咸(MgCl2)等。

*硝酸盐:硝石(KNO3或NaNO3)。

*硫酸盐:胆矾(CuSO45H2O)、绿矾(FeSO47H2O)、寒水石(CaSO42H2O)、朴硝(Na2SOH2O)、明矾石(K2SO4Al2(SO4)3-2Al2O36H2O)等。

*碳酸盐:石碱(Na2CO3)、灰霜(K2CO3)、白垩(包括石钟乳等,CaCO3)、炉甘石(ZnCO3)、石曾(Cu(OH)22CuCO3)、空青(Cu(OH)2CuCO3)、铅白(Pb(OH)2-2PbCO3)等。

*硼酸盐:蓬砂(Na2B4O7)。

*硅酸盐:云母(白色,H2KA13(SiO4)3)、滑石(H2Mgs(SiO3)4)、阳起石(Ca(Mg,Fe)3(SiO3)4)、长石(K2OA12O36SiO2)、不灰木(石棉,H4Mg3Si2O7)、白玉(Na2OAl2O34SiO2)等。

*合金:鍮石(铜锌合金)、白金(白铜,铜镍合金)、白镴(铅锡合金)、各种金属的汞齐等。

*混合的石质:高岭土(SiO2、Al2O3等)、禹余粮(含褐铁旷和粘土的砂粒)、石中黄子(夹有黄色粘土的砂粒)等。

*有机溶剂:醋(CH3COOH)、酒(CH3CH2OH)。



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