斯塔尔和他的燃素王朝【化学史话外传01】

       在《化学史话》的第一期中，除了我们万古尝氰的主角卡尔·舍勒，还有其他几位化学家被提及，如斯塔尔（1659-1734），普利斯特里（1733-1804），贝格曼（1735-1784），和甘恩（1745-1818）。

       他们的事迹，都在化学史中留下了浓墨重彩的颜色。今天，我们先来介绍斯塔尔和他的燃素王朝。

       格奥尔格·恩斯特·斯塔尔（Georg Ernst Stahl，1659.10.22－1734.5.24），德国化学家、医生、哲学家。其最主要的贡献是系统性地提出了燃素说。

       斯塔尔出生于德国巴伐利亚的Anspach，父亲是一位虔诚的路德派牧师。在他两岁那年（1661年），英国化学家波义尔发表了《怀疑的化学家》一书，这标志着化学正式作为一门学科诞生了，于是，斯塔尔在很小的时候就对化学产生了浓厚的兴趣。

       在17世纪，大多数chemist（化学家）实际上仍是alchemist（炼金术士），如磷的发现就是源自于炼金的意外。人们并不相信化学能够通过通用的理论进行解释，所谓的“变化之学”不过是由一个个特殊的反应所组成。当时，即便波义尔已经提出了几条最基础的推论，如“酸与碱是相对的”。但大部分尝试解释变化的理论仍不过是哲学的空想，没有任何实验依据（当时风靡的理论，如四元素说，古希腊德谟克利特的原子论都是如此）。

       其中一条便是燃素说的雏形——贝歇尔的燃素论。该理论的创始人贝歇尔是斯塔尔的老师，但他的燃素论当时还充满漏洞。斯塔尔在1702年-1703年仔细研读了老师的著作，并通过了大量的实验，留下了自己的见解。最终，他系统性地提出，燃素是空气中广泛存在的一种物质，金属是由灰烬和燃素组成的，一旦金属受热，燃素就会脱离，只会在物质中留下灰烬，而植物与动物之间存在着燃素的吸收-释放循环。经过斯塔尔之手后的燃素说面目变得焕然一新，能够解释很多化学和生物学现象，将大量分立的实验事实统一到了同一理论之下。作为化学中最早的统一理论之一，燃素说的影响极为深远。

       除了对化学的贡献，斯塔尔对医学的研究也很深入，在24岁那年获得了耶拿大学的医学博士学位，后来成为了普鲁士国王弗里德里希·威廉一世的私人医生，兼任柏林医学委员会主席。

       斯塔尔的精力十分充沛，他撰写了多部书籍阐释自己的理论，其中最重要的一本是《化学基础》。据说，舍勒幼年时极其喜欢这本书。

       功成名就的斯塔尔于1734年安然去世，享年75岁。然而，燃素说却并没有随着他的提出者一同离去，历史的车轮滚滚向前，科学仍在一刻不停地发展着。

       斯塔尔的燃素理论打开了人类对化学理解的一扇窗。由于同时代的其他理论没有实验的支撑，燃素说在提出后成为了化学界的权威理论，延续近一个世纪。斯塔尔去世后，不少化学家一生都将燃素奉为至高的真理。燃素说极大地推动了人类对于气体组分的探索，开创了第一个化学发现的高潮，18世纪60-70年代，卡文迪许、普利斯特里、舍勒等化学家先后发现了“水化气”（氢气）、“不支持燃烧的空气”（氮气）、“燃素气”（氧气）等气体。同时，由于燃素说整合了气体、金属、生物多个不同分支学科的底层原理，更多化学家得以从更高的视角观察世界的真相。

       在燃素说的前七十五年，人类站在它的肩膀上创造了无数奇迹。但是，慢慢地，人们发现燃素说有些无法解决的问题了。燃烧物质，质量不降反增，难不成燃素具有负质量？

       通常来说，理论发展的规律是：一代代理论被创造出来解释已知的事实，预测未知的事实，未知的不符合理论的事实又进一步推翻原先的理论，创造新的理论，进而在无限的发展中无限趋近于事实。

       1777年，人类对于气体的认识终于达到了燃素说所能承载的极限，这个学说出现了越来越多与实验事实不符甚至相悖的bug。最前沿的化学家们意识到，这个学说也许落后于时代了。这年，拉瓦锡向科学院递交了《燃烧概论》一书，提出了氧化学说和质量守恒定律，剑锋直指已经传承七十五年的燃素王朝。

       这一年，三十五岁的舍勒在柯平的小药房中鼓捣着他的酸。由于没有钱，也没有精致的实验设备，有时，他必须以身试毒，来确认他所得到的物质。好朋友提出的新理论，或许不错，但似乎并没有燃素说好用。舍勒依旧坚信着燃素说，直至自己去世。

       这一年，四十四岁的普利斯特里作为一名虔诚的牧师，正在忙于出版他的哲学著作《物质和精神的研究》和《哲学必要性学说注释》，听闻有人对自己信奉四十余年的燃素说提出了挑战，普利斯特里很是生气，后来，普利斯特里与拉瓦锡及其支持者唇枪舌剑争二十余年，直至去世。

       并不如大家所预料的那样，燃素说就此被推翻。真实的历史是：由于拉瓦锡单枪匹马人微言轻，氧化学说本身也有不完善之处，燃素说已被奉为圭臬等多种因素，燃素说的信徒们并未就此相信氧化学说，绝大多数人仍然坚守着从小就被父辈们教导着的“真理”。

       后来，拉瓦锡连续指出金属是单质、氢气是单质等多条事实，由于其与主流的燃素说相悖，仍然只有一部分化学家认同了他的理论。当时最大的几位学术泰斗，根据自己对化学的判断，最终无一支持氧化学说。但就如亚里士多德所说，没有一个人能全面把握真理，这一次，他们或许错了。

       权威或许能够一时蒙蔽真理的光芒，但终究会败在真理之下。在越来越多摆在世人眼前的实验事实面前，更多的人对燃素说由支持，转向了怀疑。

       拉瓦锡去世后，随着其理论一步步被实验所验证，至1800年前后，只有极少数人仍然坚持燃素说，而在年轻人眼中，这些顽固的老古董的想法已经不可理喻了。终于，在时间和真理的洪流面前，燃素说退出了历史的舞台。绵延四代人的燃素王朝，就此画上了句号。

       如果斯塔尔看到这一切，他或许并不会烦恼，反而会欣慰吧。他，和他的燃素说，已经在那个神学和科学交替的年代，完成了历史的使命。