名师推荐学生课外阅读经典:化学基础

前言 在我着手撰写这部作品的时候，没有别的目的，仅仅想就我于1787年4月在法兰西科学院的公众会议上宣读的一篇关于改革和完善化学命名法必要性的学术论文进行展开论述。 在我投入到这项工作的时候，我前所未有地、更好地感受到，阿贝德孔迪亚克在其《逻辑学》和他的一些作品中提出的原则的明见性。他写道：“我们仅仅通过言词来进行思考；语言是真正的分析方法；代数在每一种陈述方式中都以一种*简单、*准确、*好的方式与其目的相契合，同时它也是一种语言和一种分析方式；*后，推理的艺术简化为一种精心设计的语言。”因此，尽管我想到的仅仅是制定一种命名法，尽管我的目的只是完善化学的语言，但令我无可奈何的是，我的作品自身已经逐渐变成了关于化学的基本论述了。 一门科学的命名法和该门科学，这两者是无法分离的，因为所有的物理科学都由三个部分组成：构成这门科学的一系列事实，阐述这些事实的观点，以及表达这些观点的语言。词语需催生观点，观点需描述事实：这就如同同一枚印章的三个印记一样；正因为言词用以传达观点，所以如果我们不完善科学就没办法完善语言，反之亦然。且不管一门科学的事实有多么确切，其催生的观点多么准确，如果我们缺少准确表达这些观点的语言，那么我们只会传达出一些虚假的信息。 这本论著的**部分将针对以上言论的真实性为那些非常想要思考研究这本书的人提供事实的常见论据；但是，由于我不得已在这本论著中采用了与至今所有化学著作完全不同的排列顺序，我需要解释一下我这样做的动机。 在探索的过程中，我们只能从已知事实导入到未知的事实，这是在数学界乃至所有学科中普遍认同的准则。在我们幼年时，我们的观念来自需求；需求感滋生客体的观念以满足需求，渐渐地，通过感觉、观察和分析形成了一系列连续的观念，这些观念相互关联，一些细心的观察者甚至能够在某一个确切的点上找到构成人类知识总和的秩序和联系。 当我们**次投入到一门科学的研究中时，身处这门科学中，我们的状态与小孩子的状态如此相似，我们探索科学的进程也恰恰与他们在观念形成过程中所自然遵循的进程一致。在孩子身上，观念只是感觉产生的一个结果，正是感觉滋生了观念；同时，对于开始置身一门物理科学研究的人，观念仅仅是一种结果，是一次经历或者观察的即时反馈。 请允许我再加说明，进入科学生涯的人，其所处的境遇甚至还不比孩子刚刚形成他的**个观点时的处境更为有利；如果一个孩子误解了其周围物品有益还是有害，自然赋予了他各种纠正的方法。他所得出的判断每时每刻都被经验纠正。损失或者痛苦都由错误的判断导致；满足和快乐则由正确的判断而产生。在这样的感觉中，我们快速地变得富有逻辑思维，当我们没办法用其他的方式推理时，在损失和痛苦的刺激下，我们就学会了准确地推理。 但在科学研究和实践中，情况却不尽相同。我们所做出的错误的判断既不影响我们的生存，也不影响我们的幸福，而且也没有任何物理上的必然性逼迫我们去纠正它：欲将我们拉出真理之外的与事实相反的想象、我们的自尊和自信，煽动着我们，促使我们得出一些并非从事实中直接引出的结论，以至于我们变得有几分自欺欺人。因此，在一般的物理科学中，人们经常提出推测而不给出结论，这一点也不奇怪；这些推测代代相传并在权威人士的支持中变得越来越重要，*后，甚至是天才人物都把它当作基本的事实来看待并采用。 防止这类错误的唯一方法就是摒弃或者至少尽可能地简化我们的推理。这取决于我们，忽略这一点便是我们陷入歧途的唯一根源；让我们的推理持续地接受实践的考验；只相信自然给我们提供的事实，这些事实不会诓骗我们；只在实验和观察的自然之路中，用与数学家解决问题采用的同样的方法去追求真理，要知道，数学家通过对资料的简单整理，将他们的推理简化成简单的步骤和简短的结论，从而得出了问题的解决方法，这是因为他们从来没有忽视引导他们得出结论的证据。 我坚信着这些真理，因此我强制自己除了从已知事实到未知事实之外，绝不任意行进，绝不给出任何不是由实践和观察得出的结论，将化学事实和真理引至*恰当的秩序中以使它们能够为刚开始从事化学研究的人所理解。要使自己遵循这一信念，我就必须要走一条跟别人不同的道路。事实上，从一开始就向学生或读者灌输一些他们现阶段并不懂、在后期课程中才会学到的概念，这是所有化学课程和化学论著的通病。几乎在所有的情况下，这些课程和论著都是从论述物质的起源和解释亲和力表开始的，而并未考虑到他们这么做从一开始就必须把化学的重要现象放入视界中，而不是使用尚未定义的术语并假定他们要教授的人懂得科学。同时还需考虑到在基础的化学课中，他们只能学到很少的知识；一年的课程还不足以让人耳谙化学语言，眼熟化学仪器，而且没有三四年，根本不可能成为一个化学家。 与其说这些弊病是由学科的本质造成的，不如说是由教学的形式导致的，这使得我决心要赋予化学一个在我看来更符合自然秩序的安排。不过我承认，在我极力避免一种困难的时候，我掉进了另一种困难当中，而且我根本不可能战胜所有的这些困难；但我相信，诸如此类的困难并不是由我制定的次序所造成的，而是化学所处的不完善状态导致的结果。这门科学有着诸多的空缺，它们打断了事实的连续性，使得事实的衔接变得困难从而陷入困境。它不像几何学基础那样具有完整科学的优点，而完整科学的每一个部分都互相紧密相连，但同时，化学学科的实际发展进程是如此的迅速，事实在现代学说的指导下又安排得如此巧妙，以使我们能够期待，即使在我们的时代，都能看见它大大地接近它可能达到的完美程度。 绝不形成未经实验检验过的结论，绝不对事实保持沉默，我从不背离这条严格的法则，因此，根据这条法则，我并未把论述化学亲和力或者有择亲和势的部分放到本书中，即使将来它很有可能会成为一门精确的科学。若弗鲁瓦、盖勒特、伯格曼、舍勒、德·莫尔沃、柯万诸位先生以及其他许多人收集了大量的化学事实，这些事实唯一等待的是一个恰当的位置，但缺少主要的资料，至少我们至今掌握的资料既不够精确也不够准确，不能使其成为构筑化学如此重要的一个分支的基础。此外，这门亲和力化学在普通化学中所处的地位相当于高等几何在基础几何学中所处的位置。我认为没有必要借由如此晦涩的理论使简单易懂的基础化学复杂化，我希望它能够被广大的读者所接受。 或许，在我没有意识到的情况下，某种出于自尊的心理已经给这些思考增加了一些额外的分量。德·莫尔沃先生正准备着发表《方法全书》中的《亲和力》一目，这样我就更有理由拒绝从事跟他一样的工作了。 在一部化学基础论述的著作中竟没有论述物质的组成和基础部分的篇章，这真是再惊奇不过的事情了，但是，在这里我需要指出，把自然界的一切物质都归结为由三种或四种元素组成的意图出自一种偏见，这种偏见源自希腊哲学家并传到我们这里。我们已知的所有物质都由四种元素组成，每种物质的组成元素比例不一，这种看法是一个纯粹的假设，这个假设在我们**次有实验物理和化学的概念很久以前就被人们设想出来了。当时，人们还没掌握事实就开始构建体系，现如今我们收集了事实，但似乎当这些事实与我们的偏见不一致时，我们就要竭尽全力摒弃它们。事实上这些人类哲学之父的权威仍旧很有分量，而且毫无疑问，这种权威还会对后代施以重迫。 有一件非常值得注意的事情，就是在四元素说的教授过程中，没有任何一个化学家出于事实的证据而承认有更多的元素。在文艺复兴后开始从事写作的首批化学家将硫和盐看作组成大量物体的基本物质，因此他们认为存在六种元素，而不是四种。贝歇尔假定有三种土质，按照他的观点，土质的组合和不同的组成比例导致了金属物质之间的不同。斯塔尔对该体系做出了修正，而在他之后的化学家们则贸然地对该体系做出了甚至是设想出了其他的一些改变，所有这些化学家都被他们所处时代的思潮冲昏了头脑，这种思潮使人满足于不加论证地做出判断，或者至少认为论证的可能性微不足道。 在我看来，对于元素的数量和性质，我们能够说的一切，都局限于一种纯粹的形而上学的讨论。这是很含糊的问题，我们企图去解决，但有可能有千百种解决办法，亦有可能没有任何一种特别的解决方法与自然相一致。因而，对于这个问题我只能说，如果我们所听到的“元素”这个术语只是描述组成物质的简单且不可分的分子，那么很有可能我们对它们一无所知；相反地，如果我们在“元素”或者“物体的要素”上加诸分析所能达到的终点的这一观念，所有我们仍未能够通过任何方式来分解的物质，就是我们所说的元素。但这并不是说我们能够确保我们看起来很简单的物体并不是由两种或者是大量的要素组成的，而是说，这些要素从来没有发生过分离，或者更准确地说，我们至今没有任何方法将它们分离开来，因而它们在我们眼中就相当于是简单物质，在没有通过实验和观察来证明它是由多种物质结合而成之前，我们不应把它假设成结合物质。 对于化学观念进步的看法，自然应当与被选择来表达这些观念的言词相适应。在德·莫尔沃先生、贝多莱先生、德·弗洛克伊先生和我于1787年共同出版的《化学命名法》的指导下，我已尽我所能用简单的术语来描述简单的物质，而且我也不得不首先给它们命名。人们将来会发现，所有这些我们曾经不得已保留了其在社会中通称的物质名称，我们仅在两种情况下将其做出改变：**种情况是对于新发现的仍未被命名的物质，或者至少是那些虽已被命名但时间不长且名字依旧很新仍未被大众承认的物质；第二种情况是，无论是那些被古人还是被现代人所采纳的名称，当它们在我们看来传导出一些很明显错误的观念，当它们可能会把其对应描述的物质与其他性质不同或性质相反的物质混淆时。然后，我们毫不费力地代之以其他名称，这些名称大多是从希腊语中借用而来。我们以这样的方式命名，是为了使这些名称能够表达物质*普遍ZUI具特征的性质，同时这种方式有更多的优点，既能帮助那些很难记住一个绝对无意义的新词的初学者减轻记忆的困难度，同时使他们更早地习惯拒绝任何没有与明确观念相关联的言词。 对于那些由几种简单物质结合而成的物体，我们按照这些简单物质自身结合的方式用合成的名称给其命名，但正如二元化合物的数量已经极为庞大，如果我们不对它们进行分类，那么这些化合物就会杂乱无章且极易混淆。按照自然的观念秩序，类和属的名称描述大量个体的共有性质；相反地，种的名称则表示某些个体的特殊性质。 正如人们想象的那样，这些区别不仅仅是由形而上学决定的，也是由自然决定的。阿贝·德·孔迪亚克说：“指给孩子看**棵树并告诉他这棵树的名称是‘树’，接下来他看到第二棵树，他就产生了相同的概念并赋予第二棵树同样的名称，第三棵，第四棵也是同样的。‘树’这个词首先被赋予一个个体，对他来说‘树’这个抽象的概念，已经成了一个类或者属的名称，可适用于所有一般的树木。但当他意识到所有的树木可以用作不同的用途，并不是所有的树都结出同样的果实时，他便很快学会了用特定的和特别的名称将它们区分开来。”这是所有科学的逻辑，自然适用于化学。 例如，酸由两种我们看来很简单的物质构成，其中一种物质构成酸性，为一切酸所共有，因而我们用类或属的名称来命名这种物质；另一种物质为每一种酸独有，各不相同，因此我们用特定的名称来命名这种物质。 但在大多数酸中，两个组成要素，即酸化的要素和被酸化的要素，可以按照不同的比例存在，所有这些比例组成了平衡点或者饱和点。在硫酸和亚硫酸中就发现了这一点,因而我们通过特定名称的不同词尾来表达同一种酸的两种不同的状态。 经受了空气和火共同作用的金属物质失去了它的金属光泽，重量增加，呈现出土灰色的外观；在这种状态下，它们就像酸一样，由一种所有金属物质共有的要素和一种各自独有的特殊要素结合而成。按照同样的方式，我们将其归类在共有要素衍生的属名之下，因此我们采用了“氧化物”这个名称，然后用它们所属的特殊金属名称将它们互相区分开。 酸和金属氧化物中的可燃物质是一种特定的和特殊的要素，但也有可能会变成很多物质的共有要素。长期以来，亚硫结合物是唯一一个已知的属于这种类型的结合物，但如今，根据范德尔蒙特、蒙日和贝多莱诸位先生的实验证明，碳可以与铁，或许还可以与其他几个金属物质结合，按照不同的结合比例，可以化合成钢、石墨等。同样的，我们根据佩尔提埃先生的实验可以得出，磷可以与很多金属物质化合。我们已经把这些不同的化合物归类到从其共有物质衍生出的属名之下，并附上词尾，来表明这些化合物的相似性，再用化合物独有的物质衍生的另一个名称来明确它们。 由三种简单物质结合成的物体，为其命名颇为困难，因为数量巨大，尤其是因为如果我们不使用更复杂的名称，根本不能表达出其组成要素的性质。对于构成这一类的物体，比如中性盐，我们就需要考虑：**，它们共有的酸化要素；第二，构成其独有的酸的可酸化要素；第三，决定盐的特殊种的含盐碱、土碱或者金属碱。我们借用了这类全部个体共有的可酸化要素的名称作为每一类盐的名称，接下来用含盐碱、土碱或者金属碱这些特殊名称将每个种区分开。 一种盐，虽然是由同样的三种要素组成，但是仅通过改变要素的比例，它就可以处于三种不同的状态。假如我们先前采用的命名法不能表达出这些不同的状态，那么它就是有缺陷的。我们主要通过改变我们统一用来表示不同盐的同一状态的词尾来实现这一点。 *终，我们到达了这样的程度，从一个单一的词语我们立刻就能知道参与了化合的可燃物质是什么；这种可燃物质是否与酸化要素化合，以什么比例化合；这种酸是什么状态；它与什么碱结合；是否有精确的饱和度；酸或碱是否过量。 人们明白，有时候一开始如果我们不打破既有的惯例，不采用一些看上去艰涩的不规范的名称，就不可能达到这些不同的目的。但我们发现，耳朵会很快地习惯新词，当这些新词与一个一般的合理的体系相关联时尤为如此。再者，在我们制定命名法之前就使用的名称，比如阿尔加罗托粉、阿勒姆布罗斯盐、庞弗利克斯、溃蚀性水、泻根矿、铁丹以及其他很多名称，既不规范也不常见且需要大量的练习和记忆去记住这些名称所表达的物质，要进一步辨认出它们所属的化合物的属，就更为困难了。潮解酒石油、矾油、砒霜酪和锑酪、锌之花等这些名称就更不恰当了，因为它们会引发一些错误的观念，确切地说，因为在矿物界，尤其是金属类，根本不存在酪、油、花之类的东西。简言之，被冠上这些错误名称的物质简直就是剧毒。 当我们出版了《化学命名法论述》之后，人们指责我们改变了大师们所讲的语言，这种语言已经被大师们诠释并流传给我们，但他们已经忘记，正是伯格曼和马凯他们自己促使我们进行这次改革的。博学的乌普萨尔大学教授伯格曼先生，在其去世前写给德·莫尔沃先生的一封信中写道：“不要吝啬任何不恰当的名称，博学的人总会明白的，无知的人用不了多久也会明白的。” 或许人们更加理直气壮地指责我没有在展现给大众的作品中给出任何前人的看法，也没有讨论其他人的看法，仅仅呈现了我自己的观点。这就导致我总是不能公平地对待我的同行，尤其是外国化学家，尽管我想要公平对待他们。但读者们，请你们想想，如果我们在一本基础性著作中堆砌专家们的语录，如果我们对科学史以及研究科学史的著作进行冗长的讨论，那么我们就会忘记创作这本书的真正目的，写出来的书也将会让初学者觉得十分枯燥无味。 在一本基础论述著作中，不应该有科学史，也不应该有人类精神史，我们追求的只是浅显流畅，清晰明了。我们需要小心翼翼地避开那些试图分散读者注意力的东西。这是一条需要不断去铺平的道路，为此我们需排除一切可能造成延迟的障碍。就其本身而言，各门科学已经展现出了足够多的困难，即使我们没有给它们带来更多外来的困难。此外，化学家们将很容易地觉察到在本书的**部分，除了我自己做的实验，我并没有利用其他实验。如果有时候我采用了贝多莱先生、德·弗克洛伊先生、德·拉普拉斯先生、蒙日先生和其他总体上和我采用了同样的原则的化学家的实验或者观点，而又未言明的话，那是因为我们在一起生活，互相交流想法、观察结果、看待事物的方法所形成的习惯让我们相互之间形成了共通的想法和观点，在这种共通性中，甚至我们自己经常都很难区分哪个观点是独属于我们自己的。 所有我根据自己在证据和观念的发展中所必须遵循的顺序所发表的看法仅适用于本书的**部分，它是唯一一个涵盖了我所采用的学说全部要点的部分，也只有这一部分我想赋予其一个真真正正基础的形式。 第二部分主要是由中性盐的命名表组成，在这部分中，我仅仅附上了一些非常简要的说明，目的是让读者了解获得已知的不同种类的酸*简单的过程。第二部分中没有任何属于我自己的观点，它仅仅是展示了从不同的著作中选录出来的非常简洁的摘要。 *后，在第三部分中，我详细地描述了与现代化学相关的所有操作。我很早就想撰写这种类型的著作了，而且我认为将来它肯定会有某些用处。总体来说，实施实验的方法，特别是实施现代实验的方法，还不够普遍。可能如果我在交给法兰西科学院的学术论文中更加详细地描述我的实验操作的话，那么我的著作就更容易被人理解了，科学也将取得更快速的进步。第三部分的内容次序在我看来几乎是很随意的，我只是致力于在组成第三部分的每个章节中把*相似的操作归类到仪器。人们将会很容易发现第三部分没有任何选录自其他著作的内容，而且在主要的条目中，我仅仅是借用了我自己的实验来论述。 我将通过逐字抄录阿贝·德·孔迪亚克的著作中的一些语录来结束这篇前言，在我看来，这些语录非常真实地描述了化学在离我们的时代不远的时期所处的状态。这些语录绝不是为了某种目的而故意编造出来的，如果运用得当，将会使我的著作更有说服力。 “对于我们想要知道的东西，我们不是去观察它们，而是更愿意去想象它们，从错误的假设到错误的假设，*后我们在一大堆的错误中偏离了正轨。渐渐地，这些错误变成了偏见，我们故而把这些错误当成了原理来采纳，我们便愈发地偏离正轨了。而那时我们只会用我们先前养成的坏习惯来进行推理，滥用我们未能很好地理解的词语，却称之为推理的艺术……当事情行进到这个地步、错误堆积成山的时候，只有一种办法能让思考能力回归到正常的秩序，那就是忘记我们学到的一切，追溯我们思想的源头，沿着思想形成的路线行进，并像培根说的那样，重塑人类理解力的框架。 这种方法会随着我们自认为更加博学而变得愈发困难，那些用极为清晰、极为精确、极有秩序的语言论述的科学著作也未必能为所有人理解吧？然而事实上，那些没有做过任何研究的人比那些做过伟大研究，特别是那些写过很多科学著作的人理解得更好。” 阿贝·德·孔迪亚克先生在第五章末补充说道： “然而科学*后还是进步了，因为哲学家们更善于观察，精确而准确地观察并以同样精确且准确的语言来表达，在纠正语言的过程中，他们就能更好地推理。” 于巴黎塞尔庞町街