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【科學史上的今天】8/26——拉瓦節誕辰

8/26——拉瓦節誕辰(Antoine Lavoisier, 1743-1794)

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拉瓦節的肖像。圖/wikipedia

即使到了十八世紀,所謂化學仍只是罩著神秘與魔幻外衣的煉金術。上個世紀有偉大如牛頓者沉浸其中,卻也未能如他在物理所展現的奇蹟那般,將煉金術轉化為明確清楚的科學。直到「現代化學之父」拉瓦節出現,才撥開重重迷霧,導入正確的觀念,開啟研究化學的科學方法。

拉瓦節出生於巴黎一個富裕家庭,念中學時就對自然科學充滿興趣,但家人希望他將來當律師,因此他大學雖然念的是法律,卻常利用課餘時間研讀化學、植物學、數學等學科。畢業後也沒馬上執業,竟跑去考察礦區。26 歲時,他發現有個絕佳的工作機會──稅務官;只要預付一筆稅款給皇室,就可以代皇家收稅,多收的就進自己口袋,而且還免稅。有了這穩定豐厚的收入,他就可以添購儀器,打造實驗室,無後顧之憂地專心研究科學。他萬萬想不到,這個如意算盤將來反而為他帶來殺身之禍。

就在當上稅務官這一年,拉瓦節也因為對石膏的研究而獲選為法國科學院院士。第二年,他針對被視為「四元素說」之證據的「水經長時間加熱會轉化成土類物質」展開實驗。經他仔細分析質量的增減後,發現生成物並非由水轉變而來,而是來自於裝水的容器,有力地駁斥了此一說法。

1772 年,他接著挑戰主宰世人觀念數十年之久的「燃素說」──物質燃燒後會釋出蘊藏其中的燃素。拉瓦節再度以定量的方法,透過一連串簡單明瞭的實驗證明:金屬燃燒後增加的重量恰等於空氣減少的重量,證明並無所謂的燃素。他將空氣中參與燃燒的氣體稱為氧氣,並算出所佔的比例,推翻長久以來人們以為空氣是單一元素的錯誤觀念。他並且指出呼吸作用也是氧氣與體內的碳結合後,產生二氧化碳與熱,和燃燒作用完全一樣。

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拉瓦節用於氧化汞實驗的器材。

拉瓦節根據多年來的實驗,證實了質量守恆定律,並且提出統一化學命名的規範,讓科學家們有共同的語言可以彼此交流,因而加速了化學的進展。1789 年他出版史上第一本系統化的化學教科書《化學要論》,定義了元素的概念,並首度列出 33 種元素(雖然有些後來證明是化合物);兩年後他以科學院院士的身分起草建立公制。拉瓦節逐步為科學文明建立起有邏輯、有秩序的知識體系,然而他身處的政治環境卻是逐漸狂亂失控。

1793 年的法國大革命革了皇室的命,身兼稅務官的拉瓦節也受到牽連。先是科學院被勒令關閉,不久後拉瓦節就被逮捕拘禁,半年後被送上斷頭台。我們不知他死前是否有留下遺言,但他頭顱落地的次日,科學家拉格朗日聞訊感嘆道:「砍下這顆頭顱只需一瞬間,可是即使再過一百年,只怕再也找不到這樣的頭腦。」雖然一年半後拉瓦謝獲得平反,但已無法挽回重大的科學損失了。

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