第十章 科學革命
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屬加工技術、出現藥草的采集和藥物的提取時。
從一開始起，人們就因尋找把戲金屬變為黃金的手段、尋找可以發現治愈人類一切病痛的長生不老藥的方法而轉移了化學的目标。
雖然這些試圖注定要失敗，但它們仍然揭示了許多化學物質和化學反應。
這些東西後來被傳到西歐人那裡，主要是從中國和穆斯林世界傳去的。
那時以前，希臘人已提出一種理論體系，該體系認為有四種基本元素——土、火、氣、水，它們以循環的方式依次轉化18世紀期間，大部分注意力集中在燃一燒問題上——物質燃一燒時會發生些什麼呢？由于物質消失在煙和火焰中、留下了灰燼，人們斷定，無論如何，在燃一燒過程中有某種東西釋放出來。
這種東西長期被稱為硫，并被賦予燃素即火的要素的名稱。
在對氣體的研究揭示出空氣是一種較向來所想象的要複雜得多的物質以前，這觀念一直支配着化學思想。
科學家們被吸引到氣體問題上，是由于礦井和沼澤中存在着能用氣泡加以收集并能燃一燒的易燃空氣。
早在1755年，一愛一丁堡的約瑟夫·布萊克就通過加熱石灰石而成功地分離出二氧化碳。
然後，1781年，亨利·卡文迪什證明水是由兩份氫和一份氧組成。
接着，約瑟夫·普裡斯特利（1733－1804年）又取得重要進展；他分離出氧，并證明正是氧元素在燃一燒和呼吸中被消耗。
他還進一步證明，在日光下，綠色植物從它們吸收的二氧化碳中分解出氧。
從而，他解決了由産氧的植物與産二氧化碳的動物的平衡引起的碳循環的問題。
從氣體研究工作中引出完備結論的是傑出的化學家安托萬·洛朗·拉瓦錫（1743-1794年），他在法國革命期間犧牲于斷頭台。
拉瓦錫的典型的氧化實驗非常簡單。
他将汞放在一個裝有空氣的密封罐子裡加熱，發現他得到了氧化汞，并發現空氣的量減少了五分之一，亦即失去了空氣中氧的成分。
然後，拉瓦錫加熱氧化汞，再一次獲得汞加氧。
他極仔細地稱其所有物質的重量，發現每道步驟後失去或獲得的重量等于燃一燒過程中增加或減去的氧的重量。
因而，他能摒棄傳統的燃索說，用其著名的平衡原理來取代。
我們可以規定這樣一個無可否認的原理：在技術和自然界的全部活動中，沒有什麼東西被創造出來；在實驗以前和實驗以後，存在着同樣分量的物質；種種元素的質量和分量正好依然如故；除了這些元素的結合方面的變化和改變以外，沒産生什麼東西。
這樣，拉瓦錫使化學先前的所有混亂現象變為一條元素結合定律。
他在自己于1789年出版的教科書《化學大綱》中，提一供了至今仍被使用的全新的術語。
拉瓦錫将化學安置在堅固的科學基礎上，因此，他的後繼者知道了他們正在做什麼、正在朝哪裡進發。
在拉瓦錫的後繼者當中，傑出人物要數約翰·道爾頓（1766-1844年）和瑞典化學家喬恩斯.雅各布.貝采利烏斯（1779-1848年）。
道爾頓正式提出了有關物質的原子論（氧原子與氫原子結合而形成水)貝采利烏斯通過把電流應用于化合物、将它們電解（金屬移向一陰一極，非金屬移向一陽一極），分離出許多新元素。
貝采利烏斯還将近代符号系統引入化學，從而極大地促進了化學工作。
他利用諸元素的拉丁名字的第一個字母或前兩個字母作為元素的符号。
19世紀的另一重要進步是出現了有機化學。
原來，化學家們認為有機化合物——由生物産生的碳氫化合物——是由一種"生命力"以某種方式控制的。
但是，随着化學家們發現有機化合物能用合成法合成，這一看法被抛棄了。
1828年，弗裡德裡希·維勒取得了第一個成功，合成了見于尿中的有機物質尿素。
他沒有借助于腎，是通過普通的化學方法從無機化合物中獲得尿素。
他的朋友賈斯特斯·馮·李比希（1803-1873年）做了非常寶貴的工作，他證明植物從土壤中攝取的養料是由氮、磷酸鹽和鹽組成的。
因而，他能制備出他曾用來使一塊荒地肥沃并成為多産的園圃的化合物，為大規模的肥料工業的發展掃清了道路。
對工業的另一重要貢獻由英國化學家威廉·亨利·珀金（1838－1907年）作出。
1856年，他在尋找奎甯的代用品時，偶然發現了第一種人造苯胺染料——品紅。
他的發現在英國受到忽視；在英國，化學仍僅僅是少數人的業餘消遣，化學行業以"注重實際"而自豪。
然而，德國工業界較關心科學的廠長們看出，珀金的發現能為氣體工業一向作為廢品的煤焦油提一供一條寶貴的出路。
由于他們資助這項研究，許多合成染料給制造出來，提一供了巨大的利潤。
到第一次世界大戰時，德國人已擁有世界上最先進的化學工業，實際壟斷了合成染料的生産。
對工業來說，同樣重要的是法國傑出的化學家路易·巴斯德（1822-1895年）的工作。
他在裡爾大學工作期間，當地酒廠老闆曾紛紛向他請求幫助，因為他們在從甜菜中提取乙醇時遇到了麻煩——果漿往往莫名其妙地變壞了。
巴斯德沒有找到化學上的解釋，就用顯微鏡檢查麥芽漿，發現上面滿是奇怪的、伸長的生長物，而未受損害的麥芽漿上則是圓的小球。
通過實驗室證明，他指出了如何才能控制這些有害的生長物、阻止它們妨礙發酵。
由于這一經曆，他做了進一步的實驗，使他能駁斥傳統的生物自然發生說，提出現在公認的生源論——生物隻能通過生物的繁殖産生——來取代。
為了證實生源論，他指出，通過排除空氣中看不見的微生物，能夠使肉一體物質和植物一性一物質不腐敗。
這一點後來成為大規模的罐頭食品制造工業的基礎。
1865年，巴斯德接受了一個更艱巨的任務。
法國蒸蒸日上的絲綢工業由于蠶的一種神秘的疾病而正遭到毀滅的威脅。
當巴斯德開始調查研究時，他并不知道蠶是什麼東西，也不知道一條醜陋的一毛一蟲以後會變成一隻美麗的蛾。
但是，經過一段時期的深入細緻的探究，他發現疾病是由生活、成長在蠶體内的一種微生物引起的。
他很快找到了治療辦法，絲綢工業得救了。
巴斯德接着為家畜的炭疽病、特别驚人的是為人的狂犬病制備血清。
此外，由于他的疾病病菌說的普及，人們采取了衛生預防措施，使有可能控制由來已久的災禍——傷寒、白喉、霍亂、鼠疫和瘧疾。
這些醫學上的進步産生了深遠的影響，首先是在歐洲，然後是在全世界，導緻人口迅速增長。
五、生物學革命，1850-1914年 正如牛頓因發現支配宇宙中的物體的定律而統治17世紀的科學那樣，查爾斯·達爾文（1809-1882年）因發現支配人類本身進化的規律而統治19世紀的科學。
然而，進化的思想對達爾文來說，決不是新的：在他以前，這思想已被提出并應用于科學的各領域。
讓·德·拉馬克（1744－1829年）較早時候就已向一種傳統的觀念挑戰；這種觀念認為，一度被創造出來、此後一直存在下去的物種具有不可改變的穩定一性一。
拉馬克想象有一種從蠕蟲到人類的全面進化，并試圖用獲得一性一理論來解釋這一進化過程。
馬由于需要迅跑而獲得敏捷的腿，長頸鹿由于需要吃高處的樹枝而獲得長脖子。
任何這類身一體上的變化通過遺傳過程被傳下去，成為下一代的起點。
拉馬克以後，還有查爾斯·賴統地出版了有名的《地質學原理，三卷（1830-1833年），普及了有關地球表面的形成的"均變論"或漸變論。
以往，人們一向認為地球表面是由過去的災變如火山、地震和洪水等造成的。
存在于高山地區的海貝被簡便地認為是挪亞時的洪水留下的。
相反，賴爾認為，現在的地球表面是億萬年間諸如冰蝕、風和水的侵蝕、冰凍和融化之類的地質力量活動的産物。
當時，進化的思想不但在自然科學中，而且在社會科學中也是突出的。
從19世紀40年代起，卡爾·馬克思就寫道，所有社會制度都處于不斷的變化過程中。
自人類有史以來，一種社會已讓位于另一種社會——原始的部落制讓位于古代的奴隸制、奴隸制讓位封建農奴制、農奴制讓位于現代資本主義制度，所以，他滿懷信心地預言，資本主義制度将讓位于未來的社會主義制度。
那時，有影響得多的是赫伯特·斯賓塞（1820-1903年）提出的包括一切的進化學說。
他将其學說應用于所有的事物，包括物質的、生物學的、文化的和社會的。
斯賓塞在1857年發表的《進步：其規律及原因》一書中寫道，"無論是在社會的發展中還是在政治、制造業、商業、語言、文學、科學及藝術的發展中，這種由簡單經過連續的變異而進入複雜的同樣的進化始終保持着。
" 這就是達爾文創立其劃時代的理論時的環境。
達爾文出生于一個在他以前已有兩代人顯露科學才能機他起又有兩代人顯露科學才能）的家庭。
他上劍橋大學時，将時間更多地不是用在學習上，而是花費在收集和研究動物及昆蟲方面。
有位教授認識到他的潛力，推薦他到政一府的即将開始環球科學考察的"比格爾号"船上當不拿薪水的博物學家。
這次遠航從1830年持續到1836年；遠航期間，達爾文對在個别物種身上觀察到的許多變異印象極深。
例如，在與世隔絕的加拉帕戈斯群島上，他發現了一些顯然是起源于在大一陸的祖先但不知怎麼地已漸漸變得不同的物種。
這一點粉碎了古老的物種不變論，但是，變異是怎麼發生以及為什麼會發生的問題仍未得到解答。
考察回來的兩年後，他認托馬斯·馬爾薩斯寫的一本書中得到了啟示；馬爾薩斯在那本書中提出了一種理論：如果不消除過剩的人口，人口要比食物增長得快。
1838年10月，我為了消遣而偶然讀到了馬爾薩斯的人口論，而我由于長期不斷觀察動植物的習慣，對這種到處都在進行看的生存鬥争，思想上早就容易接受，現在讀了這本書立刻使我想起，在這些情況下，有利的變異常常容易保存，而不利的變異就常常容易消滅。
它的結果就會形成新的物種。
這樣我終于得到一個能夠說明進化作用的學說了。
達爾文以其通常的謹慎和不辭勞苦的細心發展這一學說。
1839年，他開始拟草稿；3年後，它仍僅僅是一份用鉛筆寫成的35頁的提綱。
到1844年，他已将它擴展成230頁的論文。
那年，他給一位朋友寫信說： ……我己閱讀了大量的農藝和園藝方面的書，從未停止過搜集事實。
終于來了一點光明，我幾乎确信（和我開始對的看法完全相反）物種并不是（這就象供認一件謀殺罪似的）永遠不變的。
上帝不讓我相信拉馬克的一個"進步的趨向"、"源于動物的緩慢
從一開始起，人們就因尋找把戲金屬變為黃金的手段、尋找可以發現治愈人類一切病痛的長生不老藥的方法而轉移了化學的目标。
雖然這些試圖注定要失敗，但它們仍然揭示了許多化學物質和化學反應。
這些東西後來被傳到西歐人那裡，主要是從中國和穆斯林世界傳去的。
那時以前，希臘人已提出一種理論體系，該體系認為有四種基本元素——土、火、氣、水，它們以循環的方式依次轉化18世紀期間，大部分注意力集中在燃一燒問題上——物質燃一燒時會發生些什麼呢？由于物質消失在煙和火焰中、留下了灰燼，人們斷定，無論如何，在燃一燒過程中有某種東西釋放出來。
這種東西長期被稱為硫，并被賦予燃素即火的要素的名稱。
在對氣體的研究揭示出空氣是一種較向來所想象的要複雜得多的物質以前，這觀念一直支配着化學思想。
科學家們被吸引到氣體問題上，是由于礦井和沼澤中存在着能用氣泡加以收集并能燃一燒的易燃空氣。
早在1755年，一愛一丁堡的約瑟夫·布萊克就通過加熱石灰石而成功地分離出二氧化碳。
然後，1781年，亨利·卡文迪什證明水是由兩份氫和一份氧組成。
接着，約瑟夫·普裡斯特利（1733－1804年）又取得重要進展；他分離出氧，并證明正是氧元素在燃一燒和呼吸中被消耗。
他還進一步證明，在日光下，綠色植物從它們吸收的二氧化碳中分解出氧。
從而，他解決了由産氧的植物與産二氧化碳的動物的平衡引起的碳循環的問題。
從氣體研究工作中引出完備結論的是傑出的化學家安托萬·洛朗·拉瓦錫（1743-1794年），他在法國革命期間犧牲于斷頭台。
拉瓦錫的典型的氧化實驗非常簡單。
他将汞放在一個裝有空氣的密封罐子裡加熱，發現他得到了氧化汞，并發現空氣的量減少了五分之一，亦即失去了空氣中氧的成分。
然後，拉瓦錫加熱氧化汞，再一次獲得汞加氧。
他極仔細地稱其所有物質的重量，發現每道步驟後失去或獲得的重量等于燃一燒過程中增加或減去的氧的重量。
因而，他能摒棄傳統的燃索說，用其著名的平衡原理來取代。
我們可以規定這樣一個無可否認的原理：在技術和自然界的全部活動中，沒有什麼東西被創造出來；在實驗以前和實驗以後，存在着同樣分量的物質；種種元素的質量和分量正好依然如故；除了這些元素的結合方面的變化和改變以外，沒産生什麼東西。
這樣，拉瓦錫使化學先前的所有混亂現象變為一條元素結合定律。
他在自己于1789年出版的教科書《化學大綱》中，提一供了至今仍被使用的全新的術語。
拉瓦錫将化學安置在堅固的科學基礎上，因此，他的後繼者知道了他們正在做什麼、正在朝哪裡進發。
在拉瓦錫的後繼者當中，傑出人物要數約翰·道爾頓（1766-1844年）和瑞典化學家喬恩斯.雅各布.貝采利烏斯（1779-1848年）。
道爾頓正式提出了有關物質的原子論（氧原子與氫原子結合而形成水)貝采利烏斯通過把電流應用于化合物、将它們電解（金屬移向一陰一極，非金屬移向一陽一極），分離出許多新元素。
貝采利烏斯還将近代符号系統引入化學，從而極大地促進了化學工作。
他利用諸元素的拉丁名字的第一個字母或前兩個字母作為元素的符号。
19世紀的另一重要進步是出現了有機化學。
原來，化學家們認為有機化合物——由生物産生的碳氫化合物——是由一種"生命力"以某種方式控制的。
但是，随着化學家們發現有機化合物能用合成法合成，這一看法被抛棄了。
1828年，弗裡德裡希·維勒取得了第一個成功，合成了見于尿中的有機物質尿素。
他沒有借助于腎，是通過普通的化學方法從無機化合物中獲得尿素。
他的朋友賈斯特斯·馮·李比希（1803-1873年）做了非常寶貴的工作，他證明植物從土壤中攝取的養料是由氮、磷酸鹽和鹽組成的。
因而，他能制備出他曾用來使一塊荒地肥沃并成為多産的園圃的化合物，為大規模的肥料工業的發展掃清了道路。
對工業的另一重要貢獻由英國化學家威廉·亨利·珀金（1838－1907年）作出。
1856年，他在尋找奎甯的代用品時，偶然發現了第一種人造苯胺染料——品紅。
他的發現在英國受到忽視；在英國，化學仍僅僅是少數人的業餘消遣，化學行業以"注重實際"而自豪。
然而，德國工業界較關心科學的廠長們看出，珀金的發現能為氣體工業一向作為廢品的煤焦油提一供一條寶貴的出路。
由于他們資助這項研究，許多合成染料給制造出來，提一供了巨大的利潤。
到第一次世界大戰時，德國人已擁有世界上最先進的化學工業，實際壟斷了合成染料的生産。
對工業來說，同樣重要的是法國傑出的化學家路易·巴斯德（1822-1895年）的工作。
他在裡爾大學工作期間，當地酒廠老闆曾紛紛向他請求幫助，因為他們在從甜菜中提取乙醇時遇到了麻煩——果漿往往莫名其妙地變壞了。
巴斯德沒有找到化學上的解釋，就用顯微鏡檢查麥芽漿，發現上面滿是奇怪的、伸長的生長物，而未受損害的麥芽漿上則是圓的小球。
通過實驗室證明，他指出了如何才能控制這些有害的生長物、阻止它們妨礙發酵。
由于這一經曆，他做了進一步的實驗，使他能駁斥傳統的生物自然發生說，提出現在公認的生源論——生物隻能通過生物的繁殖産生——來取代。
為了證實生源論，他指出，通過排除空氣中看不見的微生物，能夠使肉一體物質和植物一性一物質不腐敗。
這一點後來成為大規模的罐頭食品制造工業的基礎。
1865年，巴斯德接受了一個更艱巨的任務。
法國蒸蒸日上的絲綢工業由于蠶的一種神秘的疾病而正遭到毀滅的威脅。
當巴斯德開始調查研究時，他并不知道蠶是什麼東西，也不知道一條醜陋的一毛一蟲以後會變成一隻美麗的蛾。
但是，經過一段時期的深入細緻的探究，他發現疾病是由生活、成長在蠶體内的一種微生物引起的。
他很快找到了治療辦法，絲綢工業得救了。
巴斯德接着為家畜的炭疽病、特别驚人的是為人的狂犬病制備血清。
此外，由于他的疾病病菌說的普及，人們采取了衛生預防措施，使有可能控制由來已久的災禍——傷寒、白喉、霍亂、鼠疫和瘧疾。
這些醫學上的進步産生了深遠的影響，首先是在歐洲，然後是在全世界，導緻人口迅速增長。
五、生物學革命，1850-1914年 正如牛頓因發現支配宇宙中的物體的定律而統治17世紀的科學那樣，查爾斯·達爾文（1809-1882年）因發現支配人類本身進化的規律而統治19世紀的科學。
然而，進化的思想對達爾文來說，決不是新的：在他以前，這思想已被提出并應用于科學的各領域。
讓·德·拉馬克（1744－1829年）較早時候就已向一種傳統的觀念挑戰；這種觀念認為，一度被創造出來、此後一直存在下去的物種具有不可改變的穩定一性一。
拉馬克想象有一種從蠕蟲到人類的全面進化，并試圖用獲得一性一理論來解釋這一進化過程。
馬由于需要迅跑而獲得敏捷的腿，長頸鹿由于需要吃高處的樹枝而獲得長脖子。
任何這類身一體上的變化通過遺傳過程被傳下去，成為下一代的起點。
拉馬克以後，還有查爾斯·賴統地出版了有名的《地質學原理，三卷（1830-1833年），普及了有關地球表面的形成的"均變論"或漸變論。
以往，人們一向認為地球表面是由過去的災變如火山、地震和洪水等造成的。
存在于高山地區的海貝被簡便地認為是挪亞時的洪水留下的。
相反，賴爾認為，現在的地球表面是億萬年間諸如冰蝕、風和水的侵蝕、冰凍和融化之類的地質力量活動的産物。
當時，進化的思想不但在自然科學中，而且在社會科學中也是突出的。
從19世紀40年代起，卡爾·馬克思就寫道，所有社會制度都處于不斷的變化過程中。
自人類有史以來，一種社會已讓位于另一種社會——原始的部落制讓位于古代的奴隸制、奴隸制讓位封建農奴制、農奴制讓位于現代資本主義制度，所以，他滿懷信心地預言，資本主義制度将讓位于未來的社會主義制度。
那時，有影響得多的是赫伯特·斯賓塞（1820-1903年）提出的包括一切的進化學說。
他将其學說應用于所有的事物，包括物質的、生物學的、文化的和社會的。
斯賓塞在1857年發表的《進步：其規律及原因》一書中寫道，"無論是在社會的發展中還是在政治、制造業、商業、語言、文學、科學及藝術的發展中，這種由簡單經過連續的變異而進入複雜的同樣的進化始終保持着。
" 這就是達爾文創立其劃時代的理論時的環境。
達爾文出生于一個在他以前已有兩代人顯露科學才能機他起又有兩代人顯露科學才能）的家庭。
他上劍橋大學時，将時間更多地不是用在學習上，而是花費在收集和研究動物及昆蟲方面。
有位教授認識到他的潛力，推薦他到政一府的即将開始環球科學考察的"比格爾号"船上當不拿薪水的博物學家。
這次遠航從1830年持續到1836年；遠航期間，達爾文對在個别物種身上觀察到的許多變異印象極深。
例如，在與世隔絕的加拉帕戈斯群島上，他發現了一些顯然是起源于在大一陸的祖先但不知怎麼地已漸漸變得不同的物種。
這一點粉碎了古老的物種不變論，但是，變異是怎麼發生以及為什麼會發生的問題仍未得到解答。
考察回來的兩年後，他認托馬斯·馬爾薩斯寫的一本書中得到了啟示；馬爾薩斯在那本書中提出了一種理論：如果不消除過剩的人口，人口要比食物增長得快。
1838年10月，我為了消遣而偶然讀到了馬爾薩斯的人口論，而我由于長期不斷觀察動植物的習慣，對這種到處都在進行看的生存鬥争，思想上早就容易接受，現在讀了這本書立刻使我想起，在這些情況下，有利的變異常常容易保存，而不利的變異就常常容易消滅。
它的結果就會形成新的物種。
這樣我終于得到一個能夠說明進化作用的學說了。
達爾文以其通常的謹慎和不辭勞苦的細心發展這一學說。
1839年，他開始拟草稿；3年後，它仍僅僅是一份用鉛筆寫成的35頁的提綱。
到1844年，他已将它擴展成230頁的論文。
那年，他給一位朋友寫信說： ……我己閱讀了大量的農藝和園藝方面的書，從未停止過搜集事實。
終于來了一點光明，我幾乎确信（和我開始對的看法完全相反）物種并不是（這就象供認一件謀殺罪似的）永遠不變的。
上帝不讓我相信拉馬克的一個"進步的趨向"、"源于動物的緩慢