哈喽,科学大咖——轻松幽默、文理皆宜的科技简史

读者也许觉得,这理论是错的,没啥意义。还是那个说法,只要是进步的理论,那就是有意义的理论。科学的进步不是一蹴而就的,而是循序渐进的。亚里士多德的理论是错的,托勒密的理论是错的,盖仑的理论是错的,难道没用吗?扎比尔的二元素说已经摆脱了亚里士多德四元素说的束缚,这就是进步。
扎比尔之后还有阿尔·拉兹。阿尔·拉兹是一名医生,平时看病开药挺忙,但他还是抽出宝贵时间来炼金。他写了一本书叫做《秘密的秘密》,一看书名就知道这是一本不同寻常的书,里面记载了大量巫术和民间鬼怪传说,简直就是阿拉伯版《聊斋志异》。受中国炼丹术的影响,拉兹开始尝试着把炼金术引入医学。他在扎比尔“二元素”基础上加上了“盐”,因此成了三元素。拉兹的“三元素”此时仅限于金属,他仍然是同意亚里士多德四元素说的。

中世纪的欧洲炼金术一直处于地下活动,炼金术士们互相之间不交流,有了新发现藏着掖着,生怕被别人偷学了去,即便需要记录,也用复杂的符号、特殊的隐语来书写,当时人们把这种语言称为“鸟的语言”。“鸟语”大概是从这里来的。这些原因造成了欧洲炼金术发展比较缓慢。12世纪到13世纪的十字军东征把大量的阿拉伯书籍带回了欧洲,阿拉伯先进的炼金术跟随这些书籍一起进入了欧洲,欧洲掀起了翻译潮,炼金书籍更是被一些人当成了宝贝。
中世纪后期欧洲不少有识之士都或多或少研究了炼金术,托马斯·阿奎那同意炼金的理论,罗吉尔·培根本身就是个炼金术士,帕拉塞尔苏斯则沿着阿尔·拉兹的道路,把炼金术引入了医学,用无机物、矿石炼制药物,被西方称为“医药化学之父”。严格来说,医药化学的鼻祖应该追溯到中国古代前仆后继的炼丹道士们,更不应该忘了那些为验证药性而牺牲的皇帝们。
帕拉塞尔苏斯反对亚里士多德的四元素说,他把阿尔·拉兹的三元素说从金属扩展到了所有物质,也就是说所有物质都由盐、硫、汞三元素组成,不同的组成比例使物质的特性不同,盐的特性是不燃烧不挥发,硫的特性是可燃,汞的特性是可熔可挥发。注意,这里的“盐”、“硫”、“汞”只是一个元素代称,和我们今天的意思不一样。用这个理论解释燃烧现象很直观,物体燃烧的是硫,散发的烟气是汞,剩下的灰是盐。
帕拉塞尔苏斯的三元素说比亚里士多德的四元素说更明了易懂,更接近实际,所以在之后很长时间占据了炼金术理论的主要地位。
帕拉塞尔苏斯还有一个贡献就是把炼金术平凡化,他认为冶金工匠冶炼铜铁这是炼金术,药剂师用动物、植物熬制药物这也是炼金术,厨师把活蹦乱跳的鸡鸭鱼肉做成香喷喷的菜肴这还是炼金术,炼金术并不神秘,更不是邪门歪道,是和生活息息相关的。
从古代起,炼金术都不被人当成正当职业,类似今天的传销组织,如果谁家孩子去炼金了,那这一家算是完了,邻居们指指点点不说,还经常有官府衙门请去喝茶。是帕拉塞尔苏斯让炼金术走向了正轨。可惜,帕拉塞尔苏斯生前没有被当成一个正常人,他把自己喝成醉鬼,常年生活在醉生梦死中,所有的成绩都是在死后被人发现的。
楼主 鲁西狂人  发布于 2021-06-29 10:52:44 +0800 CST  
1597年,德国医生李巴维写成《炼金术》(Alchemia)一书,集中梳理了炼金术在冶金、制药上的应用,勾勒出了“化学”这一学科的轮廓,这本《炼金术》被称作历史上第一本化学教科书。17世纪初,自称“火术哲学家”的海尔蒙特提出了“气体”概念,并对气体进行了分类。海尔蒙特反对四元素说,也反对三元素说,他用著名的“柳树实验”说明植物是由水元素构成的。神奇的是,有着科学精神的海尔蒙特竟然声称自己用水银炼成了金子。也许海尔蒙特是在努力推销自己,提高自己的知名度,今天来看他只可能是在吹牛。
把化学从炼金术中剥离出来、确立成为一门科学的,要归功于富二代波义耳。
波义耳的父亲是爱尔兰南部科克郡的首富,拥有大量的田产和庄园,儿子女儿一大堆,波义耳在1627年出生,排行第十四。小时候的波义耳对大自然很好奇,总有一大堆“为什么”,家里来了客人,必然会被波义耳缠着问这问那。波义耳8岁时与哥哥法兰克一起进入伦敦的贵族学校伊顿公学学习,两人各有一个仆人伴读。两个仆人一方面伺候两位公子哥的生活,一方面监督两人的学习。两位仆人曾经给家里打小报告说,两位公子哥各自有个嗜好,法兰克嗜好赌博,波义耳嗜好读书。
波义耳在伊顿公学学 后,父亲又送他到欧洲大陆游学,并派一名家庭教师和一名仆人陪同。从1639年到1644年的五年间,波义耳先后在法国、瑞士、意大利学习。1640年,英国爆发了资产阶级革命,波义耳的家庭也卷入了战争,他的父亲和哥哥们加入了王党军,与议会军开战。波义耳父亲在1644年的一次战役中受伤而死,家庭的变故让波义耳不得不结束欧洲的游学,返回了战乱中的英国。
处理完丧事,波义耳分得了一大笔财产,他暂时寄居在伦敦的姐姐莱涅拉夫人家中。莱涅拉夫人非常好客,当时有一些名流住在她家里避难。这些名流们也分成了王党派和议会派进行争论,外面炮火连天,里面嘴炮连天。除了谈论政治,这些名流还谈文学谈艺术谈科学,年轻的波义耳是其中的一个聆听者。在这里,波义耳认识了科学教育家哈特利伯,哈特利伯介绍波义耳加入了不谈政治不谈文学不谈艺术专门讨论科学的定期聚会。波义耳把这个松散的茶话会一样的组织称为“无形学院”,此时波义耳才18岁。
楼主 鲁西狂人  发布于 2021-06-30 11:59:46 +0800 CST  


波义耳
楼主 鲁西狂人  发布于 2021-06-30 12:00:46 +0800 CST  
1646年,议会军首领克伦威尔攻占了王党派的大本营牛津,逼近伦敦。由于时局动荡,波义耳离开伦敦,来到了英格兰南部多赛特郡,住在了父亲留给他的庄园中。波义耳此时还没有当科学家的想法,他想当一名作家,阅读了大量文学作品。不过波义耳身体欠佳,他和笛卡尔、帕斯卡的身世很相似,从小母亲去世,从小也是体弱多病,而且有点口吃。有一次生病,医生开错了药,差点把这位伟大的科学家给药死。从此以后,波义耳讳疾忌医,有病也不找医生看,他自己学医自己开药方,这一点又和笛卡尔一样。所以,波义耳在读文学作品的同时,他还翻阅了帕拉塞尔苏斯、李巴维、海尔蒙特的书,尤其海尔蒙特的思想对波义耳影响很大。波义耳在欧洲大陆游学期间读过伽利略、笛卡尔的著作,但他更崇拜培根以实验为基础的科学归纳法,曾反复研读《新工具》。波义耳不缺钱,他也想和帕拉塞尔苏斯、海尔蒙特一样,建设一个实验室自己制药。
1650年左右,波义耳的实验室在庄园建立,波义耳自己开始炼金,主要是燃烧实验和金属的溶解与转换。波义耳这时发现,自己对炼金实验是无比的热爱,这才是真正的兴趣所在!波义耳的作家梦早已抛到九霄云外,那些文学作品恐怕已经垫桌脚了。
一次实验中,波义耳把浓盐酸溅到了女仆摆在桌子上的紫罗兰上,波义耳把紫罗兰用水冲了冲,又插回花瓶里了。过了一会儿,波义耳偶然看了紫罗兰一眼,突然发现紫罗兰变成了鲜红色。有着科学敏感性的波义耳立刻觉得这事情不寻常,他让女仆摘来一大堆紫罗兰,用各种酸性溶液浸泡,发现都可以使紫罗兰变红。接下来,波义耳不但把自己家的紫罗兰摘光光,邻居家的紫罗兰也遭了殃,波义耳把紫罗兰的浸出液收集起来,用它来检验溶液酸性,非常简单方便。酸性解决了,溶液碱性怎样检测呢?好了,不但是紫罗兰了,周围的花草树木全被扒秃噜皮,甚至根茎也不放过,波义耳对其一一进行酸碱实验。波义耳最后发现,在石蕊地衣中提取的浸液变色最为明显,遇酸变红,遇碱变蓝。波义耳把纸条用石蕊浸液浸透,然后烤干,制成了石蕊试纸,以此来检测溶液酸碱度。
石蕊试纸是今天化学实验中必不可少的工具,研制石蕊试纸是波义耳运用培根科学归纳法的成功案例。
波义耳在远离战乱的多赛特郡住了八年,大部分时间是在做炼金实验,波义耳通过实验逐渐认可了海尔蒙特的观点,认识到什么“四元素”、“三元素”都是错的!
楼主 鲁西狂人  发布于 2021-07-01 15:26:10 +0800 CST  
@ty_135837990 2021-07-01 15:44:13
挺 喜欢科学史的,楼主出书了吗?有卖吗?想买个给儿子
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没有出书,现在出版社不喜欢这样类型的,哈哈
楼主 鲁西狂人  发布于 2021-07-02 14:54:32 +0800 CST  
@ty_135837990 2021-07-01 15:55:39
炼金这件事,后来有了升级版,就是水银变黄金,用什么粒子轰,
现在又有更升级版,就是虚拟货币,,,么么哒
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对,现代炼金术!
楼主 鲁西狂人  发布于 2021-07-02 14:55:19 +0800 CST  
@ty_135837990 2021-07-01 15:58:18
化学中的求道,,,,
儿子初中毕业了,读高中,
有个选考的问题,
想要学医,选化学跑不了~~~如何提高他学化学的兴趣???
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生物恐怕也得选吧
楼主 鲁西狂人  发布于 2021-07-02 14:56:02 +0800 CST  
@花花舞台多缤纷B 2021-07-01 22:50:06
熟知科技成果诞生的过程,对孩子,特别是对从事科技创造的人来说,比知道结果,更重要。
比如,若知道门捷列夫的元素周期表产生的过程,牛顿、莱布尼兹等创造微积分的经历,就能使科技创造者正确对待科技创造过程中遭遇的障碍与挫折,并启发、指引从事科技创造的人,避开陷阱与弯路,更顺利的进行科技创造。
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感谢兄台的支持!
楼主 鲁西狂人  发布于 2021-07-02 14:56:25 +0800 CST  
@板桥渔翁 2021-07-02 10:18:34
原子这个概念,是理解哲学和科学的一个非常好的例子。
希腊时期的原子概念属于哲学,因为这个概念属于纯思辨,并无任何说的过去的实证。比如他说物质是由有限的原子组合而成,有限的原子都有哪些?没有!什么物质由什么原子构成?没有。所以它只能算是思辨,就是哲学吧。
但是假如原子概念由波义耳再次提出,就是科学了。他可能发现了氧气和碳,甚至计算出存在二氧化碳。别看他只知道了这三样,化学这门已经属于科学......
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多谢兄台一直以来的支持!
楼主 鲁西狂人  发布于 2021-07-02 14:56:50 +0800 CST  
1648年,英国内战基本结束;1649年,查理一世被送上了断头台;1653年,克伦威尔实行独裁统治,英国政局表面上趋于稳定。克伦威尔任命科学活动家威尔金斯担任牛津大学瓦当学院的院长。威尔金斯曾在伦敦组织了一个科学团体,自称“哲学学会”,威尔金斯前往牛津后,在牛津又建立了分部。波义耳度过了寂寞单调的八年,无比怀念当年无形学院那种探讨科学的氛围,一群朋友聊聊科学,偶尔插科打诨讲个段子,在愉快中获得灵感,多么美好。所以,波义耳于1654年迁往了牛津,加入了威尔金斯的科学俱乐部。
波义耳很快在牛津建设起自己的私人实验室,但他体弱多病,频繁的实验让他体力不支,几次晕倒在实验台旁边。这样下去不是办法,波义耳考虑招聘几名助手。威尔金斯手下一位没有工资的助手非常喜爱波义耳的豪华实验室,听说招聘助手立刻跑来应聘。波义耳不好挖人家威尔金斯的墙脚,没有答应。这位助手没有放弃,三番五次地跑来磨,甚至请求波义耳只管饭就行。威尔金斯知道这情况后,开玩笑地对波义耳说:“你们波义耳家管他饭吧,我想管也管不成了。”波义耳这才收留了这位助手。
这位助手便是罗伯特·胡克。
胡克是一位优秀的实验家,尤其擅长研制仪器设备。波义耳聘请胡克当助手,实在是如虎添翼。
就在波义耳迁居牛津、聘请助手这一年,德国马德堡市长格里克进行了著名的半球实验。格里克在全市市民的观看下,让助手把两个铜质半球灌满水,垫上橡胶圈合在一起,格里克用他发明的抽气泵抽走中间的水,这样铜球里面就是真空了。格里克让市民们来试试能不能拉开,有些四肢发达的壮汉上来,使出吃奶的劲儿也拉不开。格里克令人牵来了八匹马,一边分四匹,套上缰绳,用钩子挂住铜球。马夫用鞭子抽打着马用力拉,两个半球仍纹丝不动。格里克又加上了八匹马,在一声巨响声中,半球拉开了!
这位爱好科学的市长用事实证明了大气压的强大威力,马德堡半球实验也让这位市长青史留名。
楼主 鲁西狂人  发布于 2021-07-02 14:57:45 +0800 CST  


马德堡半球实验
楼主 鲁西狂人  发布于 2021-07-02 15:12:04 +0800 CST  
@autud 2021-07-03 09:20:06
真可以出本书,配些图
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嗯嗯,我计划写到工业革命,然后全文修订一下,看看有没有出版的可能。感谢兄台的支持!
楼主 鲁西狂人  发布于 2021-07-03 19:40:19 +0800 CST  
@mogule2017 2021-07-03 10:10:36
胡克出现,牛顿就快了
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是啊,快了
楼主 鲁西狂人  发布于 2021-07-03 19:40:53 +0800 CST  
@mogule2017 2021-07-03 10:15:37
看看科学牛人的轨迹,我对儿子说为何读书,简单,“满足自己对自然的好奇心”,还对儿子说好奇心是人类前进最重要最伟大的动力,确实如此啊,让牛人们孜孜不倦的不就是好奇心吗
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是啊是啊
楼主 鲁西狂人  发布于 2021-07-03 19:41:17 +0800 CST  
得知消息的波义耳也想拥有一台格里克那样的抽气泵。废话不说,说干就干,波义耳带领他的团队立刻投入研制工作。波义耳不擅长制造仪器,抽气泵的研制一度停滞,波义耳有点气馁了,但胡克最终给做出来了,令波义耳佩服至极。惠更斯访问英国时,波义耳很自豪地展示了这个发明,惠更斯不甘人后,回国自己也造了一个。
波义耳运用抽气泵进行了大量的气体实验,证明密闭容器中的定量气体在恒温下压强和体积成反比。15年后,法国物理学家马略特独立发现了这一规律。这便是气体三大定律之首的“波义耳——马略特定律”。
波义耳在发表这一定律时,特别提到了胡克,波义耳说:“我只是想出来了理论,实验都是胡克帮我做的,这里面有他很大的功劳。”
1661年,化学史上划时代的巨著——《怀疑的化学家》出版,作者正是波义耳,时年34岁。
波义耳模仿伽利略的手法,《怀疑的化学家》用对话题材写成,波义耳借用“怀疑的化学家”的嘴,对亚里士多德的四元素说和帕拉塞尔苏斯的三元素说提出了质疑和抨击,他认为自然界的元素远远不止这么几种,应该还有很多,他给出了元素的基本定义,即原始的、简单的、没有混杂的物质,是化合物的基本成分。波义耳认为,自然界是由不可分割的微粒组成,微粒形成粒子团,粒子团具有物质特有的性质。这个观点已经非常接近今天的“分子”概念。但波义耳认为火也是微粒组成的,植物燃烧,植物中的火微粒散失到空气中了,剩下一堆灰;金属燃烧,则吸收了火微粒,因此金属增重了。这便是“火微粒说”。曾跟随波义耳研究燃烧现象的德国化学家贝歇尔用三种土质来解释燃烧。贝歇尔的学生、德国化学家施塔尔则在老师学说基础上提出了“燃素说”,其理论与“火微粒说”差不许多。“火微粒说”和“燃素说”都是错误的理论,但恰恰是这错误的理论,使得化学从炼金术中解放了出来,不再受亚里士多德和帕拉塞尔苏斯两人理论的束缚。
波义耳把分析法和定量法引入化学实验,这给以后的科学家进行化学研究做了好的表率。波义耳主张,进行实验要把每一步都要写清楚,以便同行能够重复实验。这就是科学实验的一个极重要原则——可重复原则。你通过实验得出了一个结果,别人能通过你的实验也要得出同样的结果,不然的话实验就没有意义。不仅化学,其他自然学科也要遵守这个原则。举个例子,1969年美国物理学家约瑟夫·韦伯声称探测到了引力波,引起了世界轰动,各地的科学家制造了无数类似的韦伯探测器,几年下来,并没有人探测到引力波,韦伯因此被称作了大骗子。
楼主 鲁西狂人  发布于 2021-07-03 19:42:48 +0800 CST  
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楼主 鲁西狂人  发布于 2021-07-04 15:19:54 +0800 CST  
又来了!
楼主 鲁西狂人  发布于 2021-07-04 15:20:04 +0800 CST  
克伦威尔独裁期间,伦敦的学术活动几乎销声匿迹。1658年,克伦威尔病逝,1660年,曾经被威廉·哈维照顾的那位王子查理二世复辟,登上了英国王位。这个前半生颠沛流离的王子性情温和,登基之后实行了较开明的政治制度,伦敦的学术活动逐渐频繁起来。伦敦的哲学学会在建筑师雷恩的提议下重新成立,威尔金斯被推选为 ,身在牛津的波义耳也是成员之一。1662年,查理二世正式批准成立“以促进自然知识为宗旨的皇家学会”,威尔金斯、雷恩、波义耳、胡克等人成为第一批会员。查理二世仰慕波义耳的大名,专门赠予他一座庄园。
楼主 鲁西狂人  发布于 2021-07-04 15:20:33 +0800 CST  


英国皇家学会(油画)
楼主 鲁西狂人  发布于 2021-07-04 15:21:18 +0800 CST  
1668年,波义耳的姐夫去世,波义耳从牛津迁到伦敦,又一次住在了姐姐莱涅拉夫人家中,并在姐姐家后院建起了实验室。
波义耳虽然继承了父亲的巨额遗产,但他一生生活简朴,从不铺张浪费,在科学研究上却又不惜重金建设实验室,甚至买黄金、钻石来进行实验。和笛卡尔、惠更斯等人一样,波义耳终身未娶,他把一生奉献给了科学事业。
1671年,波义耳中风,很久才治愈。1680年,皇家学会推举波义耳担任会长,波义耳讨厌那些繁文缛节,以体弱多病为由拒绝了。1691年,波义耳相依为命的姐姐莱涅拉夫人去世,仅7天后,波义耳伤心过度而逝世。波义耳是虔诚的基督教徒,他把遗产的一部分赠予了教会,设立“波义耳讲座”专门宣讲教义,另外一部分赠给了哥哥法兰克,一部分赠予了科学基金会。
波义耳认为数学只涉及自然界的数和形,物理只研究运动问题,生物学只是描述性的学科,只有化学是在关注物质世界的基本构成,所以,化学是揭开自然奥秘的关键!波义耳在《怀疑的化学家》中写道:“化学绝不是医学或药学的婢女,也不应甘当工艺和冶金的奴仆,化学本身作为自然科学中的一个独立部分,是探索宇宙奥秘的一个方面。化学,必须是为真理而追求真理的化学!”
中国科学史教授吴国盛在《科学的历程》中写道:“从波义耳开始,化学被看成一门理论科学。”
波义耳成功把化学确立成为一门科学,使化学走上了独立自主的发展道路,但是,波义耳没有能够奠定近代化学的理论基础。可以说,在化学界,波义耳砸破了一个旧世界,而建设一个新世界的任务只能等到一百年后那位被送上断头台的科学家来完成了。
楼主 鲁西狂人  发布于 2021-07-04 15:21:46 +0800 CST  

楼主:鲁西狂人

字数:183608

发表时间:2021-03-01 00:33:00 +0800 CST

更新时间:2021-07-14 21:24:36 +0800 CST

评论数:3093条评论

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