著:唐啟軒

十七世紀,被稱為是天才的世紀。當時除了被稱為天才的世紀以外,還有一件很重要的事情,便是歷史淵遠流長的鍊金術,就在此時開始走下坡,直到兩百年後*1才正式離開世界舞台。

要能真正明白鍊金術與現代科學,得先拋棄一些後設的認知,從當代的角度去思考。第一件需要打破的事情,就是對於鍊金術神秘且怪裡怪氣的印象。鍊金術確實是神秘,但其神秘的原因是因為鍊金術如果放到現代的話,其實包含大量的神學、符號學、神秘學、心理學、醫學。如此複雜的系統在外人不瞭解的情況下,自然蒙上一層神秘色彩。但對於當代人來說,鍊金術並非迷信、妖言惑眾,而是一套流傳已久的系統。就跟我們現在認為地球科學、物理學一樣理所當然。換句話說,如果隨便問一個十七世紀的平民,鍊金術士跟醫生誰比較不能相信,搞不好大多數的人會挑穿著當代鳥嘴裝醫生。

當時的科學並不像現在,每一個學門都各自學海無涯,物理學家、化學家、生物學家都只能各自研究各自的領域;反而每一個科學家幾乎的都是多棲在各個領域裡。德國的約翰·約阿希姆·貝歇爾(後文稱貝歇爾)就同時身兼了醫生、探險家、經濟學家、鍊金術士及化學家*2。在如此之多的領域中發展的他,曾經發表過語言書、動植礦物百科,也擔任過大主教的私人醫生和皇帝的經濟顧問,完全是指考一二三類組三冠王的進階版。不僅如此,他還發表過關於賢者之石真實性的演說。

同時貝歇爾主張,物質一般含有三種成分。分別是:存在於固體中,含量越多越硬的「石土」、流動性的物質就會含有的「汞土」、在可燃性物體中,控制燃燒能力的「油土」。這三種土,恰巧對應到了三元素說「鹽」、「汞」、「硫」的特性。物質中可能同時由兩種甚至是三種土所組成,而燃燒正是把油土與其他土分離的分解作用。

貝歇爾的燃燒理論有個仍有的鍊金術共通的老問題,就是用龐大的理論解釋單一的現象,而不適用在各種情形。例如無法解釋燃燒為何需要空氣、以及為何金屬燃燒分離出油土,反而重量增加*3。而且僅停留在觀察並解釋現象,卻沒有實驗及數據的基礎來替理論背書。但這個理論,仍跨出了現代科學的第一步:就是將鍊金術中的神學、符號學等等學門抽離,只留下純然的化學。

同時這個理論,影響了貝歇爾的學生——格奧爾格·恩斯特·史塔爾(後文稱史塔爾)。承前文所述,當時的學門並沒有分得很明確,雖然史塔爾在貝歇爾身旁學習醫學,後來進入了醫學院,甚至成為御醫*4。但史塔爾同時也承襲了貝歇爾的燃燒理論,將原本的油土改成燃素。燃素與油土不同之處,在於燃素是一種比空氣還輕的微粒。這些微粒十分活潑,是構成燃燒的根本,而我們所看到的火焰正是大量微粒聚集的結果*5。

與貝歇爾不同的地方在於,燃素不再只能解釋單一的現象,而是幾乎能解釋所有燃燒時所發生的事。像是燃燒之所以需要空氣,是因為物體無法直接釋放燃素,而是需要有空氣來接收*6。就像轉帳一樣,一定要有另一個人的帳戶來接收你的錢,否則錢是不能轉出的。至於金屬燃燒後為什麼會變重呢?因為剛剛提到燃素是比空氣還輕的微粒,燃素離開金屬後由空氣遞補原本的空隙,所以金屬自然而然就變重了。同時金屬生鏽變重,同樣也是因為燃素緩慢的離開金屬的原因。不僅是如此,金屬的冶煉也可以用木炭中的燃素轉移到了燃燒過的金屬渣,來解釋為什麼金屬渣會變回金屬的樣子。史塔爾甚至推測植物可以吸收燃素,而燃素便會通過食物鏈轉移到動物體內,最終燃素會在自然界中循環,這是為什麼不會有燃素用完而不能燃燒的一天*7。

史塔爾的燃素理論,超越了他的老師貝歇爾。跨出了現代科學的第二步,也就是單一理論能解釋所有類似的狀況,而非單一現象。如此進步的方法與理論,使得當代對史塔爾的燃素說深信不疑,甚至有人稱當時為:燃素時期*8。但這個理論其實存在一個致命的缺陷,就是當時缺少了定量且可重複的實驗。無法精準進行量測時,過大的實驗誤差容易使得燃素說缺乏精準的理論基礎。例如燃素比空氣輕使得金屬在燃燒後被空氣填滿空器變重,這說法在空隙更多的木柴燃燒中反而不適用*9。

雖然後來燃素說被拉瓦節發現的氧化理論給推翻,終結了一段因為錯誤理論使得科學發展滯礙難行的時期*10。但科學史中,燃素說卻不是一無是處,而是扮演著人們剛離開鍊金術,跌跌撞撞地走向現代科學的重要過程。同時也是一個借鏡,提醒著後世科學家,在科學上需要更為小心嚴謹。

*1:在歐洲存在直至19世紀牛頓鍊金手稿

*2:維基百科<貝歇爾>(德文版有提到賢者之石)

*3:維基百科<史塔爾>(史塔爾才有解釋這些)

*4:同*3生平的部分

*5:燃燒本質的各種觀點

*6:燃素並不能自動分解出來,必須藉空氣來吸收燃素

*7:燃素雖然有重量,但是很輕----比空氣還輕(其餘的部分維基也有)

*8:燃素時期

*9:同*7

*10:脫燃素氣體

其他參考資料:鍊金術的前世今生(參考關於鍊金與現代科學差異)