书城科普读物新课程百科知识-世界著名化学家
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第1章

魏伯阳

魏伯阳(约公元100-170年),中国东汉时期的炼丹家,会稽上虞(今属浙江)人。一说名翱,号伯阳,后人称他“云牙子”。魏伯阳出身缙绅之家,而性好道术。葛洪《神仙传》记其与弟子3人入山炼丹的故事。着《周易参同契》3卷。把《周易》、黄老、炉火三家参照会同而契合为一,为后世道教中丹鼎派所宗。由于化学起源于炼丹术,故此书在世界科技史上具有重要地位。英国人李约瑟称之为“全球第一本这方面的书籍”。着有《周易参同契》。魏伯阳是一位最早留有着作的炼丹家。

《周易参同契》中记录的关于炼丹的化学知识和观察到的化学事实主要有:

(1)水银容易挥发,也容易跟硫黄相化合。《周易参同契》里记载:河上姹女,灵而最神,得火则飞,不见埃尘。…将欲制之,黄芽为根。”此处“河上姹女”指水银(汞),“黄芽”指硫黄。意思是汞易挥发并能跟硫化合成不易挥发的硫化汞,汞便被硫制服住了。

(2)氧化铅能被炭还原成铅。《周易参同契》中有“胡粉投火中,色坏还为铅”之句。“胡粉”是碱式碳酸铅,在火中先分解成氧化铅,然后被还原成金属铅。

(3)几种不同的金属可以组成合金。《周易参同契》中记载的“故铅外黑,内怀金华”就是指汞和铅成合金之意。

(4)从汞矿石可以制得红色的硫化汞。《周易参同契》记为“采之类白,造之则朱”。

(5)黄金很不容易氧化。书中描写道:“金入于猛火,色不夺精光”。

(6)物质起化学作用时的比例很重要。书中指出:“若——分剂参差,失其纪纲,——愈见乖张”。

然而,由于当时炼丹术已经和道教相结合,披上一层神秘的宗教外衣,所以《周易参同契》中还有很多神秘荒诞和隐秘莫测的内容。

葛洪

葛洪,丹阳句容县(今江苏省句容县)人,字稚川,号抱朴子,人称“葛仙翁”。约生于晋太康四年(公元283年),卒于东晋兴宁元年(公元363年)。晚年,他隐居在广东罗浮山中,既炼丹、采药,又从事着述,直到去世。他的着作,约有五百三十卷。不过,大多已经散佚,流传至今的,主要有《抱朴子》和《肘后救卒方》。《抱朴子》是一部综合性的着作,分内篇二十卷,外篇五十卷。内篇说的是神仙方药,鬼怪变化,养生延年,禳邪却病等事,属于道教的着作。但其中《金丹》《仙药》《黄白》等部分是总结我国古代炼丹术的名篇;外篇说的是人间得失,世道好坏等事。其中《钧世》《尚博》《辞义》等篇,是着名的文论着作。《肘后救卒方》简称《肘后方》,是他在广东编着的一部简便实用的方书。收录的方药大部分行之有效,采药容易,价钱便宜。而且,篇帙不大,可挂在肘后随行(即今天所说的袖珍本),即使在缺医少药的山村、旅途,也可随时用来救急。所以,受到历代群众的欢迎。葛洪的医学着作,据史籍记载,尚有《金匮药方》一百卷,《神仙服食方》十卷,《服食方》四卷,《玉函煎方》五卷。

葛洪的父亲曾在东吴担任会稽太守。东吴被晋消灭之后,他又作了晋朝的郡陵太守。祖父葛云,也曾做过东吴的大官,以炼丹着名,人称葛仙公。葛仙公的弟子是郑隐,葛洪就是从郑隐处学习了炼丹术。后来葛洪又从师鲍玄,鲍玄见他年轻有为又聪慧上进,就把他女儿嫁给了他,就是着名的女灸法家鲍姑。葛洪一生着书很多,除上述《肘后备急方》《抱扑子》之外,还有《金匮药方》一百卷,《杏仁煎方》一卷,《玉函方》《葛氏单方》等,可惜均已散佚。

葛洪治学讲求学以致用,他敢于对之前的医学家,诸如张仲景、华佗,以及对《黄帝内经》的一些看法提出异议,认为他们的着作篇幅浩繁,一些治法不适于一般群众。在此思想指导下,他作了大量工作,广搜民间简、便、验、廉的治法,多用“率多易得之药,其不获已须买之者,亦皆贱价,草石所在皆有”。这一点,在他的着作中得到了充分的反映。

葛洪一生精于炼丹术,炼丹是化学制药的萌芽。据史书记载,早在公元前4世纪的战国时期,我国就有炼丹方士,秦、汉时,炼丹术得到进一步发展。葛氏总结了秦、汉以前炼丹术的经验,并接触到一些重要的化学原理。他接触的化学药物是比较多的,仅其着作中提到的就有汞、硫、铝丹、雄黄、雌黄等二十多种矿物药,还有很多不纯的无机物,如石胆(碳酸钙)、矾(明矾)、石膏等,对每味药的化学特点、产地、药用价值,进行了解释;并通过长期地观察和实验研究,认识了一些物质变化的规律。

在《抱朴子·内篇》里,我们可以看到,葛洪曾做过汞与丹砂还原变化的实验。他在书中说:“丹砂烧之成水银,积变又还成丹砂”。丹砂,又叫朱砂,就是红色的硫化汞,将它加热后,分解出汞(水银);汞再与硫化合,又生成红色硫化汞。这可能是人类最早用化学合成法制成的产品之一,是炼丹术在化学上的一大成就。葛洪还在实验中发现了多种有医疗价值的化合物或矿物药。至今,中医外科普遍使用的“升丹”、“降丹”,正是葛洪在化学实验中得来的药物。葛洪的炼丹术,后来传到了西欧,也成了制药化学发展的基石。

沈括

沈括,字存中,出生在浙江钱塘(今浙江杭州市)一官僚家庭。他的父亲沈周(字望之)曾在泉州、开封、江宁做过地方官。母亲许氏,是一个有文化教养的妇女。沈括生于宋仁宗天圣九年(1031年),他自幼勤奋好读,在母亲的指导下,十四岁就读完了家中的藏书。后来他跟随父亲到过福建泉州、江苏润州(今镇江)、四川简州(今简阳)和京城开封等地,有机会接触社会,对当时人民的生活和生产情况有所了解,增长了不少见闻,也显示出了超人的才智。他二十四岁开始踏上仕途,最初做海州沭阳县(在今江苏省)主簿,以后历任东海(在今江苏省)、宁国(在今安徽省)、宛丘(今河南省淮阳县)等县县令。三十三岁考中进士,被任命做扬州司理参军,掌管刑讼审讯。三年后,被推荐到京师昭文馆编校书籍。在这里他开始研究天文历算。宋神宗熙宁五年(1072年),兼任提举司天监,职掌观

测天象,推算历书。接着,沈括又担任了史馆检讨,熙宁六年(1073年)做集贤院校理。因职务上的便利条件,他有机会读到了更多的皇家藏书,充实了自己的学识。1075年曾出使辽国,进行边界谈判,次年任翰林学士,权三司使。

宋神宗熙宁二年(1069年),地主阶级革新派的代表王安石被任命做宰相,开始进行大规模的变法运动。沈括积极参与变法运动,受到王安石的信任和器重,担任过管理全国财政的最高长官三司使等许多重要官职。熙宁九年(1076年),王安石变法失败。沈括被诬劾贬官,出知宣州(今安徽省宣城一带)。三年后,为抵御西夏,改知延州(今陕西省延安一带),兼任延路经略安抚使。因守边有功,元丰五年(1082年),升龙图阁直学士。但是不久又遭诬陷,降职做均州(今湖北省均县)团练副使。哲宗元佑二年(1087年),沈括花费十二年心血编修的《天下州县图》完成,被特许亲自到汴京进呈。次年,定居润州(今江苏省镇江东郊)梦溪园,在此安度晚年。

晚年的时候,沈括在梦溪园认真总结自己一生的经历和科学活动,写出了闻名中外的科学巨着《梦溪笔谈》和《忘怀录》等。宋哲宗绍圣二年(1095年)逝世。他一生着作多达几十种,但保存到现在的,除《梦溪笔谈》外,仅有综合性文集《长兴集》和医药着作《良方》等少数几部了。《梦溪笔谈》是中国科学史上的坐标,是沈括一生社会和科学活动的总结,内容极为丰富,包括天文、历法、数学、物理、化学、生物、地理、地质、医学、文学、史学、考古、音乐、艺术等共600余条。其中200来条属于科学技术方面,记载了他的许多发明、发现和真知灼见。

沈括在化学方面取得了很大成就。他在出任延州的时候曾经考察研究漉延境内的石油矿藏和用途。他利用石油不容易完全燃烧而生成炭黑的特点,首先创造了用石油炭黑代替松木炭黑制造烟墨的工艺。他已经注意到石油资源丰富,“生于地中无穷”,还预料到“此物后必不行于世”,这一远见已为今天所验证。另外,“石油”这个名称也是沈括首先使用的,比以前的石漆、石脂水、猛火油、火油、石脑油、石烛等名称都贴切得多。在《梦溪笔谈》中有关“太阴玄精”(石膏晶体)的记载里,沈括根据形状、潮解、解理和加热失水等性能的不同区分出几种晶体,指出它们虽然同名,却并不是一种东西。他还讲到了金属转化的实例,如用硫酸铜溶液把铁变成铜的物理现象。他记述的这些鉴定物质的手段,说明当时人们对物质的研究已经突破单纯表面现象的观察,而开始向物质的内部结构探索进军了。

此外,沈括还是个全才,他不但在科学上取得了辉煌的成绩,而且为保卫北宋的疆土也做出过重要贡献。北宋时期,阶级矛盾和民族矛盾都十分尖锐。辽和西夏贵族统治者经常侵扰中原地区,掳掠人口牲畜,给社会经济带来很大破坏。沈括坚定地站在主战派一边,在熙宁七年(1074年)担任河北西路察访使和军器监长官期间,他攻读兵书,精心研究城防、阵法、兵车、兵器、战略战术等军事问题,编成《修城法式条约》和《边州阵法》等军事着作,把一些先进的科学技术成功地应用在军事科学上。同时,沈括对弓弩甲胄和刀枪等武器的制造也都作过深入研究,为提高兵器和装备的质量做出了一定贡献。

宋应星

宋应星,字长庚,明朝万历十五年(1587年)出生在江西奉新县一个破落的官僚地主家庭。万历四十三年(1615年),他考中举人。崇祯七年(1634年)出任江西分宜县教谕(县学的教官)。在这个时期,他把他长期积累的生产技术等方面知识加以总结整理,编着了《天工开物》一书,在崇祯十年(1637年)刊行。稍后,他又出任福建汀州(今福建省长汀县)推官、亳州(今安徽省亳县)知府,大约在清顺治年间(1661年前后)去世。宋应星一生讲求实学,反对士大夫轻视生产的态度。他对劳动人民怀有深刻的同情,对官府压榨人民深为不满。

除着有《天工开物》外,宋应星还有《卮言十种》《画音归正》《杂色文》《原耗》等着作,多已失传。近年来,在江西省发现了宋应星四篇佚着的明刻本:《野议》《论气》《谈天》和《思怜诗》。《野议》是一部议论时局的政论着作,对明末政治、经济、军事、思想、文化等方面的腐败现象进行了揭露和批判,并且提出了一些改革主张。《思怜诗》包括“思美”诗十首,“怜愚”诗四十二首,反映了作者愤世忧民的感情。《论气》和《谈天》是关于自然科学方面的着作,从这两篇的标题来看,很可能是《卮言十种》中的部分篇章。

宋应星在《天工开物》中详细叙述了各种农作物和工业原料的种类、产地、生产技术和工艺装备,以及一些生产组织经验,既有大量确切的数据,又绘制了一百二十三幅插图。全书分上、中、下三卷,又细分做十八卷。上卷记载了谷物豆麻的栽培和加工方法,蚕丝棉苎的纺织和染色技术,以及制盐、制糖工艺。中卷内容包括砖瓦、陶瓷的制作,车船的建造,金属的铸锻,煤炭、石灰、硫黄、白矾的开采和烧制,以及榨油、造纸方法等。下卷记述金属矿物的开采和冶炼,兵器的制造,颜料、酒曲的生产,以及珠玉的采集加工等。

他的着作都具有非常重要的历史价值和科学价值。如在“五金”卷中,宋应星是世界上第一个科学地论述锌和铜锌合金(黄铜)的科学家。他明确指出,锌是一种新金属,并且首次记载了它的冶炼方法。这是我国古代金属冶炼史上的重要成就之一。使中国在很长一段时间里成为世界上唯一能大规模炼锌的国家。宋应星记载的用金属锌代替锌化合物(炉甘石)炼制黄铜的方法,是人类历史上用铜和锌两种金属直接熔融而得黄铜的最早记录。

尤其值得一提的是,宋应星注意从一般现象中发现本质,在自然科学理论上也取得了一些成就。

例如,《天工开物》中记录了农民培育水稻、大麦新品种的事例,研究了土壤、气候、栽培方法对作物品种变化的影响,又注意到不同品种蚕蛾杂交引起变异的情况,说明通过人为的努力,可以改变动植物的品种特性,得出了“土脉历时代而异,种性随水土而分”的科学见解,把我国古代科学家关于生态变异的认识推进了一步,为人工培育新品种提出了理论根据。

波义耳

波义耳(1627-1691年)是英国着名的化学家和自然哲学家,因研究气体的性质而闻名于世。他用实验论证了空气的物理特性;论证了空气对燃烧、呼吸和声音的传播是必不可少的。他于1661年发表了着名的“波义耳定律”——即在恒温下,气体的体积与压力成反比。他还曾提出了区分酸、碱物质的方法,是应用化学指示剂的开端。名着《怀疑派化学家》是波义耳一生中做出的最大贡献,在这本书里,他抨击了帕拉采尔苏斯的“盐、硫、汞”三要素和亚里士多德的“土、气、火、水”四元素学说。他认为,物质是由微粒构成的,而物质的不同是由基本微粒的位置、数目、运动不同造成的。波义耳是近代化学元素理论的先驱。

罗伯特·波义耳于1627年1月25日出生在爱尔兰西南部利兹莫城的一个贵族家庭里,他的父亲理查德·波义耳是当地首屈一指的富翁和爱尔兰首府科克群的伯爵,罗伯特是家中14个儿女中最小的一个。罗伯特在童年时并不显得特别聪明,他喜欢安静,说话还有点口吃。没有什么游戏可以使他着迷,但他却酷爱读书,经常书不离手。父亲很疼惜这个孩子,专门为他请来最好的家庭教师。他在8岁那年被送到伊顿公学学习。在伊顿,罗伯特完全沉浸在了各种各样的书本中,他特别喜欢看古典的、历史的、传奇的故事和诗歌。在这些书本的影响下,他变得想象丰富、思想活跃、爱提问题,记忆力也非常出众,很快他就成为伊顿的优秀生,老师们非常喜欢这个勤奋读书的学生。1641年,在家庭教师的陪同下,罗伯特和哥哥们一起游历了欧洲。其间,即使是在马背上,罗伯特也不停止读书。在这段时间内,他读了伽利略的名着《关于两大世界体系的对话》。这本书给他留下了深刻的印象,20年后,他的名着《怀疑派化学家》就是模仿这部书的格式写的。波义耳决心像伽利略那样,不迷信权威,勇于开创科学实验的道路。长大后,他成为一名知识渊博的人,接着他就投入到自己喜欢的科学研究中去了。

因为取得的重大成就,波义耳的名声盛极一时。权贵们觉着,同“英国科学界的明星”哪怕谈几分钟的话,也是十分光荣的,所以他经常应邀入宫。他受到人们的广泛尊敬,甚至被皇室任命为东印度公司经理。然而,这并不能影响波义耳的研究工作。因为身体健康状况的不断恶化,他不得不抓紧一切时间进行研究工作。

波义耳于1680年当选为英国皇家学会会长,这几乎是科学家的最高荣誉,可波义耳却毫不犹豫地拒绝了。“是什么原因让您拒绝呢?”有人不解地问。波义耳回答:“您不觉得,就职那一套宣誓仪式,是浪费时间吗?”波义耳整天沾满了烟和煤火,完全沉浸在自己的实验室中,即使最后身体状况恶化到不允许他这样拼命工作了,他依然置身于工作室内的书信中,研究了许多哲学问题。