赵东元院士在高山科学经典导读现场
任性的富二代:不爱法律爱化学
1743年8月26日,拉瓦锡出生于法国巴黎。父亲是个著名的律师,因而家里非常富有。五岁时母亲去世,拉瓦锡继承了一大笔遗产。
11岁,拉瓦锡进入了巴黎大学四国学院马扎林学院学习,这是一个云集所有著名数学家、物理学家和画家的贵族学校。
为了让儿子继承父业,1761年,18岁的拉瓦锡在父亲的授意下到巴黎大学法学院学习法律,但此时的拉瓦锡已经开始对科学感兴趣了,在巴黎大学学习期间,他旁听了很多化学相关的课程。在获得法学学士学位后,拉瓦锡便正式开启了自己的科学之旅。
他先是作为地理学家盖塔尔的助手,进行了为期四年的采集法国矿产、绘制第一份法国地图的工作。在考察矿产过程中,他研究了生石膏与熟石膏之间的转变,使用了精密的科学测量的方法,这对拉瓦锡的整个科学生涯影响非常大。由于拉瓦锡是贵族出身,整个考察所需的费用都是拉瓦锡资助的,所以盖塔尔对他非常称赞,说他是一个既有头脑又有人品的人。
1868年,法国科学院决定考察巴黎的水质问题,拉瓦锡便又开始对水进行了一系列的试验。在这些实验中,他证明了水并不是亚里士多德所说的“四元素”之一,因为水还可以分解,而且水是最普通的溶剂,是自然界当中可以主要使用的惰性试剂。
综合自己的实验结果和之前的地质考察,拉瓦锡发表了几篇论文,凭着这几篇论文,25岁的拉瓦锡成为了法兰西科学院院士。
1771年,28岁的拉瓦锡同14岁的玛丽·波尔兹结婚了,波尔兹是一位年轻漂亮同时又很有修养的画家,拉瓦锡著作中的许多插图都是她亲手绘制的。结婚后,她全心全意地支持丈夫的工作,与拉瓦锡之间有一段非常美好的爱情。
上图是大卫的名画,画的就是拉瓦锡与妻子一起工作的场景。但很多出版商不明所以,把这幅画放在了很多名著的封面上,如《红与黑》《羊脂球》《复活》等等。
从炼金术到化学:他超越了牛顿
化学不像物理,能够直观地看到,所以最早期的化学研究完全是在黑暗中摸索。比如空气的组成成分研究,我们看到的空气都是透明的,根本看不出来里面有什么,所以化学里看似最简单的问题,人们也花了300年才真正研究清楚,可以说相当困难。
在拉瓦锡之前,化学还谈不上是一门科学,它更多是一种炼金术,所以那时候的化学往往伴随着欺骗、神秘、幻想、贪婪等等很多东西。
我们知道,近代科学建立在伽利略、牛顿研究的基础上,牛顿著有《自然哲学的数学原理》这本前无古人后无来者的书,也建立了牛顿力学,发现了万有引力,但牛顿真正花在物理学研究上的时间并不长,他的大部分时间都投入到炼金术之中了。
真正化学的开端,要从波义耳开始。波义耳在1661年写出了《怀疑派化学家》一书,首次定义了酸碱,第一次提出了“元素”的概念,但这个概念跟拉瓦锡的有所不同,还只是个雏形,但我们可以说,1661年是化学科学建立的元年。算起来,现代化学有360多年的历史。
波义耳之后,人们就开始重视化学科学,还提出了“燃素说”理论。当时很多对化学科学有重要贡献的大化学家,包括舍勒、普里斯特利都非常拥护这一学说。
1774年,拉瓦锡进行了一系列定量实验,并将其写进自己的著作《化学基础论》。书中,他详细叙述了推翻燃素说的实验依据,系统阐明了氧化说的科学理论:重新解释了各种化学现象,明确了化学研究的目标,认为化学应当是“以自然界的各种物体为实验对象,旨在分解它们,以便对构成这些物体的各种物质进行单独的检验”。
他还发展了波义耳的元素概念,并依此提出了包括33种元素的化学史上第一张真正的化学元素表;还依照新的化学命名法对化学物质进行了系统命名和分类,其中的很多原则加上后来贝采利乌斯的符号系统,形成了至今沿用的化学命名体系。
在书中,拉瓦锡还以充分的实验根据明确阐述了质量守恒定律,这个定律对物理学有着重大的贡献,它是物理学中所有守恒定律发现中的第一个,是一个可以跟牛顿力学的建立相媲美的理论。
巧合的是,从牛顿发表他的《自然哲学数学原理》到拉瓦锡的《化学基础论》中正式发表质量守恒定律,时间刚好是100年。
后来,人们将它与牛顿的《自然哲学之数学原理》、达尔文的《物种起源》一起列为世界自然科学的“三大名著”。它的出版是化学史上划时代的事件。氧化理论的建立更是引发了一场全面的“化学革命”。
在拉瓦锡之前的很多人,包括卡文迪许、布莱克等等都在气体方面做了大量的工作,但拉瓦锡的高明之处在于他比别人走得更远。以超出凡人的思维综合了前人的工作,让化学向前发展到了一个全新的水平。
除了科学成就,拉瓦锡还有着强大的工作能力,他承担了科学院的许多工作,如统一法国的度量衡:建立米制系统、制定质量标准。正如拉瓦锡预测的那样,统一度量衡不但有利于科学研究,而且促进了商业中货物的公平买卖。
法兰西杀死了自己的“儿子”
法国大革命期间,拉瓦锡被捕入狱。
这幅画表现的就是拉瓦锡在1793年11月24号被捕时的情景
虽然当时有很多人为拉瓦锡辩护,指出他的化学研究为法国赢得了荣誉,应从轻发落。审判长却回答道:“共和国不需要学者!让判决给他上一课!”
1794年5月8日,断头台的屠刀落在这位天才的科学家头上,法国把自己伟大的儿子判处了死刑。
有很多坊间传闻说,拉瓦锡虽然将被砍头,但他还是很从容,跟刽子手说:“能不能实验一下,看看我被砍头后眼睛还能眨几下?”,当时因为生物学的发展,人们已经知道人的中枢神经不是在心脏而是在头,于是拉瓦锡便想试验一下。据说最后拉瓦锡的眼睛眨了11下,也就是说被砍头后人还能再活十几秒。
拉格朗日是法国著名数学家、物理学家,也是拉瓦锡的亲密朋友。拉瓦锡被处死时,他愤懋地说:“砍掉他的脑袋只需一瞬间,但要再长出一颗这样的头颅也许要等一百年!”这是对拉瓦锡极高的评价,也是对他的沉痛悼念。
后来,法国为了纪念拉瓦锡,在埃菲尔铁塔上刻上了他的名字,卢浮宫也专门为拉瓦锡做了雕像。
拉瓦锡成就如此巨大,又没有做什么坏事,为何会命丧法国大革命?拉瓦锡真的有用自己的生命在做实验吗?他与大卫的名画《马拉之死》有什么关系?230年过去了,法兰西长出像拉瓦锡这样的一颗头颅吗?
2024年8月24日-31日,高山书院科学复兴之路法国站,更多关于拉瓦锡的故事,科学家、科学史家、哲学家为你讲述~
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