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死在断头台上的税务官,活在教科书中的“近代化学之父”!

 好大水 2018-07-03

拉格朗日:“砍下他的头颅只需要一眨眼的功夫,但是生出他那样的大脑一百年也不够!”


看过这句话的人

应该都听过这么一件事

在16世纪的法国

国家推崇用断头台处死死刑犯

他们认为这是最为人道

也是最没有痛苦的处决方式



但是有这么一个人

他从不这么认为

因此在自己被判死刑后

他决定做一个实验

当自己头被砍下时开始不断眨眼睛

然后让自己的助手记录他眨了几次眼

最后的记录结果是

他总共眨了十一次眼


这一位至死都还在做实验的人

就是阿光今天要介绍的主角

他是法国贵族、著名化学家

近代化学奠基人之一

安托万-洛朗·德·拉瓦锡



1743年

拉瓦锡出生在法国巴黎一个律师家庭

从小家境优渥

得以接受最优越的教育

在他5岁时母亲因病过世

此后他在姨母照料下生活


拉瓦锡11岁时

进入当时巴黎的名牌学校——马扎林学院

在这里

他受到了实验科学的基本训练

那时他的化学老师是化学家鲁埃尔

也正是他使拉瓦锡对化学着迷


据说鲁埃尔是一位风趣的演说家,每次讲课他都是先讲一段原理,然后说:“先生们,现在让我用实验来证明它。”可结果他的实验总是与他刚刚讲过的原理相矛盾。


这时他就提醒大家:要尊重实验,不能仅从实验出发


这就是为什么拉瓦锡很擅长用实验

来推翻和证实一些理论和事实



1754年拉瓦锡在马萨林学院学习

家人想要他成为一名律师

但是他本人却对自然科学更感兴趣


1761年

他进入巴黎大学法学院学习

在课余时间里

他继续学习自然科学

拉瓦锡从鲁埃尔那里

接受了系统的化学教育

以及对燃素说的怀疑



尽管在1763年

拉瓦锡获得了法学学士学位

并取得律师开业证书

并且毕业后按照父亲的意愿

子承父业做了一名律师

也开始在父亲所主持的法律事务所工作


但拉瓦锡已着迷于自然科学

对法律提不起丝毫的兴趣

经常只在法律厅中呆坐几个小时

然后匆匆赶回家,钻进自己的房间

认真做起各种化学实验


而让拉瓦锡想不到的是

正是由于他的执着与兴趣

让他在两百多年后的今天

依旧被人们所熟知



在拉瓦锡登上历史舞台之前

化学远远落后于物理学、数学和天文学

尽管那个时代化学家们

已经发现了大量独立的化学现象

但并没有一个适当的理论框架

来综合这些相互隔离的零碎的信息


当时人们普遍相信

物质可以燃烧的原因在于它含有燃素

物质在燃烧过程中会释放出燃素

所以将变得更轻

这也是燃素说的基本理念


燃素说可以解释一些现象,因此很多化学家包括普利斯特里和舍勒等人都拥护这一说法。普利斯特里更是将自己发现的氧气称为“脱燃素空气”,用来解释物质在氧气中燃烧比空气中剧烈


但是燃素说始终难以解释金属燃烧之后变重这个问题。一派人索性认为这是因为测量的误差导致,另一派比较极端的燃素说维护者甚至认为在金属燃烧反应中燃素带有负质量


钟罩实验


这么不严谨的解释

自然不能说服拉瓦锡

1772年秋天开始

拉瓦锡对硫、锡和铅

在空气中燃烧的现象进行研究

为了确定空气是否参加反应

他设计了著名的钟罩实验


通过这一实验

可以测量反应前后气体体积的变化

得到参与反应的气体体积

他还将铅在真空密封容器中加热

发现质量不变

加热后打开容器,发现质量迅速增加


尽管实验现象与燃素说支持者相同

但是拉瓦锡提出了另一种解释

即认为物质的燃烧

是可燃物与空气中某种物质结合的结果

这样可以同时解释燃烧需要空气

和金属燃烧后质量变重的问题


但是到底是哪一种气体

拉瓦锡始终无法确定


1775年路易十六宣布将火药工业国有化,拉瓦锡被派往巴黎军火库进行国有化工作,同时设计新的硝石制备方法来提高黑火药的质量。在他的努力下,法国的枪械的火力迅速提高。工作之余他建立了自己的实验室,继续进行燃烧研究。他直接加热氧化汞,发现一种性质类似于平常的空气的气体产生这种气体可以支持燃烧与呼吸,并且与一氧化氮混合后体积减小。


在经历了多次试验后

在普利斯特的指点下

拉瓦锡终于找到了答案

1777年

拉瓦锡将他的实验结果

报告给了法国科学院

证明了世间根本不存在什么燃素

物体燃烧的本质

应该是物质和“生命气体”相互结合

(后来他将这种气体命名为“氧气”)


由于燃烧过后剩下的气体

不可以让人呼吸

所以拉瓦锡还断定

氧气在人类呼吸当中同样重要

所以,从化学观点来看

物质的燃烧和动物的呼吸

同属于空气中氧气所参与的氧化作用

后者是一种缓慢的燃烧过程

并且是所有动物赖以生存的基础


拉瓦锡研究人的呼吸作用


他的这次实验

不仅推翻了燃素说的错误结论

提出了氧化学说的理论

并且还从另一个角度

揭开了物质质量守恒定律


同时,面对当时化学物质命名

混乱不堪的局面

拉瓦锡还与贝托莱合作

制定出了化学物质命名原则

创立了化学物质分类的新体系

并且在历史上

第一次列出化学元素的准确名称


1787年他在《化学命名法》中

正式提出化学命名系统

目的就是为了使不同语言背景的化学家

可以彼此交流

其中的很多原则

加上后来柏济力阿斯的符号系统

形成了至今沿用的化学命名体系



他总结了自己的大量的定量试验

从而证实了质量守恒定律

而后他基于氧化学说和质量守恒

于1789年发表了《化学基础论》


在这部书里拉瓦锡定义了元素的概念

并对当时常见的化学物质进行了分类

总结出三十三种元素

(尽管一些实际上是化合物)

以及一些常见化合物

这使得当时零碎的化学知识

逐渐清晰化



除了在化学方面有着卓绝的贡献之外

拉瓦锡对于现如今的“米”制系统的建立

(也就是如今的长度单位米、厘米、毫米等)

也有着不俗的贡献

1790年为了统一法国的度量衡

由法兰西科学院组织委员会

负责制定新度量衡系统

人员有拉瓦锡、孔多塞、拉格朗日和蒙日等


1791年拉瓦锡起草了报告,主张采取地球极点到赤道的距离的一千万分之一为标准(约等于1米)建立米制系统。接着科学院指定拉瓦锡负责质量标准的制定。经过测定,拉瓦锡提出质量标准采用千克,制定密度最大时的一立方分米水的质量为一千克。这种系统尽管当时受到了很大阻力,但是今天已经被世界通用。


可惜的是

尽管拉瓦锡对于科学界

有着无与伦比的贡献

甚至被人们形容为

拉瓦锡之于化学,犹如牛顿之于物理学


但拉瓦锡最终的命运

却是随着时代的变革

以悲剧收场


法国大革命(1789年-1799年)


由于1768年拉瓦锡加入了

法国由国王直接管辖的税务机关(Fermi)

当时的法律规定

如果税务官收的税除去交给国王的还有剩余

那么就由他自己支配

于是很多税务官不用工作也有大笔的收入


这使得很多纳税人

特别是农民对税务官印象极差

拉瓦锡本人也有一些额外收入

尽管他将其中大部分都用作购买和制造仪器

并且他还进行了盐税的改革

修筑了城墙以打击走私

甚至在自己的农场进行农业化学实验

希望可以通过提高产量来抵消高税收的影响

但是他最终受累于税务官这一身份



1780年,J.P.马拉

(法国大革命中雅各宾派领导人之一)

发表了一篇证明火是元素的论文

希望借此可以入选法兰西科学院

然而拉瓦锡对此论文给予很低的评价

这让马拉开始记恨拉瓦锡


1791年马拉写了一本小册子抨击税务官

其中指责拉瓦锡

为了防止走私所修筑的城墙污染巴黎空气

向烟草上洒水增加重量,盘剥百姓


而实际上

拉瓦锡是为了防止烟草干燥才要求洒水

并且在洒水之前要称重

所有交易以干重为标准

这部小册子的攻击

使得民众对税务官的仇恨达到了顶峰



1794年

拉瓦锡被捕入狱

他以前的研究伙伴

虽然有的已经在政府里谋职

却人人自危

不敢发一言以救之


5月8日拉瓦锡被定罪

当天与其他27个税务官一起上了断头台

当时他的朋友替拉瓦锡求情

希望法官看在拉瓦锡的科学贡献上饶他一命

但是法官的回答冷漠无情

“共和国不需要科学家,司法程序不容延误”



就这样

他被送上了断头台

对于处死拉瓦锡一事

法国著名数学家拉格朗日痛心地说到:

“砍下他的头颅只需要一眨眼的功夫,

但是生出他那样的大脑一百年也不够!”


约瑟夫·拉格朗日(1736-1813)

法国著名数学家、物理学家


在临死之前

拉瓦锡在给妻子的信中写到:

“我度过了非常福的一生。

我想,人们会带着一些惋惜的心情记住我,

也许在我的身后还会留下一些名誉,

我还需要什么呢?”




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