重塑科学史人脑纸脑和电脑科学（43）

　　化学
　　中国造纸术发明传入西方之前，因为无法对各种化学现象发生的原因、过程和结果进行记录、计算和推理，所以，西方化学不可能产生。中国造纸术传入西方之后，这些事情都可以作了，于是，西方系统的化学就产生了。
　　中国古代对煤、石油、陶瓷、玻璃、青铜、钢铁冶炼等方面的研究为西方提供了研究对象和研究范围。
　　西方化学不仅对各种化学现象发生的原因、过程和结果进行了记录，还用数学方式对它们进行了计算和推理。在此基础上，西方化学产生了大量的实际应用。
　　西方直到公元15世纪才能够冶炼铸铁（生铁），而且是从中国学来的技术，西方的炼钢技术也比中国晚了约2000年。
　　元朝时期（公元12061368年），意大利旅行家马可波罗在中国看到中国人用煤炭作燃料，马可波罗感到很惊奇。他在他的著作《马可波罗游记》中说：中国有一种墨石，采自山中，如同脉络，燃烧与薪无异，其火候且较薪为优，盖若夜燃火，次晨不息。其质优良，致使全境不燃他物。这时中国用煤炭作燃料已经有一千多年的历史了，而马可波罗却像看到一种新事物一样惊叹不已。
　　西方人到了中国的元朝时期（公元12061368年）才第一次见到煤炭，大规模利用煤炭则是从公元19世纪开始的。可见，中国对煤炭的使用远在西方国家之前，西方的煤炭和开采和利用技术都是从中国传播过去的。
　　公元1661年，英国科学家波义耳首次赋予元素以科学的定义，提出化学元素的概念。他把严密的实验方法引入到化学研究中，为化学发展成为一门实验科学打下了基础。波义耳认为化学应当为自身的目的去进行研究，即研究物质的组成、性质及其化学变化，这些带有根本性的变化使化学成为一门独立的科学。
　　公元1723年，德国药理学教授施塔尔出版了教科书《化学基础》。他继承并发展了他的老师贝歇尔有关燃烧现象的解释，形成了贯穿整个化学的完整、系统的理论，《化学基础》是燃素说的代表作。燃素说尽管错误，但它把大量的化学事实统一在一个概念之下，解释了冶金过程中的化学反应。燃素说流行的一百多年间，化学家为了解释各种现象，做了大量的实验，积累了丰富的感性材料。特别是燃素说认为化学反应是一种物质转移到另一种物质的过程，化学反应中物质是守恒的，这些观点奠定了近、现代化学思想的基础。我们现在学习的置换反应，是物质间相互交换成分的过程，氧化还原反应是电子得失的过程，而有机化学中的取代反应是有机物某一结构位置的原子或原子团被其它原子或原子团替换的过程。这些思想方法与燃素说十分相似。
　　公元1756年，俄国化学家罗蒙诺索夫首先测定化学反应中物质的重量关系，将锡放在密闭容器中燃烧，反应前后重量没有变化，由此得出结论：参加反应的全部物质的重量，常等于全部反应产物的重量。公元1774年，法国化学家拉瓦锡重复类似的实验，并得出同样的结论。化学反应中的质量守恒包括原子守恒、电荷守恒、元素守恒等几个方面。在任何与周围隔绝的物质系统（孤立系统）中，不论发生何种变化或过程，其总质量保持不变，这是自然界的基本定律之一。
　　公元1774年，英国化学家普里斯特利里用一个大凸透镜将太阳光聚焦后加热氧化汞，制得纯氧，并发现它助燃和帮助呼吸，称之为脱燃素空气。
　　瑞典化学家舍勒用加热氧化汞和其他含氧酸盐制得氧气。虽然比普里斯特利还要早一年，但他的论文《关于空气与火的化学论文》直到公元1777年才发表。
　　公元1775年，法国化学家拉瓦锡用定量化学实验的方法，阐述了燃烧的氧化学说，开创了定量化学时代。他用天平作为研究化学的工具，推翻了燃素学说。他证明了通过可燃物加热水，使水分解可以得到氧气和氮气，将这两种气体燃烧又可以得到水。这个实验使他弄清了空气是由氧气和氮气组成的原理。火的产生就是可燃性物质与空气中氧元素相结合的结果。从此，确立了科学的燃烧理论，推翻了燃素说的错误。公元1779年，他系统性地建立起科学的氧化理论，全面替代了传统的燃素说。
　　无论是英国的普利斯特里（公元1774年）和瑞典的舍勒（公元1773年）以及拉瓦锡（公元1775年）制取氧气的方法都很有可能来自于中国唐朝学者马和编写的《平龙认》一书。公元1807年，普鲁士化学家兼中国通克拉普罗特在俄国圣彼得堡科学院的学术研讨会上发表了对中国唐朝时期的科学著作《平龙认》的研究成果。他在他的法国朋友波尔南的家中，曾经看到过一本只有68页，题名为《平龙认》的中文手抄本。《平龙认》中记载了制取氧气和氢气的方法。这说明西方人很可能是通过阅读《平龙认》一书掌握了制取氧气和氢气的方法，制取氧气和氢气的技术不是西方人的原创。
　　公元18世纪，瑞典药剂师舍勒通过大量而艰苦的实验，研究了很多物质的性质和成分，合成了许多新化合物，这些新化合物包括氧气、氯气、焦酒石酸、锰酸盐、高锰酸盐、尿酸、硫化氢、升汞（氯化汞）、钼酸、乳酸、乙醚、亚砷酸氢铜、白钨矿和磷等，如此多的研究成果在十八世纪是绝无仅有的。舍勒发现氧气的两种制法是在1773年。公元1774年，英国化学家普里斯特里也发明了氧气的制法。
　　英国化学家卡文迪许和雷利分别在公元1785年和公元1894年在空气中发现了惰性气体。
　　公元1808年，英国化学家道尔顿提出了近代原子学说。道尔顿的原子论是继拉瓦锡的氧化学说之后理论化学的又一重大进步，他揭示出了一切化学现象的本质都是原子运动，明确了化学的研究对象，对化学真正成为一门学科具有重要意义。在哲学思想上，原子论揭示了化学反应现象与本质的关系，冲击了当时僵化的自然观，原子论对科学方法论的发展、辩证自然观的形成及整个哲学认识论的发展具重要意义。
　　公元1811年，意大利科学家阿佛德罗提出了分子的概念。认为在同温同压下，所有相同体积的气体都是由相同数目的微粒组成的。不过，这些微粒不是原子，而是一种被称为分子的小原子团。原子是参加化学反应的最小质点，分子则是在游离状态下单质或化合物能够独立存在的最小质点。分子论是在原子论基础上的进一步发展。
　　公元1828年，德国化学家维勒第一次证明了有机物可用普通的无机物制得。
　　公元1861年，俄国化学家布特列洛夫在德国自然科学研究人员的一次会议上，宣读了关于物质的化学结构问题的报告，为人们对有机化合物的深入研究展开了新的一页。
　　公元1869年，俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律和元素周期表。在元素周期律的指导下，利用元素之间的一些规律性知识来分类学习物质的性质，就使化学学习和研究变得有规律可循。
　　公元1888年，法国化学家勒沙特列提出了化学平衡移动原理。分析了影响化学平衡的条件（浓度、压强或温度等）对化学平衡的影响。
　　公元1890年，德国化学家凯库蔓提出了苯分子的结构式。
　　公元19世纪，荷兰物理学家范德华首先研究了分子间的作用力。
　　公元19世纪，英国物理学家丁达尔和植物学家布朗分别提出了胶体的丁达尔现象与布朗运动。
　　公元20世纪初，量子论的发展使化学和物理学有了共同的语言，解决了化学上许多悬而未决的问题。另一方面，化学又向其他学科渗透，使蛋白质、酶的结构问题得到逐步的解决。在这一时期，元素周期律有了新的发展，建立起现代的分子结构理论（包括价键理论、分子轨道理论和配位场理论），使人们对分子内部结构和化学键的认识不断深入。
　　公元20世纪奥地利和德国物理学家泡利、洪特分别提出了核外电子排布的泡利不相容原理和洪特规则。