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伟大的定律

在古代,人们常常看到一些好像凭空而生或是不翼而飞的现象,却百思而不得其解。

一颗小不点儿的种子,会发芽、会成长,鹅黄的幼芽会成长为一棵亭亭如盖的巨树。这构成树木的物质是从哪儿来的呢?真的是无中生有吗?

木头燃烧后不见了;蜡烛燃烧后,也变得无影无踪。它们到哪儿去了呢?真的是不翼而飞了吗?

每年秋天,无边落木萧萧下,大地铺满了落叶。可是,后来这些树叶又不知到哪儿去了,连一片也没看见。难道这又是不翼而飞——物质能够被消灭吗?

……

一句话,在人们面前,摆着这样一个问题:物质能不能凭空产生?物质能不能无影无踪地被永远消灭?

在2400多年前,古希腊哲学家德谟克利特曾经做过一个正确的臆测,他在一首诗里写道:

无中不能生有,

任何存在的东西也不会消灭。

看起来万物是死了,

但是实则犹生。

正如一场春雨落地,

霎时失去踪影,

可是草木把它吸收,长成花叶果实,

——依然欣欣向荣。

明末清初,我国唯物主义思想家王夫之明确地提出了“生非创有,死非消灭”“聚散变化,而其本体不为之损益”,认为世界上的物质是“不生不灭”的。另外,中国有句流传甚广的谚语——“巧妇难为无米之炊”。这句话其实也就是不能“无中生有”的意思。

然而,不论是德谟克利特的臆测,还是王夫之的精辟论断,在当时都并没有引起人们的重视。

有趣的是,当人们每天清早去买菜的时候,除了注意今天买的是什么菜——白菜、菠菜还是红萝卜,还会注意另一件事——每样菜到底打算买多少,1千克、2千克还是4千克、5千克。为了称菜,人们还发明了秤。

然而,在罗蒙诺索夫以前,科学家们在研究化学反应时,却并不像买菜那样。他们常常只关心经过化学反应以后得到了什么样的产物——红的、黄的还是白的?固体、液体还是气体?香的、臭的,还是没有气味的?甜的、苦的、酸的、咸的、辣的,还是什么味道都没有的?但是他们却忘掉了另一桩重要的事情——用了多少原料,经过化学反应得到了多少产物?是多了还是少了,还是不多不少?换句话说,他们只是关心买什么“菜”,而不关心买多少“菜”。用化学的语言来叙述,那就是:他们只是定性地研究化学反应,却很少定量地研究化学反应。

“我想,”罗蒙诺索夫曾经这样讲过,“不会有一个科学家不知道化学实验的方法是非常多的,但是他不能否认,几乎所有过去做实验的人,对度量和衡量这样极端重要和迫切的事情却没有提到过。然而,应用这两种量的结果,告诉了每一个在物理和化学的实验方面埋头苦干的人,这两种量,会给他在实验的时候带来多少真实的情况和敏锐的洞察力啊!”

罗蒙诺索夫和他同时代的一些科学家不同,他把定量的方法运用到化学实验中,经常使用天平,十分重视物质质量的变化。

罗蒙诺索夫不管做什么实验,总是要记录参加反应的各种物质的质量,和反应所得的产物的质量。关于这一点,他曾经不止一次地在自己的论文和工作日记里谈到过。

渐渐地,罗蒙诺索夫开始发现了这样的现象:参加化学反应的物质的总质量,常常总是等于反应后产物的总质量。也就是说,在化学反应中,尽管发生了各式各样的反应,有的物质由无色一下子变得五光十色,有的物质由碧清透明一下子变得一片混浊,有的物质一下子被溶解了,有的物质大冒气泡……但是,物质的总质量总是不变的,既不增加,也不减少。

罗蒙诺索夫敏锐地看到,这一规律具有非常重大的意义,因为它指出了物质既不能无中生有地凭空产生,也不能无影无踪地被永远消灭。

罗蒙诺索夫早在重新校核波义耳实验的8年之前——1748年,便清楚地阐述了这一规律。

1748年7月,著名的俄国数学家、科学院院士辽那特·爱伊列尔收到了他的好朋友罗蒙诺索夫在7月5日写的一封信。这封信长达30页!不,这与其说是信,倒不如说是一篇科学论文。因为在那时候,邮电通信还很不发达,科学杂志不仅印数少,而且发行很慢。科学家们常常把自己的研究成果写在信上,直接寄给自己的朋友们。朋友们收到这些信件后,常常在各地的一些学术报告会上当众宣读,这样就可以很快地把新的发现、新的理论传播开。

在这封给爱伊列尔的长信中,罗蒙诺索夫写道:“如果我没有弄错,那么,大家所知道的罗伯特·波义耳是第一个在实验中证明了,金属在煅烧后,质量会增加的科学家。”但是罗蒙诺索夫并不同意波义耳的结论,接着他又写道:“在自然界中发生的一切变化都是这样的:一种东西增加多少,另一种东西就减少多少。例如,我在睡眠中花费多少个小时,我醒着的时间也就减少多少个小时,以此类推。”

用现代科学的语言来叙述,就是:在一切化学反应中,参加反应的各种物质的总质量,等于反应后生成的各种物质的总质量。也就是说,物质是永恒的,它既不会凭空地被创造出来,也不能任意地被消灭掉,而只能相互转化。

爱伊列尔院士读完了罗蒙诺索夫的这封长信以后,深知罗蒙诺索夫的见解和权威们的见解相抵触,没有大量精确的实验作依据,是不能和权威们相抗衡的,更不可能使他们服输。

正因为这样,爱伊列尔非常希望罗蒙诺索夫能够继续钻研下去,深入探讨这一规律。1748年8月24日,爱伊列尔写了一封信给罗蒙诺索夫,这封信是交给彼得堡科学院院长拉宗夫斯基伯爵转达的。爱伊列尔顺便给这位院长附了一封信,在信里他写道:“我恳请阁下为了这个物理学上极端精细的问题,转复罗蒙诺索夫:我不知道有谁能比这位天才的人物更好地分析这一繁难的问题。”

跟爱伊列尔所希望的一样,罗蒙诺索夫很早就想以精确的实验来论证物质不灭定律,以便发表。但是,那时的彼得堡科学院的大权一直掌握在德国教授们的手中。他经常遇到德国教授们的冷遇,经过了好多年的斗争,他才在瓦西匀甫斯基岛兴建起了俄国第一个化学实验室。

直到1756年,罗蒙诺索夫才有机会开始校核波义耳的实验,并且又做了许多其他的实验,从根本上推翻了“热素学说”,建立了物质不灭的概念。

1760年9月6日,在彼得堡科学院的一次隆重的会议上,罗蒙诺索夫向全体院士和许多应邀出席大会的外国科学家、外交使节,宣读了自己的论文——《论物质的固体和液体》。在这篇论文中,罗蒙诺索夫提出了物质不灭的概念。 JmhsSgrH8snpGNvGY1EnZvmjsZ9eTY3DVmZIDhm28LjkY42dpybRBqNNnMwKME8S

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