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天平功不可没

科学的发展,尤其是化学的发展,离不开仪器设备。而仪器设备的发展,则直接有赖于材料和制造技术等相关工业的发展。但18 世纪以前,仪器设备制造的水平比较低,发展很缓慢,只是到了18 世纪才有了长足的进步。

在实验科学的推动下,科学理论也有了很大的发展。在很多领域,科学家们将过去一直是零散地、偶然地出现的成果,进行了综合,并且揭示出了这些成果的必然性和它们的内部联系。已有的知识资料得到清理,并被分类和条理化,知识系统也越来越完善。科学知识与哲学、实践两个方面结合得更密切了。

同时,新的仪器设备不断被设计出来,并应用于科学研究。例如,压力计、温度计、真空泵、水银集气槽、精密天平等,相继被发明、创制出来。这些仪器设备的发明和创制,之所以能达到较高水平,是因为工业技术的发展为它提供了充分的可能性,反过来它也为工业技术的发展做出了贡献。

英国首先完成了工业革命,成为建立现代工业的先驱。工业部门的进步,会把所有其他的部门也带动起来。工业中的一切改良,必然会提高文明的程度;文明程度一旦提高,就会产生出新的需要、新的生产部门,从而又引起新的改良。在英国,首先是纺纱部门的革命,然后引发整个工业的革命,而工业革命又带动了科学的进步。

法国与英国之间关系甚为密切,交流频繁。英国工业革命的进程和结果直接影响了法国。当时,法国的封建社会制度正处于解体之中,它在一般人的心目中,已完全丧失了威信。法国资产阶级,在英国工业革命的刺激下,不断努力发展工业生产技术。

工业生产技术的发展,为化学实验装置和设备的生产,提供了技术基础和物质基础。18世纪以前,人们所使用的仪器既笨重又昂贵,因为制造这些装置和设备,需要质地均匀、强度很大、又耐腐蚀的优质金属材料,而这种材料在当时很难获得。其他材料,比如玻璃,在制造实验室使用的仪器,尤其是化学仪器上,非常重要。但18 世纪以前生产的玻璃性能总达不到实验精度对仪器所提出的要求。到了18世纪,欧洲的玻璃工业有了很大的发展,这才提供了满足各种性能要求的优质玻璃。

还有,其他仪器的发明和生产,也都受到机械制造工业的制约,直到18世纪,由于钟表制造以及其他机械制造技术的发展,才使各种精密仪器的制造成为可能。以气体测量为例,光有天平、温度计和压力计的完善,还不足以解决所有问题;还需要更加精密、准确的测量,如近乎真空的产生、气体的密封,还有集气槽和气量计,等等。

以前不论在物理学和化学上的研究,都是以定性为主,对这些仪器没有什么太高的要求。而到了18 世纪,情况就大不相同了。化学家研究气体,已从定性到定量,这就要求有新一代更高级的仪器设备,而这时,机械技术和机械工业发展的水平,已经有可能提供这些越来越精密的仪器了。

下面我们会讲到,拉瓦锡发现氧,是在他的前人、同时代人和他自己做了大量实验的基础上实现的。而这些实验设备与仪器,都以生产技术的发展为前提,这些生产技术包括冶金、玻璃制造、机械制造、酿造等。有了这些作基础,才能提供出煅烧金属、收集气体、分析称量气体等所需要的设备;没有这些,想要对气体化学做全面综合的研究,是极其困难的。

以天平为例。天平在拉瓦锡的发现中起到了极为重要的作用。天平的制造技术直到17 世纪末才得到了较大的提高,这是由于当时社会发展,在金融库房、钱币兑换和金工首饰等领域需要精确地称量,天平得到了广泛的应用。天平制造技术的革新表现在某些结构细节:比如重心的位置、刀口的平行、支撑面的水平等。只有能进行机械加工的硬质钢的发明,尤其是精细调节技能的发展,才能使18 世纪高度精密天平的制造成为可能。

英国化学家卡文迪什所使用的天平,就是著名的钟表匠哈里森提供的。拉瓦锡最初使用的天平,则是由一批著名的工匠制造的,开始是梅格尼制造的,后来是福廷制造的,拉姆斯登也曾为拉瓦锡制造过天平。

拉瓦锡的成功,在很大程度上得益于使用天平进行定量研究,而天平技术的发展和完善直到18 世纪才达到,这与工业技术发展的关系极为密切。可以说,当时的工业发展,为拉瓦锡的化学革命铺平了道路。 uri9NBZTEcvPFi2MmJeiJJXK/AmpAWBwvvVexLxcefKf2gc54qK5WFF6myGdshGU

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