无中生有？凭空消失？疑惑千年，终被发掘——质量守恒定律

困扰人们的各种问题

在古代，人们常常看到一些好像是凭空而生或是不翼而飞的现象，百思不得其解。一颗小不点的种子，会发芽，会成长。幼小的嫩芽会成长成为一颗颗撑天大树，这些构成树木的物质是从哪来呢？真的是无中生有吗？木头燃烧后，不见了；蜡烛燃烧后，也会无影无踪，它们到哪去了呢？这些问题一直困扰着人类。

总而言之，在人们面前摆着这样一个问题：物质能不能凭空产生？物质能不能消失？

化学家建立各种学说

• 波意耳

现在的化学史家都把1661年作为近代化学的开始年代，把波意耳视为近代化学的奠基人，波意耳对近代化学最大的贡献之一，是将实验和观察作为化学的基础，并把严密、科学的实验方法引入化学。他说：“化学，为了完成其光荣而又庄严的使命，必须抛弃古代传统的思辨方法，而要像物理学那样，立足于严密的实验基础之上。”

化学之父波意耳

通过实验，波意耳取得了许多无法磨灭的化学成就，然而，也正是因为实验中的一个小小的疏忽，却使他错失了已经近在咫尺的发现质量守恒定律的机会。

“燃素”说

在300多年前，“燃烧是怎么回事”这个现在看来极其平常的问题，在当时可还是一个难解的自然之谜。当时科学界解释燃烧现象的正确理论是“燃素理论”。这一理论认为，一切可燃烧的物质中都含有“燃素”，燃烧时，它就挥发了。物质中含有的燃素越多，燃烧的就越好，例如木炭，几乎是全由燃素组成，因为它在燃烧后只剩下一点点灰烬。

“火素”说

年轻有为的波意耳当然也想把它弄个水落石出。为此，他做了一系列很有趣的实验，其中之一是：将金属放在密封容器中燃烧，得到金属灰，然后他立即打开容器进行称量。他在自己的论文中写道："我加热以后，打开瓶口，这时外面的空气发出了丝丝的响声，冲进了容器。"结果他发现金属灰的质量反而比原来的金属增加了，于是波意耳得出结论：“燃素理论”显然是错误的，因为如果存在“燃素”的话，它应该燃烧后挥发，那么金属燃烧后的重量就不可能比燃烧前更重！他认为，存在一种能够由一个物体注入另一个物体的“火素”，燃烧时，“火素”进入金属，所以金属的重量增加，这就是著名的解释燃烧现象的“火素”说。

波意耳实验室

• 罗蒙诺索夫

1756年，也就是80年后，俄国化学家罗蒙诺索夫在重做这个实验时，注意到了波意耳在论文中提到的“丝丝声响”，于是，试验前，他先把金属屑称量好，放入专用的容器中，焊封住容器口，再把容器（联通里面的金属屑）称量过，然后进行了燃烧实验。燃烧后，他又重新称量了容器，发现总质量和燃烧前并没有变化，，再打开容器，称量所得到的金属灰，结果与波意耳的一样：金属灰比原来的金属重！再把金属灰放回容器之中，重称的结果却令他大吃一惊：总重量比没打开容器前增加了！

罗蒙诺索夫

显然，这增加的重量就是在“丝丝的声响”中进入容器的空气的重量，罗蒙诺索夫进一步思索：如果没有外面空气的进入，而容器的重量又没有发生变化，那么，金属灰增重多少，容器中的空气也就减少多少。

罗蒙诺索夫纪念碑和莫斯科大学主楼

当时的化学家只是定性地研究化学反应，却很少定量的研究化学反应。之后，罗蒙诺索夫经过大量的实验得出一个非常重要的规律，物质既不能无中生有的凭空产生，也不会无影无踪的被永远消失。1760年9月6日，在俄罗斯科学院的一次隆重的大会上，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宣读了自己的论文《论物质的固体和液体》，在这篇论文里，罗蒙诺索夫提出了物质不灭的概念，。然而由于“物质不灭定律”还缺乏丰富的实验根据，特别是当时俄罗斯的科学还很落后，西欧对沙俄的科学成果很不重视，“物质不灭定律”并没有得到广泛的传播。

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• 拉瓦锡

18世纪的法国爆发了两场革命，一场是政治大革命，一场是化学革命。这两场大革命，拉瓦锡都卷入了其中，在政治大革命中，他被诬陷有叛国罪，丢了脑袋；但在化学革命中却成了当之无愧的旗手，被誉为“近代化学之父”

拉瓦锡

拉瓦锡1743年生于巴黎，20岁时获法学学士学位，并取得律师 开业证书后，转向研究自然科学。23岁时当选为巴黎科学院院士；1768年，他被任命为征税官；1775年，任皇家火药局局长。火药局里有一座相当好的实验室。拉瓦锡的大量研究工作都是在这个实验室里完成的。

拉瓦锡实验室

拉瓦锡的第一篇化学论文是关于石膏成分的研究。他用硫酸和石灰合成了石膏。石膏受热时，放出了水蒸气，拉瓦锡用天平仔细测量了不同温度下石膏失去水蒸气的质量。从此，就出现了“结晶水”这个名词了。这次成功使拉瓦锡开始经常使用天平。他将“精确的定量概念”引入实验，从实验的角度验证并总结了质量守恒定律，参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。终于，质量守恒定律获得了科学界的公认。

令人痛惜的是，法国大革命爆发后，拉瓦锡由于曾经担任过旧王朝的征税官而入狱，极左派人士马拉曾与拉瓦锡有过激烈的科学争论，心存嫉恨，更诬陷拉瓦锡与法国的敌人有来往，犯有叛国罪，与1794年把他送上了断头台。对此，当时科学界的很多人感到非常惋惜。

著名的数学家拉格朗日痛心地说：“他们可以一瞬间把他的头割下，而他那样的头脑一百年也许都长不出来一个。”

拉瓦锡被送上断头台

从此质量守恒定律作为一个基本定律影响着世人。