近日,“科学元典阅读与科技源头创新”沙龙在中国科技会堂举办。来自北京大学、中国科学技术大学、中国科学院大学、北京师范大学、中国科学院、中国科协创新战略研究院等高校、科研机构与新闻出版界的三十余位专家学者,围绕北京大学出版社历时二十年打造的“科学元典丛书”,就科学经典的出版价值、科技创新的思想源头、科学史学科基础建设与科学文化建设等议题展开研讨。
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“科学元典阅读与科技源头创新”沙龙活动现场。主办方供图
由北京大学出版社推出的“科学元典丛书”,遴选自古希腊以来,主要是文艺复兴时期近代科学诞生以来,经过较长时期历史检验的科学经典著作。这些著作可谓“经典中的经典”,是人类智识史上划时代的丰碑,对科学的发展、对人类思维方式和世界观的改变、对人类文明的进程,均产生过巨大影响。自2005年至今已经出版70余种,覆盖数学、物理、化学、生物、天文、地学、实验心理学、信息科学等多个学科,是中国历史上规模最大的科学名著汉译丛书。
北京大学出版社党委书记、董事长夏红卫在发言中表示,自一个多世纪前“赛先生”作为新文化运动的旗帜在北大扬起,北大便成为中国现代科学精神的重要发源地。北大出版社秉承这一传统,以“学术为本”为理念,致力于发掘、整理、翻译并结合当下的科学发展重新解读那些塑造人类思维、推动文明进程的科学元典。“科学元典丛书”出版主持、北京大学出版社副编审陈静分享了丛书20年来的编辑和出版历程。她提到,丛书并非简单地按照原著进行直接翻译出版,而是汇聚了一批国内优秀的专家、学者,与编辑团队一起,在充分尊重原著的基础上,构建起以原著“文本知识”为核心的多层级知识阅读圈层。在跨媒体传播方面,丛书积极拓展音频讲解、视频微课、科学元典名篇赏读沙龙、“科学再发现”主题展览等多种形式。
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“科学元典丛书”系列。
在主旨发言环节,“科学元典丛书”主编任定成围绕科学元典中的思想、方法与创新精神展开深入阐述。他指出,在各种科学方法纷繁众多的今天,科学元典以其原创性,成为“不确定之海上的智慧岛屿”,为探索者提供坚实的理性依托。在任定成看来,“阅读科学元典就是‘拒绝思想预制菜’,要直接从科学元典中汲取科学精神、科学思想和科学方法的丰富营养,与科学史上的伟大灵魂直接对话”。中国科学技术史学会理事长、北京大学科学技术与医学史系主任张藜从学科建设角度,探讨了“科学元典丛书”对中国科技史研究的意义。她指出,“科学元典丛书”为中国科技史研究提供了扎实的文献基础,推动了学科从“描述性叙事”向“分析性研究”转型,“《化学基础论》等经典的译介,不仅还原了科学革命的现场,也为国际科学史对话提供了本土化资源。”
以下内容选自《化学基础论》,较原文有删节修改。已获得出版社授权刊发。
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《化学基础论》(附《反燃素论》)
作者:拉瓦锡
译者:任定成
版本:北京大学出版社
2025年10月
拉瓦锡以牛顿的质量概念作依据
拉瓦锡不但是氧的发现者,而且是通过对化学反应的研究提出质量守恒定律的第一人。这些成就的获得直接或间接地受笛卡尔(1596—1650)和牛顿物理学的影响。
法国对牛顿理论的接受较晚。笛卡尔学说直到17世纪后期在法国科学院还受到歧视。1699年,法国启蒙运动的先驱者之一、笛卡尔学说的最积极倡导者丰特涅尔(1657—1757)当选为科学院秘书之后,笛卡尔学说在科学院内才占优势。为了纪念牛顿,科学院在1734年第一次悬赏征文,而1740年则悬赏征求纪念笛卡尔的论文。此后,赋有“几何学精神”的笛卡尔机械论哲学才逐渐在法国扩展开来,牛顿学说也被带入法国。伏尔泰给予牛顿很高的评价。当人们争论恺撒、马其顿的亚历山大、成吉思汗等人中谁最伟大时,伏尔泰说:
是伊萨克·牛顿最伟大,因为其他那些人物只是破坏,而伟大的牛顿却是创造。恺撒和马其顿的亚历山大都是残暴的野蛮天性产生出来的,而牛顿却是文明所产生出来的。(转引自阿尔塔蒙诺夫著,马雍译,《伏尔泰评传》,作家出版社,1958年,第35页)
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拉瓦锡夫妇经常在家举行一些科学集会,邀请巴黎的科学家们参加。图为拉瓦锡在集会上做实验演示,玛丽在对实验作详细记录。《化学基础论》(附《反燃素论》)插图
由于伏尔泰、狄德罗、霍尔巴赫等启蒙运动思想家们的宣传,牛顿的科学思想日益为法国科学家所熟悉。
拉瓦锡生逢其时,在其从事化学研究工作时,牛顿学说已被法国科学界所广泛承认并推崇。这就使拉瓦锡一开始就受到牛顿范式的影响,这种影响使拉瓦锡在分析各种实验结果时能抓住一个极端重要的事实,即要解释他自己所做的磷、硫和金属煅烧的实验以及普里斯特利(1733—1804)的实验,并不需要燃素说,不需要臆造一种与其他物质在性质上根本不同的物体(即具有负重量的燃素)。
牛顿力学建立在质量不变的假设上,这假设由于牛顿力学的成功而被证明无误。牛顿还证明质量和重量虽然是两个不同的概念,但在实验中加以比较时,它们是精确地成比例的。拉瓦锡用经过称量的不可反驳的证据证明物质虽然在一系列化学反应中改变状态,但物质的量在每一反应之终与每一反应之始却是相同的,这可以从其重量上寻找出来。拉瓦锡正是以牛顿的质量概念作依据,表述了质量守恒定律,并否定了具有负重量的燃素概念,发现了氧,从而完成了化学革命。
拉瓦锡发现氧和建立氧化理论
化学本身也已经为氧的发现准备好了条件,这首先是气体化学的发展。
千百年来,人们一直把空气当作一种元素。这种观点非常古老,且从未被怀疑。只有从波义耳(1627—1691)和胡克(1635—1703)开始,大量的科学研究活动集中于燃烧、煅烧和呼吸等关键性的和相互联系的过程,同时也对空气做了大量的研究,并使上述研究与空气的研究联系起来。17世纪早期,比利时医生范·赫尔孟特(1579—1644)认为,只有一种气体,这种气体只是水所呈现的一种形式,水乃是一切物质性东西的基础。所以,尽管他做过许多有关空气的实验,但对空气的本质并没有真正地认识。
波义耳的同时代人对燃烧现象和呼吸作用等做了细致广泛地观察研究,从而对气体性质和组成有了深入的认识。1630年,法国医生雷伊1582—1645)发表了一篇论文《关于煅烧锡和铅重量增加原因的研究》。文中提出,锡铅煅烧后重量增加是由于“浓密的空气混进烧渣中”,就像干燥的沙土吸收了水分变得更重一样。
英国医生梅猷1641—1679)做过很多燃烧实验。他把一支蜡烛和一块樟脑放在一块浮在水面的木板上并点燃蜡烛,然后用大玻璃罩扣上。他看到罩内水面慢慢上升了,这说明罩内空气在减少。他又把一只老鼠放在罩内做试验,经过一段时间后,罩内的空气少了,因此设想是罩内的空气被燃烧和呼吸消耗了。他还做了不少有关老鼠在蜡烛燃烧后的生存情况的实验。但在当时大多数人都还没有认识到有不同气体的存在,还是把空气当作一种基本元素看待。
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油画《拉瓦锡夫妇肖像》由大卫(1748—1825 )创作于1788年,画作描绘出拉瓦锡夫妇的甜蜜爱情和美满生活。《化学基础论》(附《反燃素论》)插图
18世纪开始,随着生产技术的发展,化学实验无论在规模上还是在技术水平上都有了大的进展。由于采用了新的实验方法,分离出来的新元素数目越来越多。尤其是随着许多气体被分离出来,人们认识到空气是由许多性质相异的化学物质组成的。这一进展为新的化学竖起了一根重要支柱,化学由此获得了前所未有的发展。
首先是英国牧师黑尔斯(1677—1761)。他运用集气槽,对加热物质所产生的气体进行定量的研究,从中发现了多种气体的存在。1757年,英国化学家布莱克(1728—1799)在定量研究石灰石反应时,发现白镁氧(碱性碳酸镁)受热后会放出某种气体,证明这种气体是被石灰固定在固体中的气体,就是我们现在知道的二氧化碳气体。布莱克是最先接受拉瓦锡新理论的人之一,约在1784年,他承认了拉瓦锡的氧化理论。
1766年,卡文迪什在金属与酸的反应中发现了氢气。1772年,英国化学家卢瑟福(1749—1819)发现了不能助燃和不能维持生命的氮气。与此同时,瑞典化学家舍勒(1742—1786)、法国化学家贝银(1725—1798)、英国神父普里斯特利等都对气体化学的发展作出了贡献。气体化学的发展对传统化学予以极大的冲击。首先,空气不是单一的成分,它是多种气体的混合,因此,空气是一种基本元素的古老观念被动摇了。人们充分认识到,空气对于燃烧是必要的,没有空气,燃烧就不能发生。其次,当金属在空气中煅烧时,人们观察到金属渣比金属重。到18世纪时人们对这些现象有了相当深入的认识。
总之,拉瓦锡发现氧,建立氧化理论的建立,有着深刻的社会、经济和科学技术发展的背景,但其必须从已有的思想材料出发。社会、经济和生产技术的基础性影响,是通过它们对现存的思想材料和已有成果发生的作用而表现出来的。气体化学发展的成果正好直接为拉瓦锡发现氧和氧化理论的建立积累和奠定了思想材料和实验依据。
摘编原文作者/金吾伦
整合/何安安
编辑/张婷
校对/柳宝庆
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