炼金术：名画里的化学史
导语： 说起古代炼金术，大家都觉得它有几分神秘，事实上它与近代自然科学一样，是通过观察来了解自然，再通过实验来控制和改变自然。近代化学就是从古代炼金术中脱胎而来的。本文作者林凤生的解读，重现了各个时代的画家们用自己敏锐的观察记录下的化学科学史上弥足珍贵的场景和瞬间。（回复“林凤生”查看科学读画系列文章）
文 | 林凤生（上海大学《自然杂志》编审)
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炼金术在化学的早期发展中起了真正的和积极的作用。
——W·C·丹皮尔《科学史》化学的前世今生
炼金术源远流长。早在公元前几个世纪，生活在地中海地区的人类在制陶、染色、酿酒和冶金等生产活动中，逐步认识到自然界里的物质是可以改变的，这种改变有的是天然发生，有的也可以由人工促成。于是就有人梦想把贱金属(相对于贵金属而言，通常是比较便宜的金属)加工成黄金、白银。在公元前3世纪的埃及，纸草上就有记录制造金银赝品的配方。
此外，古希腊的先哲思想也对炼金术的产生起到推波助澜的作用。亚里士多德认为：自然界里一切物体包括金属在内都是活的有机体，在它们内在灵气的带动下，都有生长的趋势。贱金属有向贵金属转化的渴望，不过这种转化很慢，人类可以加速这个过程。
阿拉伯的炼金术士贾比尔·伊本·哈扬，被奉为炼金术里的祖师。他提出，凡金属都含有硫和汞两种物质成分，并且有一定的比例。贵金属富含汞，贱金属富含硫，只要改变金属中这两种成分的比例，就可以改变金属的贵贱。他的理论被学徒编撰成书集，对西方世界影响很大。因此，中世纪欧洲非常流行的炼金术基本上都遵循了这样的思路：把铜、锡、铅、铁4种贱金属熔炼成一种合金，用水银气使合金变白，即赋予它银的灵气，再加一点金子为发酵剂，使全部合金变成黄金，犹如酵母发馒头。
17世纪的荷兰画家阿德里安·范·奥斯塔德(1610—1685年)，在其作品《炼金术士》中再现了当时炼金术士的工作环境。画中一位炼金术士正在用牛皮鼓风机向火炉里吹风，实验桌上的玻璃杯、碗、研钵，以及地面上的坛坛罐罐和锃亮的铁锅都被画得富有质感，显示出荷兰画家善于用光色的特点。
奥斯塔德生于莱顿市一个富有的家庭中，年轻的时候曾跟从家乡的画家学习油画。奥斯塔德擅长风俗画，因作品富有浓厚的生活气息而为人所知。油画《炼金术士》是根据当时的个体小作坊绘制，画中道具都十分逼真。请注意画中由两个长颈梨形玻璃瓶构成的蒸馏器，据说还是我国最早发明(宋代《丹房须知》一书中有此物，曰“抽汞之图”)后来经阿拉伯传入欧洲，可用来加热含汞化合物以收集液态金属汞，是炼金术里不可或缺的设备。
世界名画里还有一幅由文艺复兴时期画家乔瓦尼·斯特拉达诺所绘的《炼金房》，系按照大公爵弗朗西斯科的私人炼金房绘制，其规模要大得多，有点像今天的小型工厂。磷元素的发现由于炼金术的活动始终笼罩在神秘的令人好奇的薄纱里，所以上述的艺术作品也只能够反映出炼金术士活动的一般场景。唯有英国画家约瑟夫·赖特(1734—1797年)创作的著名油画《磷的发现》(1771年)，描述了炼金术史上的一次重要突破——发现了磷元素。
画中跪在地上的老人是痴迷炼金术的德国商人布朗德。1669年，布朗德通过强热蒸发的方法从大量的尿液中提炼出粉末状的磷——他在蒸发尿的过程中，偶然在曲颈瓶的接收器中发现一种特殊的白色团体，像是蜡，带有蒜臭味，在黑暗中不断发光。他以为自己找到的就是金子，或者是可以点石成金的“哲人石”，实际上是磷。画面中的布朗德，被磷燃烧所发出的耀眼光辉所震惊，与此形成对照的是，背景中负责记录的助手桌前微弱的烛光，以及顶部透过窗户射进来的清冷的月光。在科学史上，布朗德被认为是记录了一种元素的发现过程的第一人。
赖特是一位具有写实功底，又有科学思想的画家。他致力描写工业革命时期英国的科学活动，被称为“第一位去表现工业革命的职业画家”。当然，这与他对科学的爱好有关，赖特与当时的一个著名的科学社团“月光社”关系密切，常常参与他们的聚会和讨论，所以熟悉当时的科学发现和发明。
近代化学从这里开始话分两头，化学终于从古代炼金术里脱胎而出，成为近代自然科学的一个分支，已是17世纪中叶的事了。英国化学家波义耳是创立近代化学的先锋，恩格斯说：“波义耳把化学确立为科学。”波义耳提出了元素的科学概念，还对燃烧问题做了研究。他发现空气能够维持燃烧，还能够维持动物的生命。波义耳的学生在此基础上提出了“燃素说”的概念，即物质之所以能够燃烧是因为它含有燃素的缘故。燃素烧完了，火也会随之熄灭。
燃素说虽然名噪一时，却让人觉得有点不靠谱。因为一些金属燃烧后重量不减反增，既然燃素被烧掉了，怎么金属反而重了呢?此时，法国化学家拉瓦锡闪亮登场。他设计了一个新实验:在密闭的容器里燃烧金属，并用天平对所有物质称重量。终于发现，燃烧后的金属灰要比金属重，而增加的重量恰好等于容器里空气减少的重量。于是，他总结出了化学里的第一定律——质量(重量)守恒定律。
拉瓦锡在化学上贡献多多，如他发现空气由氧气和氮气组成，创立了新的燃烧理论等，所以被选为法兰西科学院院士。新古典主义画家路易斯·戴维(1748—1825年)最喜欢画英雄人物的肖像，并以此独步画坛，享誉艺史。见拉瓦锡的事业如日中天，便怀着崇敬之情为拉瓦锡和他的夫人玛丽画了一幅肖像画(1788年)，记录了夫妇俩生活里的温馨一刻。
此画精致高雅，相当传神，是艺术史上的精品。画中的拉瓦锡夫人仪态雍容，生活中的她性情温柔、能画善书，拉瓦锡的实验笔记和插图都出自她的手笔。两人感情笃深，在画中也可以看出端倪。
拉瓦锡事业有成，家庭美满，用现在的话来说应该是没有烦恼了。谁知天有不测风云。1789年，法国大革命爆发。拉瓦锡因出身贵族又有过剥削行为，成了革命的对象，拘捕后经草草审理就被判处死刑。化学家贝托雷赶来求情：“法国不能杀掉自己的儿子，再过100年也长不出这样的一个脑袋。”但革命不是请客吃饭，1794年5月8日，拉瓦锡还是被押上了断头台。临刑前，他还平静地对妻子说：“玛丽，你不必为我悲伤，我今年51岁，可以说已经度过了够长、够愉快的一生，而且可以免去一个将会有诸多不便的晚年。我为后人留下了一点知识，也许还留下了一点荣誉，应该说是幸运的。”
当时已在革命阵营里任教育文艺委员的路易斯·戴维获悉拉瓦锡惨遭不测，心中五味杂陈。见自己几年前画的画还在，便不避嫌疑地把它藏了起来，使名画得以保存。正是:
遭横祸，拉瓦锡命丧黄泉，科学史上染血腥;
怀怜悯，路易斯情系丹青，名画苑里存巨制。
后来，科学史家科恩指出了画中的一个瑕疵，即实验桌上的水银柱面应该稍微凸起，却被画成水平的了。当然，这是因为水银分子间的内聚力要超过水银和玻璃器壁间的附着力的缘故。在此，笔者还要指出画里的一个瑕疵，即实验桌上的水银柱显然是根据专业书上的示意图来画的，殊不知，这样的图作为示意图可以，作为实物图却不行，因为水银柱不用手扶持是无法站稳的。
本文原载《科学画报》，《知识分子》获作者授权刊载。作者林凤生为上海大学教授，《自然杂志》编审，近著有《画中有话——解读名画中的科学元素》。
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