上篇我們說到，在拉瓦錫的時代，人們普遍把不可再分的物質都當做一種獨立的物質加燃素來對待。例如空氣和金屬加熱後生成的物質等，都被當做一種獨立的物質來看待。而拉瓦錫則是第一個打破這個傳統觀念的人，他通過自己親手設計的一個個精密實驗，提出了兩個在化學史上具有里程碑意義的重要理念：

第一個理念：物質在轉化過程中，質量永遠是守恆的。這被後人稱爲質量守恆定律或者物質不滅定律。

第二個理念：那些看上去好像不可再分的物質，其實也是由更爲基本的物質構成的，比如空氣就是由不同的氣體物質混合而成。

這兩個新理念，就像是現代化學理論的兩塊指路標，從此，化學走上了正確的方向，開始進入到快速發展的階段。

基於以上兩個新理念，拉瓦錫重新解釋了水銀加熱變成紅色粉末，又再從紅色粉末變回水銀的實驗。在這個解釋中，燃素是多餘的東西，拉瓦錫徹底扔掉了燃素。

水也是化合物嗎？

拉瓦錫是這樣認爲的：

水銀在第一次加熱的時候，吸收了空氣中的某種氣體，變成了紅色粉末，而這種紅色粉末是一種水銀和這種氣體的化合物。當再次加熱紅色粉末時，這種氣體又被釋放出來，紅色粉末重新還原成了水銀和那種氣體。在這個過程中，系統的總質量並沒有發生一絲一毫的變化，物質可以在兩種形態之間互相轉化。

水銀與水銀加熱後變成的紅色粉末

拉瓦錫把那種空氣中的氣體命名爲Oxygen，這就是今天我們人人皆知的氧氣。儘管普利斯特里先於拉瓦錫發現了氧氣，但普利斯特里並沒有意識到氧氣是空氣中本來就存在的一種物質，而是錯誤地認爲它是一種“脫燃素氣體”。

當拉瓦錫認識到空氣並不是一種單一的物質時，就好像打開了藏寶屋的大門。既然被四元素理論認爲是組成萬物的最基本物質之一的空氣是一種化合物（今天我們知道空氣其實是一種混合物，但是在當時，化學家們還很難把化合物和混合物的概念清晰地區分出來），那麼，另一種基本物質——水——會不會也是一種化合物呢？

這種想法本身已經具備了革命性，而新科學的大門就是在這樣的一次次理念革新中被推開的。不過，如果只是停留在想法上，拉瓦錫絕不可能成爲現代化學之父，真正可貴的是，拉瓦錫要設計實驗來證實這個大膽的想法。

我在平常的各種講座活動中，被問到最多的一類問題往往是這樣的句式——“汪老師，你覺得xxxx有沒有可能？”比如，“你覺得有沒有可能我們做夢就是接收到了另外一個平行世界中的自己的信息呢？”總之，各種各樣的“有沒有可能”是我被問到頻率極高的問題類型，面對這樣的問題，我的回答往往是這樣“你能想到這種可能性很好，說明你的思路很開闊，具備創新的潛質。不過，想到某種可能性其實並不是太難，你的真正挑戰是能不能設計出一個實驗來證實或者證僞你假設的可能性呢？這纔是一種更高級的思考方法。”

讓我們來看看拉瓦錫爲了證實自己大膽的假設，他設計的巧妙實驗是怎樣的。

有金錢，有事業，還有一個好老婆

首先，他把一個裝有水的球形玻璃皿放在一個爐子上加熱，這樣就可以生成純淨的水蒸氣。水蒸氣被引入一根鐵管中，這根長長的鐵管橫穿過一張爐臺，在爐臺上又鋪滿了燒紅的碳。鐵管被這些碳燒成了紅色，水蒸氣通過這根處於紅熱狀態的鐵管後，被引入到一根彎曲成彈簧狀的鐵管中，而這根彈簧狀的鐵管則浸泡在冰冷的水中。這樣一來，鐵管中的水蒸氣會被再次冷卻。鐵管的末端被接到一個用來收集冷凝水的瓶子中，瓶子的上方再通過一根管子連接到一個用來收集剩餘氣體的瓶子。整個系統是一個密封得很好的封閉系統。

拉瓦錫設計的實驗裝置

這個實驗裝置描述起來比較複雜，爲了便於大家理解，我把拉瓦錫的設想和原理再說一遍，這次大家可以忽略具體的實驗裝置，只專注在實驗原理上。拉瓦錫的設想是這樣的：

如果水是一種化合物，那麼當水蒸氣通過紅熱的鐵管時，水蒸氣中的某種物質或許就會和鐵管發生反應，被鐵管吸收，那麼另一頭冷凝出來的水的質量就會損失一部分，而損失掉的這部分水的質量又應該剛好等於鐵管增加的重量加上最後一個集氣瓶增加的重量。如果最終的實驗結果與預期相符的話，那就說明，水可以分解成兩種不同的物質。

不知道大家發現沒，拉瓦錫的這個實驗想要做成功，對實驗設備的精密度以及測量的精度都要求極高，好在拉瓦錫有兩大法寶，助力他完成如此高難度的實驗。第一個法寶是錢。他很有錢，能請能工巧匠幫他打造他想要的任何實驗裝備，據說，光是各種各樣的燒杯，他就有 13000 多隻，還有 250 多個不同形狀和功能的儀器擺滿了他的實驗室，全世界精度最高的天平秤他就有三臺，設備之豪華豐富，恐怕全世界也找不出第二個能與之媲美的人。

令人稱羨的實驗設備

第二個法寶則是他的妻子瑪麗（Marie-Anne Paulze Lavoisier）。幾乎所有介紹拉瓦錫生平的書都會提到這位比拉瓦錫小 15 歲的夫人。不僅是因爲 13 歲的瑪麗嫁給了 28 歲的拉瓦錫，郎才女貌，傳爲科學史佳話。更是因爲瑪麗的智慧似乎不亞於拉瓦錫，不管是做實驗還是組織社交活動，還是幫拉瓦錫打理財產，瑪麗都能得心應手。更重要的是，瑪麗的繪畫技巧非常高超，拉瓦錫著作中的所有實驗圖都是由瑪麗親手繪製。另外，瑪麗精通法文和英文，而拉瓦錫不懂英文，瑪麗經常把一些英文文獻翻譯成法文供拉瓦錫參考。在拉瓦錫去世後，瑪麗精心整理了拉瓦錫的所有手稿和遺作，對拉瓦錫的學術成果的傳播起到了至關重要的作用。因此，也有些學者把瑪麗尊稱爲現代化學之母。

拉瓦錫與他的妻子瑪麗

如果不是拉瓦錫的結局是被送上了斷頭臺，我想，他的人生會完美到令任何人都難免心生羨慕。金錢、興趣、事業、成就、家庭，一切都完美到無以復加。不扯遠了，回到主題。

拉瓦錫的這次實驗做成功了，不僅再次證實了質量守恆定律的正確性，他還有更重要的發現。

第一個認識到水的真相的人

拉瓦錫從集氣瓶中收集到的氣體顯然是一種新的物質，它比空氣輕，蠟燭在這種氣體中無法燃燒。當這種新的氣體與氧氣混合後，遇到電火花，就會發生爆燃現象。這種新的氣體被拉瓦錫命名爲 Hydrogen，本意是能促成水的氣體，這就是我們今天人人都知道的氫氣。最神奇的是，氧氣與氫氣發生爆燃之後，居然又能重新生成水。

通過這個實驗，拉瓦錫是第一個認識到水的真相的人。水可以分解爲氫氣和氧氣這兩種氣體，兩種氣體也可以重新結合成水。氧氣不僅僅存在於水中，在空氣中也大量存在。這麼看來，氧氣就是比水和空氣更基本的一種物質。

水由氫、氧兩種元素組成

綜合所有這些認識，拉瓦錫創立了氧化學說來取代流傳了 200 多年的燃素學說。氧化學說，有些文章也把它稱爲“氧理論”，它的核心思想就是圍繞着氧這種基本元素展開的。燃燒就是一種元素被另一種元素氧化的過程，拉瓦錫發現木材燃燒和食物在我們的肚子中被消化，本質上是一樣的，它們都是一種氧化過程。

木材燃燒和食物消化在本質上是一樣的

正是拉瓦錫創造了“氧化”和“還原”這兩個化學用詞，直到今天，我們依然還在頻繁地使用這兩個概念，但拉瓦錫做夢也想不到，現代的保健品營銷大師們把“抗氧化”濫用到了何等程度。在這裏，我忍不住想說一句：所有打着抗氧化旗號的保健品都是騙局，沒有例外。

拉瓦錫的氧化學說對於當時的化學界來說，是一場摧枯拉朽式的革命，恩格斯用“頭足倒立”來比喻這場化學革命的徹底性，它就像是哥白尼的“日心說”取代托勒密的“地心說”，當然，氧化學說也不是一夜之間就確立江湖地位的，那是一個百家爭鳴的時代。

給物質施以“酷刑”的化學家

18 世紀下半葉，是化學這門新科學的黎明時期，在歐洲大陸上，冒出了許許多多癡迷於在瓶瓶罐罐中尋找新物質的人，他們把在這個世界上能找到的一切物質都收集起來，然後把各種不同的物質用排列組合的方式混合，再給它們施以“酷刑”，什麼碾壓、火烤、冰凍、蒸餾、結晶、甚至是剛剛發明沒多久的通電等等，他們用盡一切手段“折磨”這些物質，目的都是爲了把一種物質分解成更爲基本的另一種物質。在那個時代，你很難從行爲上分辨出一個化學家和一個巫師或者藥劑師，比如我小時候特別愛看的一部動畫片《藍精靈》，裏面那個格格巫，整天遊走在一大堆試管間，把各種各樣、千奇百怪、五顏六色的液體倒來倒去，小時候覺得這是巫師的典型形象，實際上，這也是當時歐洲的那些化學家們的典型形象。

《藍精靈》中的格格巫就像18世紀的化學家

儘管各國的化學家對物質的組成有着迥然不同的看法，但有一個共識逐漸形成。這個共識就是，世界上所有的物質，可以分成兩類，一類是通過一切手段，都無法再分解的簡單物質，比如像各種金屬就是典型的這類物質，還有像氫氣、氧氣這樣的氣體物質，今天我們把這些物質叫單質。第二類物質就是由不同元素組成的化合物。

但拉瓦錫對化合物的認識又比其他人更深一步，根據他的氧化學說，化合物又可以分成三類，第一類是氧與非金屬元素組成的化合物，這類化合物被拉瓦錫統稱爲“酸”；第二類是氧與金屬元素組成的化合物，這類化合物被拉瓦錫統稱爲“鹼”，比如我們前面一再提到的那種紅色粉末氧化汞，就是拉瓦錫稱爲的“鹼”類物質；第三類是酸和鹼再反應後生成的新物質，被稱爲“鹽”。當然，拉瓦錫對酸、鹼、鹽的定義和我們今天有所不同，但在那個化學的黎明時代，這種分類思想就像是照亮前路的晨光，意義非常重大。那個時代的探索者們逐漸認識到，這個世界上化合物的數量要遠遠多於基本物質的數量，尋找基本物質就好像大航海時代發現新大陸一般令人着迷。

氧化汞是拉瓦錫稱爲的“鹼”類物質

但即便有無數人癡迷於尋找世界上不能被分解的基本物質，可真正得到公認的基本物質其實並不是很多，在拉瓦錫 40 多歲時，大約也就找到了 30多種基本物質，拉瓦錫把這些用盡一切手段都不能再被分解的物質叫做基本元素。但是這些物質的名稱卻極其混亂，每個人在發現它們時，基本上都會給起個新名稱，就比如說“氧氣”，當時就有促生命氣體、最適宜呼吸氣體、脫燃素氣體、促燃燒氣體等等各種名稱，這使得化學家們交流起來十分困難，誰也搞不清楚其他人說的那種物質是不是就是自己知道的某種物質。

現代化學的開篇鉅著

拉瓦錫和另一位法國化學家德莫維奧（Lous-Bernard Guyton de Morveau）一拍即合，決心終結這種混亂的局面，他們開始收集、整理各地化學家們找到的物質，通過重複實驗來合併同類項，歸類整理，統一命名。做這件事情，拉瓦錫還有一個強烈的動機，就是希望通過統一化學物質的名稱，來達到傳播氧化學說的目的。

法國化學家德莫維奧

在這個過程中，拉瓦錫鬱悶地發現，儘管自己擁有全世界最豪華的實驗室，居然沒有一種基本物質是自己首先發現的，自己所知道的所有的基本物質都被別人提前發現過。1787 年，化學史上第一本專門給物質命名的書，《化學命名法》出版，包括拉瓦錫在內，一共有四個作者。

四位作者合著的《化學命名法》

這套命名方法的核心思想是這麼幾條：一、一種物質對應一個名字，這條聽着好像是句廢話，但如果放到當時那個名稱混亂不堪的環境中，這條思想很重要；二、所有的基本物質只用一個單詞表示，不要弄得老長；三、化合物的名稱中要包含所有基本物質的名稱，這樣一來，只要看到名稱就能知道這種物質可以用哪幾種基本物質製造出來。這套命名體系一直沿用至今。就是用這套方法，拉瓦錫和他的合作者們，給當時世界上已知的 700 多種物質都確定了名稱。從此，化學界混亂的命名方法得以改觀，化學家們總算有了一本可以把自己發現的物質對號入座的手冊。

但也有對此很不滿的化學家，因爲很多物質的舊名稱都是以發現者或者發現地命名的，而新的名稱中，把這些都給統統抹去了，他們拒絕使用新名詞。不過，老傢伙們終究會死去，而新生的年輕一代化學家顯然更喜歡簡潔明瞭的新名字。

兩年後，1789 年，現代化學終於有了一部開山之作，這就是拉瓦錫獨立完成的現代化學史上一部里程碑意義的鉅著《化學基礎論》。寫到這裏，我特意去買了本電子書，既然開講化學史的節目，怎麼着也得打開這本史詩級著作的原著看看，否則真不好意思跟人打招呼。

拉瓦錫的鉅著——《化學基礎論》

拉瓦錫爲他這本書的副標題是這麼寫的：“以一種新的秩序容納了一切現代發現的化學基礎論”。不得不承認，拉瓦錫寫下這行霸氣外露的文字，的確出自他的自信，而不是自戀。

今天的化學界都承認，這本書在化學界的地位，就如同牛頓的那本《自然哲學的數學原理》在物理學界的地位一樣，拉瓦錫爲化學這門學科打下了第一根基樁，整個現代化學大廈都是在這根基樁上逐步建立起來的。

在拉瓦錫原著的“序”裏，我開篇就讀到了這樣一段讓我非常感動的話：

我一直強使自己除了從已知到未知之外，絕不任意前進。並將此作爲一條定律：除了由觀察和實驗必然引出的直接結果之外，絕不形成任何結論，並且始終整理事實以及由這些事實引出的結論，以這樣一種秩序最易於使它們爲開始從事化學研究的人們所完全理解。

我相信，我的老讀者都能從這段話中讀出純正的科學精神。千萬別忘了拉瓦錫是 1743 年出生的人，200 多年前的人能具備這樣的精神，可以說鳳毛麟角的。我曾經說過，科學的解釋和文化、宗教的解釋，最大的不同在於：科學的解釋努力讓人理解，而文化和宗教的解釋則努力讓人相信。

現代化學的基本原理200多年未改變

拉瓦錫是人類歷史上，第一個洞見到了化學反應真相的人，他的核心思想可以被稱爲“元素不滅”。一切看似眼花繚亂的化學反應，都不過是元素之間的轉化和組合，元素既不會被消滅，也不可能憑空產生。這條 200 多年前的深刻洞見，一直到今天，依然是現代化學的基本原理。可能你會反駁說，我們今天不是發現，元素是會衰變的嗎？一種元素也會變成另外一種元素。是的，放射性元素確實會發生衰變，但我們一般認爲那個不算是化學過程，而是一種物理過程，這是後話，這裏暫且不表。

在 18 世紀末，發生了兩場革命，一場革命是拉瓦錫掀起的化學革命，他以一人之力革掉了燃素學說的命；另一場革命是法國大革命，但很不幸的是，這場革命革掉了拉瓦錫的命。

法蘭西第一共和國成立後，國王路易十六被推上了他自己親自設立的斷頭臺。舊政府的 28 個包稅官全部被判處死刑。所謂的包稅官就是幫助國王收稅的官員，當時的政策是承包制的，包稅官每年向政府承諾一個稅收總額，超額徵收部分可以合法地裝自己的口袋，這種政策當然遭到了民衆的憎恨，他們視所有包稅官爲舊政府的幫兇，要求全部砍頭。

拉瓦錫被推上了斷頭臺

就這樣，50 歲的拉瓦錫和他的岳父都被推上了斷頭臺，一顆 100 年也長不出的腦袋在不到 1 秒鐘的時間就被切了下來。僅僅不到三個月之後，雅各賓專政恐怖統治時期的最高領導人羅伯斯庇爾（Maximilien de Robespierre）在同樣的地點以同樣的方式命喪黃泉，恐怖統治很快結束了。法國大革命結束後，拿破崙掌控了法國，他是一個非常尊重科學的領導人，法國人民也從狂熱的革命熱情中冷靜下來，重新開始審理被前政權判處死刑的人，拉瓦錫毫無懸念地被平反，改判無罪。

100 多年後，一座拉瓦錫的雕像豎立在了巴黎，受到了人們的敬仰。後來有人指出這座雕像跟拉瓦錫一點兒也不像。追問之下，雕塑家承認他用的是數學家、哲學家孔多賽（Marquis de Condorcet）的頭像資料。這座拉瓦錫暨孔多賽的雕像在原地被保留了半個世紀，直到二戰爆發被毀。