拉瓦锡从未做过的一件事是发现一种元素。在那个似乎几乎任何拥有烧杯、火焰和一些有趣粉末的人都能发现新事物的时代——顺便说一句,当时大约三分之二的元素尚未被发现——拉瓦锡却未能发现哪怕一种。这当然不是因为缺少烧杯。拉瓦锡在他那几乎可以说是荒谬豪华的私人实验室里拥有一万三千个烧杯。

相反,他利用他人的发现,并赋予它们意义。他摒弃了燃素和有毒气体。他辨识出氧和氢的本质,并赋予它们现代名称。简而言之,他为化学带来了严谨、清晰和方法。

他那些精密的设备确实派上了大用场。多年来,他和拉瓦锡夫人一直致力于需要最精细测量的极其严谨的研究。例如,他们确定了一个生锈的物体并非如大家长期以来所假设的那样失去重量,而是增加重量——这是一个非凡的发现。不知怎地,在生锈的过程中,物体从空气中吸引了元素粒子。这是第一次认识到物质可以转化但不能消除。如果你现在烧掉这本书,它的物质会变成灰烬和烟雾,但宇宙中物质的总量将保持不变。这被称为质量守恒定律,这是一个革命性的概念。不幸的是,它与另一种革命——法国大革命——同时发生,而对于这场革命,拉瓦锡完全站错了队。

他不仅是令人憎恨的包税公司成员,而且还热情地修建了环绕巴黎的城墙——这座建筑如此令人憎恨,以至于成为叛乱市民首先攻击的目标。利用这一点,1791 年,当时已是国民议会主要发言人的马拉谴责了拉瓦锡,并暗示早该把他绞死了。不久之后,包税公司被关闭。此后不久,马拉在浴缸中被一位名叫夏洛特·科黛的受害年轻女子谋杀,但此时对拉瓦锡来说已经太晚了。

1793年,已经很激烈的恐怖统治进入了更高的阶段。十月,玛丽·安托瓦内特被送上断头台。次月,正当拉瓦锡和他的妻子迟迟计划着逃往苏格兰时,拉瓦锡被捕了。五月,他和三十一位包税官同僚被带到革命法庭(法庭上矗立着马拉的半身像)。八人被判无罪,但拉瓦锡和其他人则被直接带到了革命广场(现在的协和广场),那里是法国最繁忙的断头台所在地。拉瓦锡看着他的岳父被斩首,然后走上前去接受了自己的命运。不到三个月后,7月27日,罗伯斯庇尔本人也以同样的方式、在同一个地方被处决,恐怖统治迅速结束。

他去世一百年后,巴黎竖立了一座拉瓦锡的雕像,备受推崇,直到有人指出它看起来一点也不像他。在质询下,雕塑家承认他用了数学家兼哲学家孔多塞侯爵的头像——显然他有一个备用的——希望没有人会注意到,或者即使注意到了也不会在意。在第二点上他是对的。拉瓦锡兼孔多塞的雕像被允许原地保留了半个世纪,直到第二次世界大战期间,一天早上,它被带走并熔化成了废料。

在 19 世纪初的英国,吸入一氧化二氮(即笑气)成为一种时尚,因为人们发现使用它“伴随着一种高度愉悦的刺激感”。在接下来的半个世纪里,它将成为年轻人的首选药物。一个名为阿斯克西亚学会的学术团体,曾一度几乎只专注于此。剧院上演“笑气之夜”,志愿者可以吸入大量笑气提神,然后用他们滑稽的蹒跚步态娱乐观众。

直到1846年,才有人想到为一氧化二氮找到实际用途,即作为麻醉剂。天知道有多少万人因为没人想到这种气体最明显的实际应用,而在外科医生的手术刀下遭受了不必要的痛苦。

我提到这一点是为了说明,化学在十八世纪取得了如此巨大的进步之后,在十九世纪的头几十年里却有些迷失了方向,就像地质学在二十世纪初所经历的那样。部分原因在于设备的局限性——例如,直到十九世纪下半叶才出现离心机,这严重限制了许多类型的实验——部分原因在于社会因素。总的来说,化学是商人的科学,是那些与煤炭、钾碱和染料打交道的人的科学,而不是绅士们的科学,后者倾向于被地质学、自然历史和物理学所吸引。(在欧洲大陆,这种情况比在英国稍微好一些,但也只是稍微好一些。)或许具有说服力的是,本世纪最重要的观察之一,即布朗运动,它确立了分子的活跃性质,并非由化学家做出,而是由苏格兰植物学家罗伯特·布朗做出的。(布朗在 1827 年注意到的是,悬浮在水中的微小花粉粒无限期地保持运动,无论他给它们多少时间沉降。这种永恒运动的原因——即不可见分子的作用——长期以来一直是个谜。)

如果不是因为一位极其不可能的人物——伦福德伯爵冯·伦福德,情况可能会更糟。尽管他拥有宏伟的头衔,但他 1753 年出生于马萨诸塞州的沃本,原名本杰明·汤普森。汤普森英俊潇洒、雄心勃勃,“容貌和身材都很英俊”,偶尔勇敢,而且非常聪明,但从不受任何不便的顾忌所困扰。十九岁时,他娶了一位比他年长十四岁的富有寡妇,但在殖民地革命爆发时,他不明智地站在了保皇党一边,一度为他们进行间谍活动。在命运攸关的 1776 年,面临着“因在自由事业中 lukewarmness(不冷不热)”而被捕的危险,他抛弃了妻子和孩子,抢在一群手持热焦油桶、羽毛袋并热切希望用这两样东西装饰他的反保皇党暴徒之前逃离。

他先是逃到英国,然后到了德国,在那里他担任巴伐利亚政府的军事顾问,给当局留下了如此深刻的印象,以至于 1791 年他被封为神圣罗马帝国的伦福德伯爵。在慕尼黑期间,他还设计并建造了著名的、被称为英国花园的公园。

在这些事业之间,他不知怎地抽出时间进行了大量扎实的科学研究。他成为热力学领域的世界顶尖权威,并且是第一个阐明流体对流和洋流循环原理的人。他还发明了几件有用的物品,包括滴漏式咖啡壶、保暖内衣和一种至今仍被称为伦福德壁炉的炉灶。1805 年,在法国逗留期间,他追求并娶了安托万-洛朗的遗孀拉瓦锡夫人。这段婚姻并不成功,他们很快就分开了。伦福德留在法国,于 1814 年去世,受到除了他的前妻们之外所有人的普遍尊敬。

但我们在此提及他的目的是,1799 年,在伦敦一次相对短暂的逗留期间,他创立了皇家研究所,这是十八世纪末和十九世纪初遍布英国的众多学术团体之一。在一段时间内,它几乎是唯一积极推动年轻的化学科学的有地位的机构,这几乎完全归功于一位名叫汉弗莱·戴维的才华横溢的年轻人,他在该研究所成立后不久被任命为化学教授,并迅速以其出色的讲座和富有成效的实验而闻名。

戴维上任后不久,就开始接二连三地发现新元素——钾、钠、镁、钙、锶和铝(aluminium),或者铝(aluminum),取决于你偏爱哪种英语分支。[13]他之所以发现如此多的元素,并非因为他接连不断地敏锐,而是因为他发明了一种巧妙的技术,将电流应用于熔融物质——即所谓的电解法。他总共发现了十二种元素,占当时已知元素总数的五分之一。戴维本可以做得更多,但不幸的是,年轻时他对一氧化二氮的愉悦效果产生了持久的依恋。他对这种气体如此依恋,以至于每天(字面意义上地)吸食三四次。最终,在 1829 年,据信是这种气体导致了他的死亡。

幸运的是,其他地方有更冷静的人在工作。1808 年,一位名叫约翰·道尔顿的严肃贵格会教徒成为第一个暗示原子性质的人(这一进展将在稍后更全面地讨论),1811 年,一位名叫洛伦佐·罗马诺·阿梅代奥·卡洛·阿伏伽德罗(奎拉尼亚和切雷托伯爵)的意大利人,其名字极具歌剧色彩,做出了一项从长远来看将证明极其重要的发现——即,任何类型的两种等体积气体,如果在相同的压力和温度下保持,将包含相同数量的分子。

阿伏伽德罗原理,正如它后来为人所知的那样,有两点值得注意。首先,它为更精确地测量原子的大小和重量提供了基础。利用阿伏伽德罗的数学方法,化学家们最终能够计算出,例如,一个典型原子的直径为 0.00000008 厘米,这确实非常小。其次,近五十年来几乎没有人知道阿伏伽德罗这个引人入胜的简单原理。[14]