72 科学的发展（2）

1794年，拉瓦锡在断头台上被处死。他是法国有史以来最伟大的科学家之一。这是科学史上恐怖的一天，人类损失了一位杰出的科学家。就在几年前，在舍勒、普里斯特利、布莱克和卡文迪什四位化学家的帮助下，拉瓦锡终于打破了一直以来禁锢化学的混乱局面。1789年，拉瓦锡出版了划时代的著作《化学基础论》，从而在化学中引起一场革命。在拉瓦锡受刑后，法国籍意大利裔科学家拉格朗日说道：“砍下这样一颗头颅只要一瞬间，但要再长出一颗这样的脑袋，也许要100年！”


拉瓦锡被认为是近代化学的奠基人，他从一种崭新的角度来对待定量技术，这是化学领域所有进步的基础。他为化学做的事情，跟伽利略为物理学做的事情具有相同的意义。他为化学引进了严格的方法论、经验论和定量方法。


1772—1774年，拉瓦锡进行了一系列实验，演示在受控条件下燃烧不同物质，最终表明物质燃烧的原因是由于空气中的氧气，于是燃素说灭亡了。从拉瓦锡的实验得出的另一个重要结果是质量守恒定律。这条基本定律在19世纪成了“化学的防护堤”。


1918年，德国女数学家埃米·诺特提出“诺特定理”，表达了连续对称性与物理量守恒定律之间的对应关系，揭示了对称性在理论物理学中至关重要的核心地位。对称性，意味着不变性，即对某个体系执行了某种操作后，一切可以复原不变。物理学的任务之一就是在变动不居的各种现象变化中，找出那个不变的、抽象的东西。诺特定理指出，时间平移对称性对应于能量守恒定律，空间平移对称性对应于动量守恒定律，空间旋转对称性对应于角动量守恒定律，电荷共轭对称对应于电量守恒定律。


话题回到拉瓦锡。1787年，拉瓦锡和他的同事考查了化学中所用的语言，发现其中充斥着各种混乱。在化学书籍中有许多来自古老炼金术的术语，而这些术语又来自许多不同的语言，如希腊语、希伯来语、阿拉伯语和拉丁语。这些化学书籍给物质命名往往是根据各种类比和印象，非常不严谨，甚至有些搞笑。比如，硫和汞被称为“父亲”和“母亲”，用“西班牙绿”表示醋酸铜等。根据类比，化学反应被称为“怀孕”。实际上，这一切都是巫术中的类比思维和关联思维在作怪。


于是，为了减少混乱，明晰规范，化学就必须开始设计和使用新的命名方法。拉瓦锡的重要思想就反映在其中，他认为化合物中元素的名称应该反映在化合物的名称中。所以，锌花变成了氧化锌，矾油变成了硫酸。化学命名法的这一转变在18世纪的化学科学革命中起到了关键作用，拉瓦锡在其中所起的重要作用是他被认定为近代化学奠基人的理由之一。


北美科学家富兰克林在电学方面做出了重要贡献，他为此甘愿冒极大的危险，这种做实验不要命的精神令他声名远播。1752年，富兰克林做了一个著名的，同时也是危险的风筝实验：在一个雷雨天，他放飞了一个特制的风筝，牵着风筝的丝线的另一端拴着一个尖尖的金属钥匙。


闪电在当时的人们看来，还是一个颇为神秘的现象，闪电的本质到底是什么，还没有人能解开这个谜。富兰克林的思路是，假如天空中的闪电是电的话，丝线就会把天空中的电传到地面。他注视着天空，等待合适的时机，当看到云层中隐现闪电时，他立刻握住钥匙，只见一串火花顿时迸出。然后，富兰克林又将风筝线上的电引入莱顿瓶中，让莱顿瓶充满了电，由此他证明了，闪电的本质就是电，而不是什么神秘现象。有了这么突出的功绩后，他被选为伦敦皇家学会会员。


1785年，英国科学家库伦建立了一条电学定律。库伦非常吃惊地发现，库伦定律的平方反比关系正好和牛顿的万有引力定律相类似，引力和电的作用方式非常类似。接着，他又对磁做了类似的研究，发现磁力也符合平方反比定律。这是非常令人兴奋的消息，因为这证明了三种基本力都服从类似的定律，宇宙确实是按照一套简洁、有序的原理运行的。


18世纪的曙光照亮了新时代的黎明，在新时代里，电将被人类利用并产生效益。1800年，意大利物理学家伏特发明了第一只电池，到了1831年，英国科学家法拉第制成第一台发电机。此后，美国发明家爱迪生还发明了电灯，旷世奇才特斯拉发明了交流电系统，人类进入了电力时代。


在生命科学方面，瑞典科学家林奈于1735年出版了《自然系统》一书，建立了一套独特的生物分类体系，使他成为了著名的科学家和近代分类学的奠基人。经过许多年不断的修改和补充，他的书终于为植物学家和博物学家处理一个最让人感到棘手和困惑的问题铺平了道路，这个问题就是：如何为世界上各种生命形式进行命名和分类。


林奈把生物物种分为“界、门、纲、目、科、属、种”几个类别，他的主要目的只是创造一种既实用又方便的命名系统。他取得了巨大的成功，以至于他的命名系统的大部分直到今天仍在使用。


从18世纪初开始，生物学界就针对“物种不变论”进行论战，由于拉马克和居维叶这两个人在生物学研究上卓有成效的工作，导致论战到该世纪末进入白热化状态。物种不变论指的是，认为所有物种永远保持不变。


拉马克和居维叶都是法国人，这并不是巧合。因为在当时，巴黎已经成为了生物学研究中心，这两个人一个是研究无脊椎动物的专家，一个是研究脊椎动物的专家，所以在生物学领域，两人是一种竞争关系，成为了彼此的主要竞争对手。


在争论中，虽然拉马克的“拉马克主义”是不对的，但他依然推开了通往进化论的大门，而居维叶则想将这扇门关上。居维叶重视观察与实验的结果，他的经验主义将启蒙时代的主要倾向体现得淋漓尽致，而拉马克也将近代科学最伟大、最权威的理论之一，也就是进化论，向前成功地推进了一步。假如说他们有什么做得不对的地方，那只是因为遭遇了不可避免的时代束缚，而这种情况是所有敢于提问并敢于回答的人都会遇到的。


正如后来的科学家古尔德所写：“有些事情也许可以沿直线到达，但是通往科学真谛的道路总是和人的头脑一样弯曲和复杂。”


这一说法将科学的挑战性与神奇性同时体现了出来。真理是以奇怪而迂回的方式显现的，这一点将会在19世纪的科学探险中得到进一步的体现。