美丽明艳的篝火火焰,温暖而明亮。黑夜中的火焰,驱赶黑暗,温暖人心,照亮前方的道路,给人无限的希望与光明。早在几百万年以前,人类就已经逐渐地掌握并使用着火,它是人类掌握的第一个自然力。然而,火到底是个什么东西?不论是西方的“四元素说”还是中国古代的“五行学说”,火都被认为是重要的物质组成元素。那么,作为元素的火,到底是个什么物质呢?很显然,亚里士多德和他的逍遥学派们没有深究这个火到底是个什么物质。而作为经验主义的炼金术士巴拉塞尔苏斯,也更不可能提出任何的理论。那么波义耳既然不满足古希腊流传下来的“四元素说”,他就得指出,这四种所谓的“元素”其实都是可以再分解的。比如说气,就是空气。今天我们知道,空气中有氮、氧还有稀有气体元素;那么土呢,更不用说,里面有氧、硅、铝、铁等元素;水呢,主要就是氧元素和氢元素构成的物质。那么,火到底是怎么组成的呢?实验室中的波义耳没有任何的证据,所有的材料都是先前的炼金术士们整理留传下来的手稿和波义耳本人在自己实验室里捣鼓的实验记录。那么,火到底是个什么鬼?和这时候人们理解的其它“元素”截然不同的是,其它的“元素”都能捕捉到,并且保留下来。但是这个火必须得有燃料供应着,燃料烧完了火也就灭了。你总不能说这些正在燃烧的燃料是构成火的元素吧?就在这种情况下,波义耳就开始了他的想象,他并且提出,这个火应该也是由元素构成的。那么构成火的元素,应该就是一个一个的微粒,它应该有质量。那么,就可以解释为什么木材在燃烧时,大部分物质都基本上被烧没了,留下了一点点灰烬,与没少之前比那就是微不足道的了。在此基础上,我们就大致可以写成如此的反应:燃料-火微粒=灰烬那么,虽然这种“火微粒”的说法能解释植物等燃料的燃烧,可金属在的煅烧则是会增重的呀?波义耳在做实验的时候就发现,把铜、铁、锡、铅等金属如果放在空气中煅烧是如此,如果放在密闭的容器中煅烧又会怎样呢?波义耳就把金属放在密闭容器里煅烧。烧完以后拿出来一称,它们还是会增重。这又是怎么回事呢?波义耳最后没有办法,他只好说,在金属煅烧的时候,从燃料中的火微粒透过玻璃瓶钻到金属里,最后就形成了比金属本身还重的金属氧化物(当时还不知道氧化物这一概念,姑且叫成金属灰)。那么反应过程就可以写成:金属+火微粒=金属灰煅烧后留下的增重的金属灰我们今天知道,在化学反应中,参与反应的物质前后加起来的质量总和是不变的。那么,在密闭的容器中,怎么会出现金属单纯增重的情况呢?这就是波义耳实验过程的疏漏了。在实验中,这位发现了波义尔定律的发现者本人,恰恰忽略了空气的影响。他没有考虑到,密闭的容器里也是有空气。因此,至此,波义耳失去了揭示火燃烧的秘密的绝好机会。德国化学家贝歇尔德国化学家施塔尔虽然波义耳没能继续深入地了解到燃烧的秘密,但波义耳的这种解释手段倒是被德国的两位化学家给大肆发扬了一番,他们就是贝歇尔和施塔尔。首先是贝歇尔,他解释物质燃烧的现象的时候,是一种分解反应。认为物体燃烧会释放出“油质”(相当于之前炼金术士说的硫元素),是这种油质发出光和热。而燃烧完毕后,那么就只剩下了“石质”(相当于之前炼金术士说的盐元素)和“汞质”(相当于之前炼金术士说的汞元素)。那么这种“油质”就被后来的施塔尔发展为“燃素”。写成反应式,大概就是如此:燃料=油质+石质+汞质施塔尔于是就总结贝歇尔、波义耳等人的关于燃烧本质的观点,最终提出了“燃素说”。继承了波义耳的观点,他认为,火就是这种无数细小而活泼的微粒组成的物质,而这种微粒则可以和其它元素结合并形成化合物,那么燃素也能游离于空气中,无处不在。例如,天上打雷的闪电,就是因为燃素的作用。生物体因为富有燃素,因此才有生命,无机物也是因为燃素得存在而能够燃烧。那么,在解释金属煅烧而形成金属灰的问题上,他的表述方式和波义耳也是相反的:金属-燃素=金属灰那么就有了问题:金属失去了燃素,应该变轻才对,怎么会增重了呢?于是施塔尔解释,燃素有负质量,因此,金属失去了燃素,重量就反而增加了。就好比活着的人一旦死了,身体比活着的时候显得重那样,那么死亡的金属灰渣就比活着的金属重。就比如,把铁放在硫酸中,最后产生了氢气是可以燃烧的。那么施塔尔认为,这就是燃素,氢气密度确实比空气轻,所以燃素带有的是负质量。经过如此的解释,似乎很好地统一了自然界的各种化学反应。因为,各种物质都有“燃素”,燃素充满整个宇宙,不仅支持了燃烧,也支持了各种的反应:铁为什么生锈?因为燃素逃逸掉了;为什么干馏木材不会燃烧?是因为燃素不能被自动分解出来,必须由空气把燃素从木材中夺取出来才行。那么酒精是什么?酒精就是燃素和水的结合物,燃烧以后,就只剩下了水了嘛。金属溶于酸,金属生锈,金属煅烧,都是燃素被夺取的过程。燃素在燃烧发生的时候,就被我们看到了。也许说到这,许多人也许会提出一个疑问:那么没错啊,这种解释很合理。如果按照今天的观点,物质在燃烧之前含有化学能,燃烧的时候就会释放热量,包括金属氧化、呼吸作用在内,都是一种能量转换,那么“燃素”怎么就不可以作为一种化学能被接受呢?我们需要明白的就是,化学是一门科学,而科学的本质就是追求真理。而真理就是客观在人主观印象中的真实的反映。那么既然化学家们说有这种“燃素”,并且它是一种物质,那么燃素到底长什么样?燃素的质量是多少?燃素必须经过空气才能夺取,那么被夺取的燃素又通过什么方式回到灰烬中,让灰烬重新获得活力?这一切的种种问题,都是提出“燃素说”的化学家无法回答的问题。尽管有着诸多问题不能解决,但不能不说,这种“燃素说”的提出无疑是人类对自然界认识的一次进步。这种燃素说的提出至少让我们的观念发生改变,至少明白一点,那就是火焰的产生是一种化学反应导致的现象。不论是波义耳还是贝歇尔和施塔尔,因为受到时代的局限,在化学这一学科诞生的初期,人们在化学方面的认识一片空白的时候,不可能一下子在燃烧方面提出最完美的理论。然而,这种假说或理论的提出又是必需的,否则化学无法从古老神秘而又荒谬的炼金术中解放出来,最终成为现代科学的一个重要组成部分。“燃素说”的确有很多缺陷,那么火焰到底是怎么回事?敬请大家