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少儿悦读:炼金术打开化学大门

少儿资讯 来源:央视网 2018年05月11日 08:50 A-A+ 二维码
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  央视网消息:你相信炼金术能提炼出长生不老的“贤者之石”吗?就连著名的科学家艾萨克·牛顿都留下了许多有关炼金术的手稿。被认为起源于埃及的炼金术一直都披着神秘的面纱,炼金术士们躲在幽暗的密室中鼓捣着奇怪的器具,痴迷于将廉价的金属变为贵重的黄金,将普通的药变为包治百病的万灵药。更神秘的是,炼金术手稿上描绘着常人无法理解的符号和图案。究竟炼金术当中隐藏了什么秘密,让无数的人痴迷?是埃及人将沙子和灰烬制成玻璃给了他们启发?还是古希腊哲学家亚里士多德提出的“万物四元素组成论”使他们坚信,只要改变元素的平衡,一种东西就能变成另一种东西,那么铅块也能变成金子也并非不可能?

  尽管炼金术士有时候并不知道自己在做什么,但是他们无意中给人类带来了许多“礼物”,比如提纯和蒸馏的方法,烧瓶和其他我们现在仍在使用的器具,当然还有更重要的化学和药物学!或许炼金术士是历史上最容易获得意外收获的群体了。如果你想更深入地了解炼金术士的工作,本书还为你准备了一位炼金术士学徒的求学故事,看一看他眼中的炼金术士究竟在忙什么。今天的我们在欣赏绚烂的烟火、使用着方便的化学器具、服用各种药物时,别忘了这当中还有炼金术士们的贡献!

  炼金术士的秘密

  在一座古老的城堡里,有一个小房间。房间里,一只石制熔炉在熊熊火焰上烧得通红,屋子里弥漫着一股臭烘烘的味道。一旁的桌上堆满了古怪的工具和造型奇特的玻璃罐子,还有用骨头制成的奇怪杯子。两个穿着长袍的人弯着腰,正盯着一个冒着泡泡的锅。里边的东 西变成黄金了吗?他们是不是终于发现了那个秘密?时光倒流到1548年。当时整个欧洲,炼金术士(大多为男性,也有部分女性)都忙着把类似锡和铅这样的廉价的金属变成黄金。尽管他们都没有成功,但他们却有了更重要的发现:一门我们今天称作“化学”的科学。但这是这个故事的结尾,让我们从头讲述这个故事吧。

  古老的秘密

  炼金术的起源要追溯到古埃及从事金属加工的技工以及制玻璃的工人。几千年前,这些手工艺人掌握着从石头中提炼铁、铜、银和黄金等金属的技术。他们曾试着混合各种金属来制作强大的武器,以及那些看起来和黄金一样的美丽珠宝。他们还用沙子和灰制成玻璃,用金属粉尘给这些玻璃上色,制成假宝石。这些工匠各自保留了自己的制作秘方,这样就没有人能和他们抢“饭碗”了。由于这些制作工序从不 外传,因此这些技艺让人感觉非常神秘, 甚至被认为是一种魔法。古埃及人善于动手,而古希腊人则乐于思考。他们喜欢思考一些“大”问题。比如,万事万物都是由什么构成的?是什么造就了万事万物的形态?一种事物又是怎样变成另一种事物的?试着把古埃及人制作的手工制品和古希腊人大胆的猜想联系起来,会得出什么结论呢?答案就是:炼金术。

  土、空气、水和火

  有一位名叫亚里士多德的古希腊哲学家认为,宇宙中的一切事物都是由四种基本成分构成的,它们是土、空气、水和火。想象一段燃烧着的木头:因为火焰正在熊熊燃烧,所以这段木头一定含有火这种成分;这段木头渗出的液体表示这里面也含有水;木头燃烧后形成的灰烬也是一种土;而燃烧过程中的烟雾也是空气的一种。如果亚里士多德的观点是正确的话,那么由一种物质变成另一种物质就是可行的。也就是说,只需简单地改变铅中所含各种成分的比例,就可以把铅变成黄金。

  这个观点看起来是那么令人信服,鼓舞着一代又一代炼金术士努力制金。炼金术士还认为,自然万物都会变得更加完美。显然,黄金就是一种完美的金属世间稀有而美艳动人,不会生锈,也不会失去光泽。矿工们知道,那些从地里挖出的铅中都含有少量的黄金。这是否意味着铅正在向黄金转化呢?如果他们能加快这种转化过程,又能得到什么呢? 一些阿拉伯的炼金术士认为,将铅变成黄金的关键在于找到一种能促使万物生长和变化的“化学种子”。这种物质会以红色石头或粉末等纯粹形式存在,它不仅能实现物质之间的转化、治疗疾病,还能让那些食用它的人长生不老。炼金术士把这种神秘的物质称为“贤者之石”。他们为这一想法激动不已,很快就着手寻找制作 这一“贤者之石”的方法。

  低调的炼金术士

  炼金术士使用秘密符号来掩饰作品,他们用令人费解的谜语和神秘的图画来记录自己的发现。他们这样做,不仅可以避免自己的制作秘方被人偷去或用作歪门邪道,还可以避开那些反对炼金术的教会追查。因此,任意两个炼金术士都不会使用相同的符号,这就让炼金术更加充满了神秘的色彩。

  黄金时代

  中世纪时期,大约在公元1300年,整个欧洲的炼金术士都在烟熏火燎的工作室中努力地寻找“贤者之石”。尽管其中有不少骗子到处招摇撞骗,但仍有许多诚心追寻知识的聪明人士。为了掌握转化的秘诀,炼金术士们不惜和毒药、爆炸物等危险品打交道。

  他们将各种物质混合在一起加热,观察它们加热后发生的变化。他们还把石头垒起来,用火烘烤,然后用酸性液将它们溶解。这些炼金术士发现了可用来识别金属和其他物质的实验。他们对一种奇怪的液态金属水银特别着迷。他们用水银将黄金和石头分离出来,还制成了不会褪色的红色染料。他们还能从海水中萃取盐分,从醋和酒中分离出酸。

  大多数炼金术士的实验都离不开火,因为他们认为加热是实现转变的根本方法。他们发明的许多基本方法至今仍在化学这门学科中使用,比如说蒸馏一种小心加热物质以分离其成分的方法。在今天的化学实验室中,你还可以发现炼金术士发明的许多有用的烧瓶和工具。 尽管炼金术士有时并不明白他们正在制作什么,对于这么做的原因也不甚了解,但他们却有多实用的发现。

  一位名叫亨尼格·勃兰特的炼金术士认为,用人体的尿液可以制成黄金,原因在于两者都是黄色的。于是,他收集了50桶尿液,煮沸后储存于他的地下室中,直至这些液体变成黑色。然后他利用蒸馏的方法,从尿液中得到了一小块坚硬的固体。这是黄金吗?当然不是。这块固体呈白色,表面光滑,在夜里会发光,如果暴露在空气中还会燃烧。勃兰特到底从尿液中制成了什么呢?他意外地发现了磷 一种现代常见的化学元素。

  除了炼金,炼金术还能干什么?一些炼金术士开始思考:除了制作黄金(这个至今没有人能实现),他们的工作是否还有别的用处?比如说用在医学上。

  公元16世纪,一位名叫巴拉塞尔士的炼金术士首次提出疾病可能是由人体体外的某种物质引起的。他用矿物质和植物等配成药,治愈了许多疾病。因此,他被视为现代制药学一门制作药品的学科的创始人。

  炼金术的发展

  接下来,炼金术士又有怎样的发现呢?17世纪晚期,一些孜孜不倦进行研究的年轻的炼金术士开始质疑亚里士多德提出的“万物四元素组成论”的观点。

  罗伯特·波义耳于 1627 年出生于爱尔兰。他是一名勇于质疑的年轻炼金术士。他对一切都充满了好奇,乐此不疲地进行着各种实验。尽管他仍对炼金术坚信不疑,但他的实验结果让他不得不对亚里士多德提出的观点产生了怀疑。

  在一个实验中,他观察到密封在真空罐中的木头没有燃烧,这意味着火并不是木头的组成部分。实际上,燃烧需要空气中的某种物质(今天我们都知道这种物质是氧气)。 他还发现了其他问题。如果土、空气、火和水是构成万物的基本成分,那么它们本身就不会由其他更为基础的成分构成。但波义耳却从土、空气、火和水这些物质中分离出了更小的成分,这就说明土、空气、火和水并非元素。因此,波义耳提出了关于元素的新定义:一种不能再分割成更小成分的物质。炼金术士已经发现了一些这样的物质,如黄金、银、铅、铁、硫黄和磷尽管当时他们并不认为这些就是元素。

  波义耳也采用了一些新的工作方法。他仔细地称量所有实验原料(炼金术士往往不这么做),将自己的观察记录下来,和他人分享自己的发现, 而不是用密码将这些发现隐藏起来。他还鼓励其他人重复他的实验,以便验证他的观点。这些做法促使炼金术开始向化学转化。

  尽管波义耳从未放弃研制“贤者之石”,但他却从一位炼金术士变成了一名化学家。

  一个世纪后,法国化学家安托万·拉瓦锡终于弄清了燃烧的木头的秘密。他发现燃烧的木头并没有释放土、空气、水和火等物质,而是经过加热,木头中的分子被分离,这些微粒与空气中的氧气形成了新的分子:二氧化碳、水汽和灰。所有的化学变化都是分子的分离和结合。分子由最基本的成分原子构成。

  拉瓦锡也提出了那些一直鼓舞着炼金术士的问题:万物是由什么构成的?物质又是怎样 发生变化的?他严谨科学的工作方法使他成为 “现代化学之父”。拉瓦锡于1794年去世,这同时也意味着炼金术时代的终结。炼金术士从未能将铅变成黄金。但如果他们知道他们为人类留下了更宝贵的财富,一定会很开心吧!

《生命价值》系列之炼金术打开化学大门

《生命价值》第三辑

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