第5章 第四章隱秘的結構

正是由於火，鐵匠們才能將鐵塊鑄成美妙的形狀，他們思想的形象：沒有火，任何藝術大師也不能使黃金呈現出最純真的色調。 不，無與倫比的鳳凰也不能重新再生，除非經歷烈火的煅燒。 ——米開朗基羅《十四行詩》第五十九首火使煉金術臻於完善，無論是在熔爐中，還是在爐灶中。 ——柏拉塞爾蘇斯（Paracelsus）人類與火的關係神秘而離奇，火是希臘人四種元素中唯一沒有被動物形象佔有的一個元素（甚至沒有火神）。近代物理學非常關注物質的不可見的細微結構，而這種結構又正是人們藉助於火的鋒芒揭示出來的。雖然，在幾千年前，人們就在實踐中進行過這種分析（例如對食鹽以及各種金屬的提煉），但是，這一進程最初產生於熊熊火焰所造成的神秘的魔幻氣氛中：這是一種煉金術的感覺，以為各種物質實體都可以用一些不期而然的方式加以改變。

正是這種神奇的性質使火成為生命的一個源泉，成為一種把我們帶進物質世界裡隱秘的內在結構的活生生的東西。許多古老的秘訣都表明了這一點。 汞化物就是如此，越是加熱，它的昇華物就越奇妙。 硃砂變成了氧化汞，經過多次其它形式的昇華，它將再一次變成硃砂，因此，它可以使人長生不老，這就是使從中國到西班牙的中世紀煉金術士們用以在圍觀者中引起敬畏之情的傳統實驗。他們取來硃砂這种红色顏料而這種顏料其實就是汞的硫化物，把它放在火上加熱。熱量排除了硫的成份，只留下神奇的銀色液態金屬汞的顆粒，這使得他們的讚助人不勝驚詫，敬畏之情油然而生。而當這種金屬昇華汞在空氣中加熱時，它受到氧化，又變成——不是如秘訣所說又變成硃砂——汞的紅色氧化物。不過，那個秘訣也不算錯：這種氧化汞可以再次變成昇華汞，從紅色又變成銀白色，然後又變成氧化汞，又從銀白色變成紅色，這一切都是加熱作用的結果。

儘管公元1500年前的煉金術士認為硫化汞和昇華汞是構宇宙的兩大要素，這一實驗本身卻並不重要。但這個實驗確實表明了一個重要的事實，這就是，火併不總被認為是一種破壞性的元素，它也是一種改造性的元素。這始終是火的奇妙之處。 我仍然記得，阿爾多斯?赫胥黎（Aldous HUxley）在與我作徹夜長談時，曾將他那白晰的手伸向壁爐中的火焰，說：“這就是變革之物。種種傳說都表明了這一點。首先，是鳳凰涅槃的傳說，鳳凰從火中再生，一次又一次，生生不息。”火是青春和熱血的象徵，並具有紅寶石和硃砂、赭石和赤鐵礦那樣富於象徵意義的色調，人們正是用這些顏色鄭重其事地描繪著自己的形象。當希臘神話中的普羅米修斯（Prometheus）為人類盜來天火時，他也給人類帶來了生命，使他們成為半神半人的人——這就是眾神之所以要懲罰普羅米修斯的緣故。

從更為實用的意義上講，火為遠古人類所知已有數10萬年的歷史。這就意味著，遠在智人時期，人類就已開始用火，正如我已強調過的，在北京人居住的洞穴中確實發現了用火的痕跡。從那時起，每一種文化形態中的人都一直在用火，儘管尚不清楚他們是否已經知道如何生火，過去人們曾經發現，有一個部落（緬甸南部的安達曼島（Andaman）上熱帶雨林中的侏儒）非常小心地保存火種，因為他們沒有掌握生火的技術。一般來說，不同文化形態中的人們為了同樣的目的而使用火：取暖、驅趕野獸、清除林莽、改善日常生活——烹調、烘乾木柴、加熱和分解岩石。而用火揭開金屬這一嶄新物質材料的秘密，則是使人類文明向縱深發展的偉大變革。這是人類上升歷程中一次偉大的技術進步，一次飛躍，其意義之深遠，可與石製工具的偉大發明等量齊觀。人類對火的應用，使火成為一種分解物質的更為精巧的工具。物理學是剖析岩石自然紋理的利刃；而火，這把灼熱的寶劍，揭示了岩石可見的表層結構下面的秘密。

差不多1年以前，定居的農業社會出現後不久，中東的居民就已開始使用銅器。在人們找到一種系統的方法來獲取那些金屬以前，金屬的應用並不普遍。我們知道，大約在7000多年以前，即大約公元前5000年時，在波斯和阿富汗人們開始從礦石中提煉金屬。那時，人們煞有介事地把孔雀石放進火裡，於是從火中流出了金屬的紅色液體，這就是銅——令人高興的是，銅在不太高的溫度下就熔化了。人們認出這是銅，因為他們有時候在天然結塊的表面看到過這種東西，而且，銅以天然狀態被人們敲打後製成用具已有2000年之久。 到了公元之初，新大陸的居民也學會了使用和冶煉銅，但僅止於此。只有舊大陸的人們才繼續使金屬逐步成為文明生活的支柱。在自然界中，人類得以控制的範圍突然間極大地擴展了。人類掌握了這樣一種金屬。它可以拉長，可以澆鑄，可以錘鍛，可以鑄造；這種金屬可以做成一件工具，一件裝飾品，一件器皿；這種金屬還可以扔進火裡，重新加以鑄造。它只有一個缺點：柔軟。只要被拉緊，就像在拉一條繩索一樣，它就會立刻變形。這是因為，如同每一種金屬一樣，純銅是由一層層的晶體構成的。在如同薄餅一樣的各個層次上，這一金屬的原子分佈在固定有序的晶格之中，每個晶格在另一晶格上滑動，直至最終被分開。當被拉緊的粗銅絲出現變細的地方（即當其弱點擴大了的時候），與其說它是由於耐不住拉力而斷裂，倒不如說是由於內部晶格的滑動而導致斷裂。

當然，6000多年前的銅匠並不這麼看。他面臨一個巨大的難題，就是這種銅不能製作兵刃。於是，人類上升的進程一度躊躇不前：下一步是製造堅硬而帶有鋒利刃口的金屬製品。這似乎是一種對技術進步的強烈要求，因為，作為一種發現，下一步是那樣的有悖常理而又美妙動人。 如果我們僅僅在近代意義上描繪人類上升歷程的下一，事情就簡單多了。我們已經知道，作為一種純粹的金屬，銅是柔軟的，因為它內部的各層晶格的平面相互緊貼在一起，容易因滑動而相互分離。 （通過鍛造，也可以便它變得多少堅硬一些，因為在鍛造時，大的晶格被打破，使它們變得參差不齊了。）可以斷定，假如我們在晶體中加入某種堅韌的東西，就可以防止晶格的滑動，從而使這種金屬變得堅硬起來。當然，就我在這裡所描繪的細微結構而言，取代一些晶體狀銅原子的柔韌的東西，必須是不同種類的原子。於是，人們不得不製造一種合金，由於這種合金中的原子不是同一種類，其晶體就更加堅硬。

這是近代的情況；只是在最近50年內，人們才開始懂得合金的特殊性能來源於它們的原子結構。然而，由於一時的幸運，也由於實驗的結果，古代的冶煉工匠也發現了這個答案：這就是，當人們在銅中加入某種甚至更為柔軟的金屬（例如錫）時，他們就製成了一種比這兩種金屬都更堅硬、更耐用的合金一一青銅。很可能，這種幸運是由於在舊大陸，錫礦往往是伴隨著銅礦而被人們發現的。事實上，幾乎每一種純粹的金屬都是脆弱的，而許多雜質卻足以使其變得更加堅硬。錫並不是唯一能夠起這種作用的金屬，它所起到的只是某種一般性的作用：給銅這種純粹的材料增添了另一種原子的金屬屑——不同粗度的粒子在晶格中粘連屬”。後來，鐵礦右經過提煉，鐵這種金屬立刻就被人們辨認出來，因為它早已為人們所利用。北美印第安人使用隕鐵，卻始終未能從礦石中提煉出鐵來。

由於提煉鐵要比提煉銅困難得多，鑄鐵自然只能是一個晚近得多的發現。人類實際應用鐵的最初證據，大概要算嵌在一座金字塔上的工具殘片；其年代被確定為公元前2500年以前。但鐵的廣泛應用是大約公元前1500年時從靠近黑海的赫梯人（Hittites）開始的——與中國精美絕倫的青銅器以及歐洲的巨石陣同時。 當黃銅發展成為它的合金——青銅的時候，生鐵也發展成為它的合金——鋼。在500年內，即到公元前1000年時，鋼在古代印度製作出來，性能優異的不同鋼種的製作方法也開始為人所知。但是，直到相當晚近的時候，鋼的用途還是有限的，從很多方面來看，它還只是一種罕見的材料。直到200年前，英國謝菲爾德（Sheffield）的鋼鐵工業仍然規模狹小，技術落後。當教友派的本傑明?亨茲曼（Benjamin Huntsman）想要製造一種精密鐘錶的發條時，他不得不去找冶金學家，試圖學會自己用鋼來製造發條。

既然我已轉向遠東文明，回顧臻於完善的青銅器製作技術，那麼，就讓我再舉出一些生產特殊性能的鋼的技術的東方範例吧。在我看來，這種技術在日本刀的製作中達到了頂峰，而早在公元800年時，人們就開始以這樣或那樣的方式運用這種技術了。在一起，其滑動就受到製止。 由於青銅是人類的一項了不起的發現，我已盡量用科學術語描繪了它的本質。而同樣了不起正是，對於已經掌握這項發明的人來說，它揭示了一種新的加工方法所具有的和所能發揮的潛在力量。青銅器的製作在中國得到最完美的表現。差不多可以肯定，青銅器的製作技術是從中東傳到中國去的。在中東地區，大約在公元前3800年，人們就已發現了青銅。在中國，青銅器製作的鼎盛時期正好是我們所認為的中國文明的開端——公元前1500年以前的商朝。

商朝統治著分佈在黃河流域的眾多封建領地，第一次在中國大地上創立了統一的國家和文化。從各個方面來看，這又是一個製陶術得到發展，書寫形式得以確立的創始時期。 （陶器和青銅器上的書法藝術令人驚嘆！）在這鼎盛時期製成的種種青銅器，引起了人們對神奇的東方藝術的強烈關注。 中國人在鑄造青銅器時，先用一些支板圍繞一個用陶土製成的型芯，做成鑄模。這種支板在今天仍時有發現，所以我們知道青銅器是怎樣製作的。我們可以仿照它的製作程序，先準備好型芯，在上面刻劃圖案，特別是將型芯上的文字印在按型芯製成的型套上。這種型套就成了一種陶土製成的外模，經過焙燒，外模變得堅硬了，足以承受熾熱的金屬熔液。我們還可以追溯青銅的傳統冶煉方式。中國人使用的銅和錫的比例非常精確。在銅中加入5％到20％之間任何比例的錫，都可以製成青銅。但商朝最好的青銅器包含15%的錫，刃口極其鋒利。按照這種比例製成的青銅要比黃銅差不多硬3倍。

商朝的青銅器是祭祀、敬神的用品。它們體現了中國的一種紀念性崇拜，與此同時，在歐洲，這種崇拜表現為修建“巨石陣”（Stonehenge）。從此，青銅成為一種適合於任何目的的材料。無論是在歐洲還是在亞洲發現的青銅，無不具有這種普遍的性質。但是，在中國人的技藝達到爐火純青的頂峰時，青銅器所表現的尚不止於此。這些中國人製成的盛酒和食物的器皿——一半是為了賞玩，一半是為了敬神——之所以使人感到賞心悅目，在於它們構成了一種從青銅器製作技藝中自然而然產生出來的藝術。這種材料製約和指引著製作者，製作者對於器物形狀和紋飾的構想與設計，在製作過程中顯現出來。他創造的美，他顯示出來的嫻熟精湛的技藝，來自他對自己手藝的執著的追求。 這些古老的傳統技術的科學內涵十分清楚。伴隨火可以熔化金屬這一發現而來的，是火可以將不同金屬熔鑄在一起，製成一種具有新的性能的合金這一更加微妙的發現。銅的發現如此，鐵的發現也是如此。的確，各種金屬的類似情形比比皆是。人們最初也只是利用處於自然形態的鐵；流星隕落，把鐵帶到了地球表面，因此，鐵的蘇美爾語（Sumerian）名稱就是“天外飛來的金就像所有的古代冶金術一祥，日本刀的製作也是在繁文縟節中進行的，其原因顯而易見。當人們沒有書面語言時，當人們沒有什麼可以稱之為化學配方的東西時，人們就必須有一種確定操作程序的精確儀式，從而使這些程序為後人準確無誤地記住。 於是，產生了一種行按手禮或堅信禮的儀式，一種耶穌授徒式的因襲相沿的方式，用這種方式，這一代人求神保佑，把鑄刀的材料傳給下一代，求神保佑火，保佑刀劍製作者。這位正在製作刀劍的人享有“活的文化紀念碑”的美稱，這類稱號通常是由日本政府正式授給那些專長古代藝術的大師們的。這位制劍人名叫月山貞一（Getsu）。從正規意義上說，他是刀劍製作家正宗（Masamune）這門手藝的嫡系傳人，後者於12世紀使刀劍的製作臻於完善——目的是為了打敗進犯的蒙古人，也許這只是一種傳說：不過，當時，蒙古人在成吉思汗之孫——功名赫赫的忽必烈汗統帥下，確實三番五次想從中國大陸入侵日本。 鐵的發現比銅更晚，這是因為冶煉鐵的每一步驟都需要更多的熱量——提煉、製作，自然也包括製成合金，即鋼。 （鐵的熔點大約是1500攝氏度，差不多比銅的熔點高500度。）在進行熱處理，以及對添加的元素的反應方面，鋼都是一種比青銅更為敏感的材料。 鐵與很小比例的碳混合，就可以製成鋼，其間的比例變化則決定著鋼的內在性能。 製作日本刀的過程表明了人們對碳含量熱處理的精確掌握，依靠這種掌握，一塊鋼坯被製成了完全符合性能要求的刀劍。鋼條的鍛造並非易事，因為必須使兩種不同的、難以相容的材料按一定比例結合在一把刀中。這把刀必須既育韌性又有硬度。一種材料不可能同時具有這兩種特性，除非它包含不同層次。為了做到這一點，先要切斷鋼條，然後把兩段重疊地鍛壓為一體，如此反复再三，在鋼條內造成大量的內面層（inner surface）。月氏在製作刀劍時，反复鍛煉鋼條，達15次之多，這就意味著，鋼條的內部層次多達2的15次方（215），即3層以上。每一層與性能有所不同的另一層緊密結合一起，這就好似使橡膠的韌性與玻璃的脆性相結合。這樣製成的刀，實質上如同由兩種不同特性結合而成的一大塊三明治。 最後一個步驟，是把刀塗上厚薄不勻的粘土，加熱後投入水中，粘土复蓋的部位將以不同速度被冷卻。在這最後關頭，必須精確判斷加熱的溫度，而在人們還不能用測量的方法來判斷溫度的文化形態中，“這只是一種純實踐的做法，觀察正在加熱的刀，直到它發出朝陽初升似的色澤。”平心而論，我應該說，歐洲的煉鋼工人在歷史上也曾依賴於對這種色彩變幻的觀察：直到18世紀，人們還是根據各自設想的不同用途，使鋼材在回火時呈現出金黃、紫紅或天藍的色澤。 製作過程的高潮，與其說是戲劇性的倒不如說是化學反應的高潮，就是淬火，淬火使刀變得堅硬，並且使其中的不同性能固定不變。各個部位的不同速度的冷卻造成了不同形狀和尺寸的晶體：大而光滑的晶體分佈在刀的柔韌的核心，小而粗糙的晶體則分佈在鋒刃處。橡膠和玻璃的兩種不同性能終於在這把製成的刀中結合起來。這些性能也在刀的表面反映出來——呈現出一種綢緞似的熠熠光澤，日本人非常看重這一點。但是，對一把刀劍，對一種技術實踐、一種科學理論的最終檢驗，應當是“它能用嗎？”也就是說，這把刀能以儀式所規定的正規方式砍斷一個人的軀體嗎？傳統的砍殺方式規定得很細緻，簡直就像烹調書上用圖顯示的牛肉切割法一樣：“切成二號大小。”現在，人體已由捆紮的稻草人取代。而在過去，一把新製成的刀的確是要用來處死一個犯人的，藉以檢驗刀的性能。 刀是日本武士的武器。依靠手中之刀，武士階層得以在12世紀的日本經歷分崩離忻和無窮內戰之後倖存下來。他們的所有裝備都是精工鍛造的金屬製品：鋼片綴成的堅韌鎧甲、馬飾和馬鐙。然而，這些武士卻不知道如何製造這些東西。就像別的文化形態中的騎士一樣，他們憑藉武力為生，依賴那些他們時而搶掠、時而保護的村民們所施展的技藝，為他們提供武器。久而久之，這些武土也就成為受僱於他人的僱傭兵，不惜為了金錢而效力賣命。 人們對物質世界怎樣由各種元素組合而成的理解源於兩個方面。一個是我在前面已經談過的製造各種有用的合金的技術的開發，另一個就是煉金術。煉金術具有不同的特徵。它的應用範圍狹小，並不直接用於日常生活，而且還包含著某種思辨理論的實體。出於某些間接但並非偶然的原因，煉金術主要涉及另一種金屬，即黃金，而黃金實質上卻沒有什麼用處。 但黃金使人類社會為之傾倒，以致我如果不專門談談使黃金具有像徵力量的種種特性，我就很不近情理了。 黃金在所有國家，在所有文化形態中，都是眾人爭奪的目標。各種具有代表性的黃金手工藝品的收藏，恰似一部記載各種文明演進的編年史。上了色彩的金念珠，16世紀，英格蘭，蛇形金別針，公元前400年，希臘；阿布那（Abuna）的三重金冠，17世紀，阿比西尼亞（Abyssinian）；蛇形金手蜀，古羅馬；阿開民王朝（Achaemenid）的金制祭器，公元前6世紀，波斯，馬利克（Malik）金酒蠱，公元前8世紀，波斯;金制牛頭，……慶典上用的金刀，奇穆人（Chimu），前印加帝國，秘魯，公元9世紀，……16世紀的著名人物，本威努托?切利尼（Benvenuto Cellini)為弗蘭西斯一世國王（King Francis I）雕刻了一個金制的鹽碟。他回憶他的這位法國主顧曾經這樣談到他的作品：當我把這件作品放在國王面前時，他不勝驚喜，凝神屏息：目不轉睛地盯著它。他驚訝地喊道：“這比我想像的要好上100倍！這個人是多麼的不可思議呀！” 西班牙人在秘魯掠奪了大量黃金；當年，印加貴族蒐集黃金就像今天人們收集郵票一樣，唾手可得。他們有所謂貪婪之金、華麗之金、裝飾之金、尊崇之金、權勢之金、祭獻之金、捨身之金、溫情之金、野蠻之金、奢靡之金，如此等等，不一而足。 中國人正確地指出了黃金風靡於世而不可抗拒的真實原因。葛洪曾經說過：“黃金入火百煉不消，埋之畢天不朽。”從這句話中，我們知道黃金具有某種獨特的物理性能；這種性能在實踐上可以測定，在理論上也可加以描述和概括。 製作一件黃金手工藝品的人不僅是一位技師，而且也是一位藝術家，要明白這一點並不難。然而，同樣重要卻不那麼容易被承認的是。那從事試金化驗的人也不僅僅是一位技師。 對他來說，黃金是科學的一個要素。掌握一門技術總是有用的，但是，正如任何技藝一樣，使這門技術富有生氣的，是它在一種整體的自然圖式中的位置，即一種理論。 那些分析和提純黃金的人們揭示了一種關於自然的理論：一種認為黃金雖然是無與倫比的，卻可以用別的元素製成的理論。這就是為什麼如此眾多的古人竭思殫慮、不惜花費大量時間設計種種純金提煉方法的原因。 17世紀初，弗蘭西斯?培根（FrancisBacon）對這個問題有過明確論述：黃金具有這樣一些屬性——沉重、堅實、穩定、柔韌、抗鏽蝕、色澤金黃。如果有誰製成了具有這些屬性的金屬，人們就可以爭辯它是不是黃金。 在若干次關於黃金性能的經典性試驗中，有一次試驗使黃金的特徵表現得最為明顯。這就是用烤缽試金法做的一次試驗。先把一個骨灰罐，或烤缽，放在火爐中加熱，達到比熔化純金所需的溫度還要高得多的溫度。然後把含有各種雜質或渣滓的金子放進去，使其熔化。 （金子的熔點相當低，約為1000攝氏度，與銅的熔點差不多。）於是，雜質從金液中分離出來，吸附在缽壁上：就這樣，立刻產生了一種分離，這一次是物質世界的渣滓與火光映照下的純金的分離。煉金術士們關於合成金子的夢想，最終將在這些經過試金而留存下來的純金顆粒面前接受現實的檢驗。 黃金的所謂抗腐蝕（我們應稱之為化學腐蝕）能力是非凡的，它因此而彌足珍貴，獨具一格。黃金的這種性能具有一種象徵意味，這在哪怕是最為古老的煉金方法中也是明白無誤的。現存的第一部關於煉金術的文獻來自中國，約有2000多年的歷史。這部文獻談到如何製造金子，以及如何用它來延長人的壽命。在我們看來，這是一種異乎尋常的聯繫。我們認為黃金彌足珍貴，是因為它稀世罕見，而對煉金術士們來說，黃金之珍貴，在於它不被腐蝕。當時人們還不知道有哪一種酸或鹼可以腐蝕黃金。而那些帝王的金匠們確實是採用酸處理的方法來提煉，或者如他們自己所說，來分離純金的，這種方法比烤缽法更省事。 當人生被看作（對大多數人來說也確乎如此）是寂寞、枯燥、平庸、粗鄙而又短暫易逝的時候，對那些煉金術士來說，黃金代表著人體內一種永恆不滅的活力。他們提煉黃金的不懈努力，同時也是對長生不老之藥的執著尋求。黃金是永垂不朽的象徵——但我不應該說只是“象徵”，因為那些煉金術士認為黃金同時是物質世界和生命世界不可侵蝕性的體現。 因此，當煉金術士們試圖把賤金屬變成黃金時，他們在那熊熊火焰中尋求的就是使這些金屬的可蝕性向不可蝕性的轉化，他們試圖從日常可見的金屬中提煉出那永恆不滅的物質。 這如同使青春永駐的努力一樣：作為一種基本的配伍成份，每一種抗衰老的藥方都包含有金子，煉金術士還勸告他們的主人用金杯飲酒，以延年益壽。 煉金術決不僅僅是一套刻板的把戲，或者是一種宜人的神秘氣氛中的模糊信念。從一開始，它就是一種關於世界是怎樣與人的生命相聯繫的理論。在人們還沒有明確地區分存在與過程、元素與行為等範疇時，煉金術涉及的那些元素意味著人性的幾個方面——正如希臘人的四種元素是構成人的氣質的四種體液一樣。因此，在煉餘術士的工作中包含著一種極為深刻的理論：當然，這種理論最初起源於希臘人關於土、火、空氣和水的觀念。但是，到了中世紀，這種理論則採取了一種新的而又非常重要的表現方式。 在煉金術士們看來，人體的微觀世界與大自然的宏觀世界之間，存在著一種契合關係。 大規模的火山爆發，猶如群情鼎沸，暴風驟雨，恰似人的嚎陶大哭。在這些膚淺的比附後面，隱含著一種更為深刻的觀念。這就是宇宙萬物與人的血肉之軀，都是用同樣的材料、按照同樣的原則、由同樣的元素構成的。煉金術士認為這樣的元素有兩種。一種是水銀，它代表著各種緻密和持久的東西。另一種是硫黃，它所代表的是各種易燃和暫時的東西。所有物質的實體，包括人的肉體，都是由這兩種元素構成的，也可以用這兩種元素再造出來。比如，煉金術士們相信，所有的金屬都是在地球內部由水銀和硫黃生成，就像骨骼在胚胎內由卵子生成一樣。他們對這樣的比附深信不疑。其實，這種比附至今還保存在某些醫學象徵之中。對於女性，人們至今沿用煉金術關於銅的，就是說，關於柔軟東西的標誌：維納斯（金星）。對於男性，人們則沿用煉金術關於鐵的，即關於堅硬東西的標誌：瑪爾斯（火星）。 今天看來，這種理論極為幼稚，是無稽之談與荒唐比附的大雜燴。但我們今天的化學在500年以後也會顯得幼稚可笑。每一種理論都以某種類比為基礎，不過，它遲早總是要失敗的，因為任何一種類比終究會被證明為荒誕不經的。一種理論只是在它所處的時代有助於解決那個時代所面臨的難題。直到大約公元1500年時，人們還是用截肢的辦法來解決醫療中的難題，因為古人相信，所有的療法要么來源於動物，要么來源於植物——這是一種生機論（vitalism），這種理論難容把人體的化學成份與其它化學成份等同視之，因此，它使當時的醫學在很大程度上局限於使用草藥。 這時，煉金術士們大膽地把一些礦物質引進了醫學領域：例如，鹽就是這一轉變的契機，有位煉金術的新理論家將鹽當作他的第三個元素。他發明了一種新療法，用以治療1500年時肆虐歐洲大陸的一種前所未知的疾病——梅毒。直到今天，人們仍不知道梅毒是從哪里傳來的。它可能是由哥倫布船上的水手帶回歐洲的；也可能是隨著蒙古人的入侵從東方傳入的，要么就是人們從前根本沒有認識到這是一種特殊的病症。對這種疾病的治療實際上依賴於一種最有效力的煉金術金屬即水銀的應用。在通向近代化學的道路上，使這種療法行之有效的人成為從舊煉金術向新煉金術轉變的一塊里程碑，從此陸續產生了醫學化學、生物化學和生命化學。這位大師16世紀時在歐洲工作，具體地點是瑞士的巴塞爾（Basel）。 那一年是1527年。 人類上升的歷程中，有一個從神秘而無個性的知識的幽暗之鄉，邁步走向開放的、個人發現的新體系的時刻。我選擇的代表這一轉折的人叫“受洗的奧尼俄盧斯?菲利普斯.塞俄弗那斯圖斯?朋巴斯圖斯?馮?胡恩海恩”（christened Aureolus phili ppusTheophrastus Bombastus von Hohenheim）。謝天謝地，他給自己取了一個比較簡潔的名字，叫作“帕拉塞爾蘇斯”（Paracelsus），毫不隱諱他對塞爾蘇斯（celsus）以及其它死去1000多年的中世紀流行醫學著作的作者的公然蔑視。 1500年時，在醫學、科學和藝術方面，人們把古典作家的著作仍然看作是包含著人類歷史上某個黃金時代的、鼓舞人心的智慧的紀錄。 帕拉塞爾蘇斯於1493年出生於蘇黎世附近，於1541年在薩爾茨堡（Salzburg）去世，年僅48歲。他對當時的一切學問都提出了挑戰：例如，他是識別一種工業疾病的第一人。 在帕拉塞爾蘇斯對當時最古老的醫學實踐傳統進行的畢生無畏的戰鬥中，也有一些既荒誕不經又討人喜歡的插曲。他的頭腦是各種學說和理論永不枯竭的源泉，但其中有不少學說自相矛盾，許多理論甚至今人無法容忍。他是一個拉伯雷式的（Rabelaisian）、狂放不羈的傳奇人物，常和學生狂飲作樂，追蜂逐蝶，浪跡天涯，漫遊了舊大陸的許多地方，而且直到近代，在各種版本的科學史著作中，他都彼描繪成一個江湖郎中。但事實並非如此，他是一個興趣多樣而又才華橫溢的人。 事實上，帕拉塞爾蘇斯是一個十分了不起的人物。從他那裡，人們第一次明確地領悟到，科學的發現產生於一種人格，各種富有生氣的發現都是由一個一個的個人作出的。帕拉塞爾蘇斯是一個講求實效的人，懂得對於病人要對症下藥（他是一個傑出的診斷家），由醫生直接施治。他打破了這樣一種傳統：內科醫生是皓首窮經、死背教條的飽學之士，而可憐的病人的命運則掌握在唯醫生之命是從的助手手中。 “沒有一個外科醫生不應該同時又是一個內科醫生”，帕拉塞爾蘇斯寫道，“如果一個內科醫生同時不是一個外科醫生，他就只是一個偶像，或者什麼也不是，只是一個塗抹裝扮出來的怪物。” 這些警句並沒有使帕拉塞爾蘇斯的競爭對手因此更喜歡他，但是，在那宗教改革的年代，這些話卻使他在那些善於獨立思考的人中間頗具吸引力。他的坎坷生涯使他來到巴塞爾，在那裡贏得了唯一的一次勝利。 1527年，在巴塞爾，約翰?弗洛本尼留斯斯（JohannFrobenius），偉大的新教信徒和具有人文主義精神的印刷商，腿部受到嚴重感染，馬上就要被截肢了，在絕望之中，他央求他在宗教改革運動中的朋友們請來了帕拉塞爾蘇斯。帕拉塞爾蘇斯斷然拋棄了學究的空論，保住了約翰?弗洛本尼留斯的腿，成功地完成了一次使他享譽整個歐洲的手術。伊拉斯莫斯（Erasmus）在給帕拉塞爾蘇斯的信中寫道：“你把弗洛本尼留斯、我生命的一半從地獄裡帶回來了。”就時間和地點而言，醫學中反傳統的新的化學治療方法與路德（Luther）在1517年發動的宗教改革運動並駕齊驅，這絕非偶然。這一重要的歷史性時刻的中心就是巴塞爾。在那裡，人文主義甚至在宗教改革前就已蓬勃興起。 在那裡，有一所具有民主主義傳統的大學。因此，儘管醫學界人士懷疑帕拉塞爾蘇斯，市政廳仍堅持允許他在大學任教。而弗洛本尼留斯家族正在印行包括伊拉斯莫斯的著作在內的各種書籍，這些書籍把新的世界觀傳遍各個領域，傳遍天涯海角。 於是，一次偉大的變革在歐洲興起了，它甚至可能比馬丁?路德發動的宗教和政治的大變動還要偉大。決定人類命運的具有像徵意義的年代很快來臨，這就是1543年。在這一年中，有三本著作問世，改變了整個歐洲的思想：一本是安德里斯?維薩里（AndreasVesalius）的《人體解剖圖》，一本是阿基米德（Archimedes）的希臘文數學與物理學著作的第一個譯本，還有一本是尼古拉?哥白尼（Nicolaus Copernicus）的《天體運行論》（TheRevolution of the Heavenly Orbs），這部著作把太陽置於宇宙的中心，從而開創了我們今天所說的“科學革命”。 過去與未來之間所進行的全部鬥爭，終於在1527年由在巴塞爾的明斯特城外的一次獨特行動預言式地作了總結。在那裡，帕拉塞爾蘇斯公然把亞里士多德的阿拉伯追隨者阿維森納（Avicenna）的一木古代醫學教科書，扔進了傳統的學生集會上的熊熊篝火之中。 那個仲夏之夜的篝火具有某種象徵意義，我想在這里聯繫起來談談。火是煉金術士的元素，人類借助於火，得以深入認識物質的內部結構。那麼，我們要問，火本身也是一種物質嗎？如果你相信火是一種物質，你就不得不賦予它種種不可思議的物質屬性——例如，火比什麼東西都更輕，毫無重量可言。在帕拉塞爾蘇斯以後200年，遲至1730年，堅持“燃素說”的化學家們正是這樣，試圖把“燃素”當作物質的火的最後體現。然而，事實上並不存在什麼燃素，正如沒有什么生機論一類的原理一樣——火併不是一種物質，同樣，生命也不是物質。火是變化的過程，依賴於這個過程，物質元素以新的聯繫方式重新組合起來。只有當火本身被理解為一個過程時，化學過程的本質才被人充分理解。 帕拉塞爾蘇斯的這一行動向人們宣告：“科學不能回首返顧。過去並沒有什麼黃金時代。”從帕拉塞爾蘇斯生活的時代開始，又過了250年，人們才發現一種新的元素——氧，從而使火的本質終於得到解釋，並使化學走出了中世紀的桎梏，大大向前發展了。奇怪的是，作出這一發現的約瑟夫?普利斯特列（Joseph Priestley）並不是要研究火的本質，而是要研究希臘人所說的元素中的另外一種，即看不見而又無處不在的“空氣”。 約瑟夫.普利斯特列實驗室的大部份遺物現存於美國華盛頓哥比倫亞特區的史密森尼亞機構（Smithsontian lnstitution）。當然，它們沒有什麼理由一定要存放在那裡；這些設備理應存放在英國的伯明翰，這個工業革命的中心，普利斯特列在那裡完成了他最傑出的工作。那麼，為什麼這些東西又到了華盛頓呢？這是因為，一場騷亂迫使普利斯特列於1791年離開伯明翰，逃到了美國。 普利斯特列的故事是創新與傳統之間展開的又一場典型的衝突。 1761年，他28歲時，應邀到一所不信奉英國國教的學院講授現代語言，而他自己是一個唯一神教派的信徒。在那些沒有受過英國國教堅信禮的人心目中，這所學院享有大學的地位。在那一年，他受一位同事所作的科學講座的鼓舞，打算寫一本電學著作。後來他又轉向化學實驗。美國革命和後來的法國革命使他激動不已（他曾經受到本傑明?富蘭克林的鼓勵）。在攻占巴士底獄兩週年的慶祝活動中，親王室的平民燒毀了被普利斯特列描繪為世界上設備最為精良的一個實驗室。那以後，他去了美國，但卻沒有受到人們的歡迎，只有幾個在智力上可以與他媲美的人賞識他，托馬斯?傑佛遜（Thomas Jefferson）當上美國總統時，曾對約瑟夫.普利斯特列說：“你的生命是人類所珍視的不多的幾個生命之一。” 但願我能夠說，毀壞了普利斯特列在伯明翰的的實驗室的那場騷亂，打破了一個漂亮、可愛、頗具魅力的人的美夢。然而，我又懷疑自己這些評語是否真實可信。我不認為普利斯特列比帕拉塞爾蘇斯更討人喜愛。我猜測他是一個乖戾、冷僻、剛愎、刻板、拘謹、克已的人。然而，人類之上升並不全是由可愛的人們促成的。它是由那些具有兩種品質——非常誠實、正直，而又不乏天才——的人促成的。普利斯特列可說是二者兼備。 他發現，空氣不是一種元素的實體：空氣是由幾種氣體組成，在這些氣體中，氧氣——他稱之為“無燃素氣體”——對於動物的生命來說至關重要，不可或缺。普利斯特列是一位卓越的實驗專家，小心翼翼地推進他的實驗。 1774年8月1日，他製成了一些氧氣，驚訝地看到一支蠟燭在氧氣中燃得分外明亮。那一年的10月，他到了巴黎，把這個發現告訴了安東尼.拉瓦錫（AntoineLavoisier）和其他人。但在他回到英國，於1775年3月8日把一隻老鼠放進氧氣中以前，他並不知道人在這種空氣中呼吸是多麼愜意，後來，普利斯特列不勝驚喜地寫信給富蘭克林說：“迄今為止，只有兩隻老鼠和我本人享受了呼吸這種空氣的殊榮。” 普利斯特列還發現綠色植物在陽光下呼出氧氣，從而為吸入氧氣的各種動物提供了基本的生存條件。那以後的100年中，人們進一步認識到這一現像極端重要，如果沒有植物製造氧氣，動物就根本不會得到產生。然而，在18世紀70年代，還沒有人想到這一點。 拉瓦錫那清醒的、革命性的頭腦賦予氧的發現以深遠意義（他在法國大革命中猝然去世）。拉瓦錫重複了普利斯特列的實驗，而這次實驗幾乎可以說是我在本章開始時描述的煉金術實驗方法的拙劣模仿。他們兩人都是用一塊凸透鏡（取火鏡，在當時很時髦），將盛在一個可以看到氣體產生並將它收集起來的燒瓶裡的紅色氧化汞加熱。生成的氣體就是氧氣。 這是一次決定性的實驗；但是，對拉瓦錫來說，這是證實化學分析可以定量化這一想法的最直接的途徑。 這個想法看來簡單，其實很激進；這意味著在兩個方向上進行一種煉金術式的實驗，並準確測定相互置換的份量。首先，各前進的方向上，加熱水銀（使其氧化），測得從加熱開始到結束時水銀從一個密封容器中吸收的氧氣的確切份量。然後，把這個過程倒過來做一遍，將水銀的氧化物，用火猛澆，再次把氧從中分離出來。這樣，水銀留下來了，氧氣則逸入容器之中，這裡，關鍵的問題是：“究竟有多少氧氣呢？”結果與當初吸入的份量完全相等。這一實驗過程立刻表明了它的意義，對一種原料的分解和結合確定了兩種存在物各自的份量。於是，過去說的什麼要素、本原、燃素，統統不復存在。兩種具體的元素，水銀和氧，確確實實是結合在一起，然後又分離開來了。 想從古代銅匠的原始方法和煉金術士的神秘推想，一下子躍進到近代科學最強有力的觀念——原子觀念上來，似乎是一種愚蠢的奢望。但這條路線倒是非常直接的。這距離用原子概念來表述那些由拉瓦錫定量分析過的化學元素，僅僅一步之遙。這一步是由坎伯蘭（Cumberland）手工織機工人之子約翰?道爾頓（JohnDalton）完成的。 在談論過火、硫黃、加熱的水銀之後，這個故事不可避免地要在寒冷潮濕的曼徹斯特達到高潮。在那裡，在從1803年到1808年期間，一個名叫道爾頓的教友派學校校長出人意外地把拉瓦錫曾經作過精闢論述的關於化合的模糊知識，轉變成近代原子論的精確概念。這是在化學領域裡一個充滿奇妙發現的時代——僅僅在5年之內，就發現了10種新的元素，而道爾頓對其中任何一種都不感興趣。說實話，他多少是一個平淡無奇的人物。 （他的確有色盲。他自己曾談到所患先天性紅綠不辨的缺陷，這種缺陷長期以來被稱為“道爾頓病”，（Daltonism）。）道爾頓是一個生活有規律的人，每周星期四總要去鄉下玩木滾球。使他感興趣的是鄉村的景物，是至今仍為曼徹斯特風光特色的種種東西：流水、沼氣、二氧化碳。道爾頓思忖著有關這些東西由於重量而結合在一起的方式的種種具體問題。水由氫和氧構成，為什麼特定份量的氫和氧相結合就會產生特定份量的水？為什麼當二氧化碳產生後，或甲烷生成後，這些東西重量不變？ 1830年的整整一個夏天，道爾頓都在潛心研究這個問題。他寫道：“就我所知，對元素粒子的相對重量的研究完全是一件新的工作。最近，我深入研究了這個問題，並已取得相當的成功。”他認識到，這個問題的答案應當是：是的，古老的希臘原子學說是千真萬確的。不過，原子不是抽象的，在物理學意義上，原子具有代表不同元素的重量。一種元素的原子（道爾頓稱為“最終的或基本的粒子”）彼此相同，但與別的元素的原子則全然相異，而且，它們的差異表現為物理學意義上的重量差異。 “我有理由認為，確有一些可以恰如其份地稱為基本粒子的東西存在，它們決不可能從這一種變成另外一種。” 1805年，道爾頓首次發表了他關於原子理論的如下見解：即使是最小量的碳，如一個碳原子，在結合成二氧化碳時，也總是帶有一定量的氧——兩個氧原子。 如果與必要數量的氫原子相結合的兩個氧原子生成水，那麼，一個氧原子構成一個水分子，另一個氧原子則構成另一個水分子。 其重量是正確的：生成一個單位的二氧化碳的重量的氧原子將生成兩個單位的水分子。 那麼，不含氧原子的化合物——如沼氣和甲烷，其中碳與氫相結合——的重量是否如此呢？ 是的，完全如此。如果從單個的二氧化碳分子，或從兩個水分子中移出那兩個氧原子，實際比例仍然精確無誤：正好是生成甲烷的氫和碳的份量。 相互結合的不同元素的重量比例恆定不變，這表明它們的原子結合方式有一種潛在的圖式。 這就是原子的精確算術。這種算術從化學理論中產生了近代原子論的基礎。這是來自有關金、銅和煉金術的無數推測臆想的具有深刻意義的第一課，經過道爾頓達到了登峰造極的地步。 另一課則是關於科學方法的。道爾頓是一個生活很有規律的人。 57年來，他每天步行到曼徹斯特郊外，測量降雨量和氣溫——在這種天氣做這類事情是十分單調乏味的。他積累了大量的資料，卻得不出什麼結果。不過，從一個探索性的，幾乎是孩子氣的問題，即與簡單分子結構密切相關的重量問題中，卻產生了現代原子理論。這就是科學研究的真諦：提出一個不得要領的問題，你也許就已經踏上了通往正確答案的道路。