中国古代化学,从实践中炼出的智慧

发布时间:2023-08-04 浏览次数:19

  “明月几时有,把酒问青天。不知丹砂炉鼎,何 成镍金玄圆。”从事化学研究的上海理工大学教授 缪煜清改写了苏轼《水调歌头》中的一句词,以阐述 中国古代化学的奇妙成果。

  化学作为研究物质性质及其结构、性能、变化和 应用的学科,是自然科学中的基础学科之一。在古 代,人们尚不具备认识和分析各种物质化学本质的 能力,但是古人已经在生产生活当中积累了相关经 验。古人依靠化学方法加工、改造物质,同时创造了 各种关于物质本质和变化规律的学说。随着科学的 进步,化学学科最终在近现代诞生。

  缪煜清指出,古代中国并没有现代意义的成体 系的化学学科,但是并不乏化学思想和化工成果。 其中化学思想根植于中国传统哲学,具备一定的前 瞻性和实践指导意义。中国古代也创造了丰富的化工成果,为人类的技术进步增添了助力。

化学工艺产生了大批成果

  青铜器是古代中国文明的一张名片。早在先商时期,先民就已经会用调和不同金属比例的方式来 控制合金的化学性质,达到节约用料、增加美感、提 高硬度、降低熔点等目的。

  根据中国社会科学院考古所对于商代铜器的合 金分析,商代青铜器成分大致以锡青铜与三元青铜为主,二者占了绝大多数,铅青铜只占少数。商晚期 的殷墟青铜器中含锡量已较早商的二里岗文化有了 大幅度的增加,硬度更强,当时的工匠已经基本掌握了青铜合金配比规律,青铜器在技术上臻于成熟。

  “青铜是合金的一种,中国古代的金器也用合金 做成。古代的各类金属器皿达到了很高的工艺水 平,满足了古人对于金属性质的各种要求,其中有些 合金的配方或工艺直到今天我们也无法复原,这体 现了古人极高的化学实践能力。”缪煜清补充说,在 《周礼·考工记》中已经有关于合金配方和金属性质 的大量记载,当时的人们已经会依据各种兵器对力 学性质的不同要求来确定合金配方。

  与合金类似的成果还有砖石、瓷器、墨汁、颜料、 雄黄、火药、香料等,它们都是古代匠人化工实践的 成果,它们之所以有着十分丰富的形态和应用,离不 开古人对各类物质化学性质的研究和把握。中国古 代四大发明中的火药和纸是化学的直接产物,指南 针的应用与磁性合金相关,活字印刷使用的金属活 字也和合金有关。

  “化学代表了人对自然力量的利用和掌控。古人用金属制作器皿、镜子,用泥制成砖和砚,用硫和 汞开采金银……这些神奇的、实用的成果,都是中国 古代化工的直接成就。”缪煜清说。

古代化学思想仍有生命力

  提起中国古代化学思想,缪煜清首先举的例子 是《西游记》。

  在《西游记》中,孙悟空是代表金元素的“金公”, 猪八戒是代表木元素的“木母”。在中国传统观念 中,金木水火土五行是构成世界的基本元素。

  近现代化学发现原子、分子之后,物质世界不再 被认为是由几种简单的元素构成的,但五行说等观 念仍有重要意义。就像“燃素”和“以太”等概念也曾 支配欧洲人的化学观念一样,这些理论虽然被推翻 了,但它们体现了古人对物质世界的认知过程和求 知方式,是今人能步入化学世界的重要前提。

  缪煜清指出,方士、炼金术士、巫师等掌握了一 定化学知识的群体为古代化学的进步作出了重要贡 献,这一点不分国界。在中国,这些人一般被称为化 人、眩人、幻人、幻师、幻士,在《列子》《后汉书》等经 典中,就提及了幻人施展的一些“魔法”,这些“魔法” 很可能是基于某些化学反应。

  相比化工技艺和实用化学知识,有关物质化学 变化的观念大多是学者们在思辨中产生的,这些源 于哲学观念的化学观念与化学实践处于相对分离的 状态,因而很难形成现代意义上的化学体系。但是 中国古代各种哲学思想从宏观上引导着古人不断探 索世界、认识世界,并且在不同领域间创造关联。缪 煜清认为,这一思维过程本身对中国古代化学的发 展意义重大,至于结果则不必苛求。

  缪煜清举例说,当清朝人徐寿翻译现代化学的 众多术语时,他也把众多元素分为了金木水火土五 组,例如铁、钴、镍、铜、锌属于金,苯、蒽、菲、萘、茚、 芘属于木,溴、汞属于水,烃、烷、烯、炔属于火,砷、 硒、碘、碱属于土。这些译名体现了中国人对物质化 学性质和变化规律的独到理解,传统化学思想并没 有被抛弃,而是在与现代化学的结合当中获得了新 的生命力。

  “化学的‘化’字代表分化,分化的另一面就是合成。中国的传统化学思想也能汇入现代化学的大河。”缪煜清表示。 

化学与人文不可分离

  缪煜清在上海理工大学开设了一门名叫《人类 文明与化学》的课程。在他看来,化学和人文教学不可分离。

  “有的学生不理解‘化学键’的概念,我就会告诉 他们,在中文当中,键是把两个物体锁定或固定在一 起的东西,比如门闩,所以化学键就是把两个原子连 在一起的东西。类似的还有共轭酸碱对,‘轭’指的 是把两头牛或马连在一起的装置,所以在化学中, ‘共用’一个质子的一对酸碱就得到了这个名字。” 缪煜清举例说。

  缪煜清认为,中国古代化学思想、化学实践大量 寓于语文中,因此学好语文对学习现代化学也很有帮助。

  “化学给人以知识,而化学史给人以智慧。”缪煜 清借用化学家傅鹰的这句名言说,科技和人文原本 就不应该割裂,化学关系到人们生活的方方面面,而 学生需要学习的也不仅仅是化学知识,还有来自传 统文化的古老智慧。


来源:科技日报

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