化工先驅 現代化學的建立,以及黑火藥傳播到歐洲後的演化
2026年10月24日
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視頻概述
AI 生成本视频讲述了黑火药如何从战争工具演变为科学催化剂,推动欧洲社会结构变革及化学学科的诞生。从蒙古入侵带来的火药冲击,到炼金术向现代化学的转型,再到拉瓦西确立氧化学说,揭示了人类对燃烧认识从经验谬误走向定量科学的演进历程,以及这一过程对现代工业与军事的深远影响。
基輔羅斯和我國西州有點相像,搞分封制,諸侯林立。
1237年,蒙古大軍圍攻其中的梁讚公國。
當時天寒地凍,羅斯人在城上灑水成兵,堅守不出。
蒙古人築起了炮臺,開始炮擊。
在火球轟擊下,木構的梁讚城一片火海,最終陷落,歐洲人首次見識了黑火藥。
不久,蒙古人攻下了首都基輔,征服了這片土地。
後來,邊陲小城莫斯科興盛起來,
羅斯和烏克蘭相愛相殺的百年恩怨開始了。
八世紀的伊比利亞半島,開啟了持續八百年之久的收復失地運動,
是世界上唯二成功驅逐穆斯林的地區。
戰爭中,西班牙人學會了黑火藥技術,
這次交流在歐洲始料理,貌似影響更大些。
黑火藥的化學能取代了騎士的體能,
在當時是類似於原子彈的大殺器,對歐洲的影響不亞於蒸汽革命。
厚厚的城牆要塞取代了城堡,
國王不再需要貴族騎士,而是稅收和士兵。
製造火藥和熔鑄大炮很複雜,需要更大規模的社會組織。
王權逐漸擴大,地方貴族被削弱,統一的國家逐漸形成。
日漸式微的煉金師們有了出路,
在上一個時代,他們被國王僱傭,研究把錫鉛等金屬變成黃金。
這自然不可能,所以騙子居多,慢慢沒人信了。
中國煉丹術是無意間發明的黑火藥,
幫助歐洲同行們在就業,煉金師逐漸轉向化學。
他們也並沒有白忙,煉金留下了很多用具,
很多是用玻璃製成的,可以觀察反應過程,這對於研究至關重要。
蒸餾和冷凝是煉金的重要方法,煉金師們蒸餾氯氾或氯氾,
得到三氧化硫,冷凝加水,得到濃硫酸。
再加上消石或石煙蒸餾,得到硝酸和鹽酸,可以製成黃水。
它能溶解黃金,再用銅鉛等金屬置換出來,是哄騙國王的好辦法。
面對國王的黑火藥需求,煉金師們責無旁貸。
木炭很容易獲得,溫泉或火山附近有硫磺礦,
加熱黃鐵礦或氯氾和消石混合物,也能得到硫磺。
消石要麻煩一些,英國查理一世曾命令全民收集尿液,
不得阻攔採消人收集馬臼豬圈的寒淡泥土,用於熬製消石。
人們實驗配比,建造水利機械進行研磨,
十六世紀中期出現了濕篩工藝,將黑火藥製成顆粒狀,提高了能量釋放效率。
鑄鐵炮和火神槍出現了,戰場上開始硝煙瀰漫,火光沖天。
打得準和炸得猛,成了剛性需求。
前者催生了牛頓三大定律和現代彈道學,後者促使學者去探尋燃燒本質。
十五世紀達芬奇發現燃燒必須要有空氣,
1630年法國人雷伊用它來解釋斷燒錫和鉛石重量增加的現象,認為是空氣凝結進去了。
這有點接近真相了,但隨後人們就走了岔道。
十七世紀波耶爾認為火焰是一種物質,斷燒時火威力會鑽進錫鉛金屬而增重。
如果用乾鍋斷燒,火威力會穿過容器,聽起來很玄幻。
十八世紀初出現了燃塑學說,他認為燃燒是因為有燃塑的存在,木柴的燃塑燒完了會剩下殘渣。
斷打鐵器時燃塑會跑出來,表面會變成斷渣,斷渣會吸收炭中的燃塑而變回鐵。
鉛能置換出黃金,是因為燃塑轉移,它能解釋很多現象,貌似很合理,統治化學界一百多年。
當煉金師們用占星術等神聖刀刀的理論去哄騙國王時,終於有智者可以站出來,引經據典去駁斥了。
它推動了更多實驗,促進化學從煉金術走向科學,取得了階段性勝利。
在燃塑說佔主導的期間,氣體研究突飛猛進。
1654年,奧託弗格里克進行了中學生熟悉的馬德堡半球實驗,開啟了氣體研究熱潮。
羅伯特·波伊爾受到啟發,改進出更精密的抽氣機,發現了波伊爾定律,即恆溫下理想氣體的壓強和體積成反比。
他的實驗嚴謹,首次強調量化和可重複性。
到了18世紀,曾經與瓦特合作的格拉斯哥大學布雷克教授,在研究治療胃酸的碳酸美食,發現了二氧化碳。
他認為這是燃塑的飽和氣體,稱為固定空氣。
人們認識到,空氣的成分並不止一種。
到1766年,卡文迪許發現鐵與酸反應會放出氫氣,他稱為可燃空氣。
這個時期,成就最大的是英國普利斯特里,他發現了眾多氣體,如氮氧化物、硫化氫、氨氣、氧氣和氮氣等。
他把老鼠扔進氧氣裡,發現會活得更久,命名為脫燃素空氣。
瑞典的舍勒更進一步,他發現蠟燭在氧氣裡會猛烈燃燒,得到空氣中有火空氣的結論,這很接近成功了。
但舍勒並不知道,仍然試圖用燃素去解釋。
經過化學家不斷探索,燃素學說已經千瘡百孔,距離揭開燃燒的祕密已經不遠了。
歷史把發現燃燒祕密的榮譽交給了拉瓦西,他做了斷燒錫鉛金屬,以及燃燒林的實驗,這些前人都曾經實驗過。
但拉瓦西首次使用封閉容器進行精確稱重,發現燃燒前後,總質量是不變的。
他按照普利斯特里的方法,加熱氧化汞得到氧氣,研究它的性質,最終在1777年提出了氧化學說,即燃燒是物質與氧氣反應的過程。
隨後,拉瓦西驗證了質量守恆定律,定義了元素的概念,設計了化學命名法。
他推翻了燃素學說,確立定量分析原則,開啟了現代化學時代。
1778年,拉瓦西開始領導巴黎科學院,達到學術領域的巔峯,這一榮譽當之無愧。
俄國的羅蒙·莫索夫也得到相同結論,比拉瓦西還早21年,不過西歐一貫視俄國為打打野蠻人,影響並不大。
在17世紀中期,路易十四下令創建巴黎科學院和天文臺,聘請惠更斯當院長,卡西尼當臺長,大舉招攬人才。
在強大的財政支持,以及惠更斯·卡西尼雙核心吸引下,巴黎科學院像磁石一樣吸引各國才俊。
他發起了著名的徵文大獎,研究實際問題,包括如何在船上放置桅杆,觀測星體高度和運動,腳車的建造等等。
歐拉經常參加,伯努利家族和拉德朗日也貢獻很多。
到拉瓦西執掌巴黎科學院時,集結了達朗貝爾,拉普拉斯,拉德朗日等數學巨頭,此時的法蘭西群星璀璨,英傑輩出,數理化水平遠超其他國家。
法國學者有從政的傳統,庫倫在軍隊服役,猛日培養炮兵軍官,卡諾家族裏多人從政,被譽為滿門忠烈。
拉瓦西當過包稅官,替國王收稅,這是個得罪人的崗位。
1789年法國大革命開始,砍頭顱切瓜,不幸的拉瓦西被推上斷頭臺。
拉德朗日悲嘆說,砍下他的頭顱只需要一眨眼功夫,但是那樣的大腦,一百年也長不出來。
1799年五月政變後,法國進入拿破崙時代,拉瓦西生前曾在火藥局工作,他改進消失工藝,提高了黑火藥純度,此時開始顯現作用。
拿破崙改革炮兵,加速火藥生產,實現標準化,開發出用於槍械的細粒火藥,以及用於火炮的粗粒火藥,改進了存儲運輸方式。
法國火藥在技術、質量和數量上有了顯著提升,有力支撐了戰爭需求。
拿破崙重建了科學院,聚攏起碩果僅存的人才。
在拉普拉斯和拉德朗日主持下,聘請一流教授,培養出了十九世紀的一批耀眼新星,如電學安培、熱學卡諾、光學菲涅爾、力學伯松等。
在科學理論指導下,化學開啟了嶄新的篇章。
非火藥開始了進化腳步,十九世紀初期出現了褐色火藥,1867年諾貝爾發明雷管,1884年出現無煙火藥,十九世紀末苦味酸用於戰爭,出現了起爆藥,發射藥和猛炸藥等細分領域,種類越來越多。
人類在燒開水和扔石頭上越走越遠,燃燒學成為一門專業學科,火車輪船,工廠的大小鍋爐,此後出現的內燃機和燃氣輪機都離不開它,出現各種燃燒理論和模型,對相關工程產生了深遠影響。
人類對於燃燒的認識,經歷了從實踐到理論,從謬誤到科學的轉變,它已經成為我們改造世界的有力工具。
但更深層次的探索,永不停止。

