简艾 建强伟业科研服务 2022-05-05 07:31
提到光合作用，你首先会想到谁，没错，正是之前我们聊过的海尔蒙特，他在这项课题上的研究开了个好头。接下来的重要延续，就离不开本期的主人公了，这位先生用密闭玻璃罩做的一整个系列实验，在化学界的影响不可谓不重要。
铛铛铛，有请来自英国的牧师、化学家：
约瑟夫·普利斯特列J.Joseph Priestley。
1733年3月13日，普利斯特列出生于英国约克郡利兹城的菲尔德海德农庄，是家里最大的孩子。可他打小体弱多病，6岁丧母，加上生活常常是入不敷出的状态，还是被送给了姑姑抚养。
姑姑家很富裕，到了新家小普再也不需要干活儿，可以专心上学读书，加上姑姑一心想让他成为神甫，对他要求较为严格，小普的日常开始被学习占满。
别的孩子或许会淘气或厌学，但咱们聪慧、安静的小普，自然是不一样的。毕竟这孩子可是4岁就能记住老爸唱诵的各种祈祷词呢，记忆力非凡，脑瓜子反应贼快，作业什么的对他来说，难度不大，每次完成的都是又快又好，所以小普有更多的时间可以自己安排。
不一样的空气
小普喜欢捉各种昆虫玩儿，把它们装进瓶子、塞住瓶口，用蜡封紧，防止它们跑出来。小普还会给他的“猎物”们起名字、做记号，然后长期观察这些被关押的小生物，这项活动成了小普和表弟蒂莫西的爱好，在房间里常常一待就是一整天。
“瞧，这个带十字勋章的胖家伙！它关在瓶子里已经活了十五天了。”小普兴奋道。
“这是罪过，约瑟夫。”蒂莫西小声说，“你为什么折磨这些小生物呢？”
“我想看看，它们在密封容器中能活多久。它们为什么会死去，你知道吗？”
蒂莫西当然一脸茫然，但他还是跟着“残忍”的哥哥一起，继续这桩有趣的实验。这便是普利斯特列针对空气中“氧”的初步认知，也是他发现氧气的契机。
一年复活节前夕，小普和弟弟们参观布莱克叔叔的啤酒厂。头回来，眼前的一切对于小普都是陌生而新奇的，尤其是最关键的发酵车间。他就像个行走的“十万个为什么”，追着酒厂工人们问各种问题。
在一个个装满发酵液体(啤酒汁)的大桶里，小普转来转去，附身仔细观察着，很快却遭到阻止：“不要对着啤酒汁呼吸，否则你会失去知觉！”。可是为什么会这样，其中蕴藏着怎样的原理，没人能给出解释。
小普和大家多次重复这样的实验：点燃一根细木条，将它举过啤酒汁上面，本来燃烧着的木条立刻熄灭，其中出现的淡蓝色烟云飘浮在木桶上面，用手轻推，烟雾便慢慢沉降。小普认定：木桶中蕴藏着另一种空气！它比纯净的空气重，在这种空气中一切都将熄灭。
这件事给普利斯特列留下非常深刻的印象，也是由此启发，未来的小普才发现了二氧化碳。
从牧师到化学家
遵从姑姑的意思，乖巧的小普进入神学院学习，1755年秋天毕业后就受聘进入萨尔费克教堂成为一名神甫，并且开办学校。
在教学中，他逐渐感到，学识渊博和善于讲授这两点是优秀教师的必备要点，演说和文史科目上，他尚且具胸有成竹之感，（毕竟读书看报、写诗创造可是小普的日常呢）但对于理科类目，概念模糊，有太多未知和不解了。
看来，需要从头学起。这，是普利斯特列告诉自己的。多次前往伦敦，大量搜寻书籍资料(物理、化学等科学论文)，向朋友(布里列顿等人)请教、采买相关教学仪器(如电机等)……普利斯特列就这样，几乎是凭借一己之力，循序渐进地迈入以化学为首的自然科学这个新世界的大门。
还有一次，小普去某地传教，偶然听了神学院托尔纳博士讲的化学课，被他提到的燃烧问题（当时还是“燃素说”的时代）迷住了。
他当时就觉得懵懵懂懂，发现在这个领域中仍然存在太多未知，认定如果连燃烧这样一个如此日常的问题也无法清晰解释，那我们就都是些不合格的科学家！
那以后，普利斯特列就开始加强对化学问题的研究了，并下定决心要揭开燃烧的秘密。
小普做了无数次假设和实验，打算把空气里支持燃烧的这个“燃素”揪出来，前文提到的两个少年时期的经历给了他不少启示。他这样推测：空气中存在着好几种气体，一种是一切生物呼吸的纯洁的空气，另一种是比纯洁的空气还重的空气。在这种重空气中，生物就会死去。
于是，小普设计了一系列被后人奉为经典的实验：
点燃一根蜡烛，将其放入玻璃罩中，过段时间蜡烛熄灭。
- 放老鼠进去，几分钟后老鼠死亡，说明导致空气中失去了某种气，就是氧气；
- 放植物进去，植物不会很快死掉，可以继续存活一段时间。
进一步的实验是，在蜡烛熄灭后放进植物，过些天再放蜡烛或老鼠，蜡烛可以复燃，老鼠也不会即刻死去。
这些实验说明，动物和植物对蜡烛燃烧去掉的氧气依赖性不同，动物依赖氧气，而植物不仅不依赖，还能产生氧气。
以此为基础的系列实验更迭还有很多，比如利用水槽、汞槽集气法研究各种气体，发现氧、氨、氯化氢、一氧化碳、二氧化碳、氧化亚氮(即笑气)、氧化氮等。总之，普利斯特列在其中，实际上是发现了空气中的不同成分及含量，但受顽固的燃素说影响，他始终没能给出最科学的结论和解释，与真相无数次擦肩。（后来是拉瓦锡在此基础上为氧气正名。）
这里要提一句，富兰克林把普利斯特列玻璃罩系列的实验结果，推广到世界上动植物产生和消耗物质的关系，认为它们形成循环，同时提出保护环境和生态的理念，老富因此被认为是现代生态平衡理论的先驱。
可以说，小普的研究加上老富高屋建瓴的总结，才是小普“氧气系列”研究工作最无争议最重要的发现，尽管其意义一直到20世纪才被大家后知后觉。
给大家理一下普利斯特列的几项荣誉：
1765年，获爱丁堡大学法学博士学位；
《英文语法初步》帮助他获得教师职务；
1766年，当选为英国皇家学会会员；
1767年出版《电学史》，奠定了他的科学声望，影响了包括伏特、卡文迪许等人；也是库仑定律的提出人之一；
1774-1786年发行六卷《不同空气的观察和实验》；
1782年，当选为巴黎皇家科学院的外国院士……
当真理碰到鼻尖，他确实错失了良机，也偏执过、困惑过。但他擅于观察、热爱实验，从日常出发、分析自然现象，通过一系列动植物的实验，不知不觉中就推进了人们对于生态平衡的理解，思考更多生物与自然的关系，这些先见之明已然超越了18世纪大多数科学家的水准。
除了研究空气成分，普利斯特列一生发表著作150部之多，发明苏打水、影响百年电学发展、是库仑定律的提出人之一……这个不一般的神父，用超乎常人的坚持和明辨之力，前往科学之路，不断探寻着，尽管有缺失和遗憾，但这份高瞻远瞩和刻苦勤勉的劲头，依然是后人最好的榜样！
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