2026年8月1日的歷史 · 1774

他發現了氧氣,但終其一生都拒絕承認氧氣的存在

普里斯特利肖像,英國畫家詹姆斯·夏普爾斯(James Sharples)繪於1797年,粉彩於紙,現藏美國國家肖像畫廊
Photo: Wikimedia Commons / CC0

背景

18世紀中葉,歐洲化學家對「為什麼東西會燃燒」有一套自成一體的解釋:燃素說(phlogiston theory)。這套理論認為,所有能燃燒的物質都含有一種叫做「燃素」的神秘物質;燃燒,就是燃素從物體中釋放出去的過程。空氣之所以能支持燃燒,是因為它能吸收燃素——等到空氣「飽和」了燃素,火就滅了。這套說法看似能解釋大多數現象,學界幾乎普遍接受。

約瑟夫·普里斯特利(Joseph Priestley, 1733-1804)是那個時代最活躍的氣體研究者之一。他是英格蘭的非國教牧師,也是激進的政治思想家——他同時公開支持美國獨立和法國大革命,這一點後來幾乎要了他的命。1772年,他受雇於謝爾本伯爵(Earl of Shelburne),在威爾特郡鮑德莊園(Bowood House)獲得了一座設備完善的私人實驗室,開始系統性地研究各種氣體。在那之前,他已經發現了超過十種不同的「空氣」,包括氨氣、氯化氫、一氧化氮,以及讓他意外發明蘇打水的二氧化碳。

事件

1774年8月1日,普里斯特利用一個大型燃燒鏡把陽光聚焦在一塊紅色粉末——氧化汞(mercuric oxide)——上。高溫下,粉末分解釋出一種無色無味的氣體,他把它收集在倒扣於汞槽的玻璃容器裡,然後開始做測試。

結果讓他驚訝:放進去的蠟燭燃得格外旺盛,火焰比在普通空氣裡明顯更亮;老鼠在這種氣體裡能存活的時間,大約是普通空氣的四倍。他甚至親自吸了一口,記下「胸腔感覺特別輕快舒暢」。

但他沒有意識到自己發現了一種新元素。在燃素說的框架下,他把這種氣體解讀為「去燃素空氣」(dephlogisticated air)——意思是燃素含量為零、因此能吸收最多燃素的特別純淨空氣。他相信自己只是找到了一種比普通空氣更乾淨的東西。

同年秋天,普里斯特利隨謝爾本伯爵出訪歐洲大陸,途中在巴黎與法國化學家安托萬·拉瓦節(Antoine Lavoisier)見面。他把自己的實驗過程和結果如實說給了拉瓦節聽。

後續影響

拉瓦節聽完普里斯特利的描述,立刻在自己的實驗室重複了相同的實驗——但他得出了截然不同的詮釋。拉瓦節不相信燃素說。他認為燃燒的本質是物質與這種新氣體的化合,而不是燃素的釋放。他把這種氣體命名為「oxygène」(氧),意思是「成酸元素」,並以此為核心重建了整套化學語言和元素理論。燃素說在接下來十年間被徹底推翻,現代化學從這裡開始。

至於普里斯特利本人,他始終拒絕接受拉瓦節的詮釋,直到過世都堅守燃素說。1791年,因為他公開支持法國大革命,一群反激進的暴民衝進伯明翰,燒毀了他的家、圖書館和實驗室——史稱「普里斯特利暴動」。他輾轉逃往倫敦,1794年移居美國賓州北安普敦鎮(Northumberland, Pennsylvania),1804年2月6日在那裡去世,享年70歲。他最後一本捍衛燃素說的著作,是在流亡美國之後還在修改的稿子。

氧氣的最初發現者到底是誰,學界至今仍有一定爭議——瑞典化學家卡爾·威廉·席勒(Carl Wilhelm Scheele)可能在1772年就已獨立分離出氧氣,比普里斯特利早了將近兩年,但他的成果出版更晚。三個人的名字糾纏在同一個發現的歷史裡:席勒先做了實驗,普里斯特利先發表,拉瓦節給了它一個意義。

普里斯特利親手把那個意義交給了別人,然後一生拒絕承認它。這是科學史上最耐人尋味的矛盾之一:一個人碰觸到了改變世界的真理,卻因為太相信自己的舊理論,而錯過了理解它的機會。