他不仅仅是“发现氧气的人”

发现氧气的人？

    在中国恐怕没有多少人知道普里斯特利，如果碰巧知道，那多半会把这个名字和“发现氧气的人”划等号。他也是以这一身份载入史册的，无论《大英百科全书》还是维基百科，或者化学史和科学史著作，都热情表彰他发现氧气的功绩。但正如美国科学作家史蒂文·约翰逊《发现空气的人：普里斯特利传》一书所说，“真实的故事比那简单的陈述句——普里斯特利发现了氧气——更复杂”。

    复杂性体现在，这一发现的优先权不无争议。1774~1775年间，普里斯特利用凸透镜聚焦阳光照射氧化汞，分解出氧气，并初步探明了这种气体的性质：它可以助燃，比空气更适合动物呼吸。普里斯特利甚至拿自己做实验，亲自呼吸这种气体后，他“胸部感到非常轻松和舒服”。但问题是，大约1771~1772年间，瑞典化学家舍勒就已“造出”氧气。只是他发表研究结果是在1777年，晚于普里斯特利。另外，无论普里斯特利还是舍勒，对自己的发现都没有给出正确的理论解释，从而把“机会”留给了法国人拉瓦锡。三人中，拉瓦锡最晚一个开展氧气的研究，并且某种程度上还是两位先行者启发了他——1974年10月间，普里斯特利第一次制得氧气后游历欧洲，在巴黎的一次饭局上见到拉瓦锡，向后者介绍了自己的实验；大约同时，舍勒在给拉瓦锡的一封信中也介绍了自己的发现（尽管，历史学家并不能确定，后者是否读了这封信）——但只有拉瓦锡，才第一个正确理解了这一发现意味着什么。发现氧气的荣誉该归于谁呢？是最先得到它的舍勒？是最先公布结果的普里斯特利？还是第一个正确理解发现之意义的拉瓦锡？——这成了科学史上优先权争议的最著名案例之一。2001年，诺贝尔化学奖获得者罗尔德·霍夫曼和另一个著名化学家卡尔·杰拉西把这段故事编成了一部话剧，剧本的名字就叫《氧》（该剧本有中译，上海科技教育出版社2003年12月出版），该剧很有意思，值得一读。

    氧气的发现之所以重要，是因为这一事件引发了化学革命。相对于物理学、天文学，化学的发展要远为落后。早在发现氧气的大约一百年前，牛顿就以《自然哲学的数学原理》奠定了现代物理学的宏伟大厦。而直到普里斯特利的年代，化学界还被一种错误理论——燃素说——所统治着。通过对氧气的研究，拉瓦锡提出氧化学说，正确解释了物质燃烧、金属生锈、动物呼吸等自然现象，从而奠定了现代化学的基础。

    不幸的是，普里斯特利却是化学革命的反对派。他终其一生信奉燃素说，在燃素说的框架内将自己所发现的气体命名为“脱燃素气体”。直到晚年，那时很多人都已皈依了新的理论，而他还在顽固地坚持旧说。在科学史的书写中，人们或对此表示遗憾，或干脆大加批判。革命导师恩格斯在《自然辩证法》中评价普里斯特利说：“……从歪曲的、片面的、错误的前提出发……往往当真理碰到鼻尖上的时候还是没有得到真理。”好像普里斯特利是错失和拒绝真理的反面典型似的。这个说法有欠公允，因为它完全是后见之明。按《科学革命的结构》的作者库恩的说法，一场革命的完成，需要两种人：一种人的使命是发现原有科学范式的异常，另一种人则负责建立新的范式；这里的情况是，普里斯特利和舍勒属于前一种人（舍勒也坚持燃素说），而拉瓦锡是后一种人。

一流的科学家和科普作家

    从对化学的贡献而言，普里斯特利在科学史上的地位无法和拉瓦锡相比，后者是可与伽利略、牛顿、达尔文比肩的超一流人物。但如果把普里斯特利置于史上一流科学家的位置，他不必有愧色。在气体研究领域，除了氧气，普里斯特利还发现了氯化氢、氨气、氧化氮等大约10种气体。他发明了苏打水，因此可被看做现代软饮料工业的奠基人。在电学领域，他也有涉猎，发现了木炭是导体，猜到了“库仑定律”，首次记录了“震荡放电”的情形。

    《发现空气的人》还浓墨重彩介绍了传主的另一重要发现：通过把薄荷枝条放在充满二氧化碳的密闭瓶子里，普里斯特利发现，植物能使空气得到净化——原来的环境下，蜡烛不能燃烧，动物（老鼠）无法生存，“净化”之后，一切都不同了。现在我们知道，这是由于植物能通过光合作用吸收二氧化碳，产生氧气。普里斯特利说：“如果没有这些办法，整个大气层将慢慢无法适合动物生存……令我高兴的是，我发现了自然为达到这一伟大目的而采取的方法之一。”书中高度评价了普里斯特利的发现，认为他发现了地球生态系统的秘密（“生态系统”这个词是1930年代才出现的），这是1970年代“盖亚假说”的先声，是解读地球几十亿年的演化史的一个关键。——这样说或许有点“过度阐释”，但逻辑并不错。

    《发现空气的人》指出，普里斯特利还是优秀的科普作家（尽管他那个时代还没有科普这个词）。他最早与科学有关的工作就是写了一本科普书，书名是《电学的历史和现状及其原始实验》。他以写科学进步故事的手法讲述电学史（富兰克林用风筝探测雷电的经典画面就是经由普里斯特利之手的描绘才广为流传的），激起读者对科学的兴趣，并鼓励他们参与到科学中来——事实上，这成了后世科普作家广泛采用的创作手法。

宗教和政治的异端

    普里斯特利不仅仅是“发现氧气的人”，也不仅仅是一个科学家，他人生的内容要丰富得多。《发现空气的人》原英文书名是The Invention of Air:A Story of Science,Faith,Revolution,and the Birth of America。副标题包括了并列的四个方面，前面只谈到第一个方面，下面谈谈另外三个方面。

    以前不明白牛顿怎么会是基督教徒，后来才慢慢理解，科学与宗教的关系远不是简单的。科学史的研究表明，科学与宗教有可能是冲突的关系，有可能是和谐的关系，甚至有可能是相互促进的关系。就普里斯特利而言，首先，他是一个虔诚的基督教徒；其次，他长期担任牧师的职位，作为科学家反而是业余的；最后，他还是一个异端——普里斯特利不信仰英国国教，而提倡“一位论”。1774年，他帮助朋友林德赛牧师建立了英国的一位论教会。该教派公开否认耶稣基督的神圣性及三位一体的存在。值得一提的是，一百年前的牛顿也否定三位一体，但他从不敢公开这一点。从牛顿到普里斯特利，英国信仰和思想领域的自由无疑是扩大了。

    当一位论受到批判时，普里斯特利为之辩护道：“达成一个真正有价值的协议的唯一办法，是促进最完美的思维和行动的自由……以便使每一分歧点都有机会得到充分探讨……真相终将占上风。”普里斯特利的原则是：向尽可能多的人传播尽可能多的观点，使他们最终得出真相和共识。在这里，普里斯特利阐明了思想自由的真谛，而这也是贯穿宗教改革到启蒙运动的时代精神。

    普里斯特利政治上也不安分。作为英国人，他支持美国革命，后来又同情法国大革命，他在给朋友的信中说，祝贺“法、美两国获得的自由，当然，也希望学习其榜样的所有其他国家获得自由”。他这种激进态度惹恼了保守派，招来了暴民的攻击。他的家被烧毁，生命安全受到威胁。他在祖国待不下去了，1794年，他踏上了去往美国的轮船。虽然美国的岁月远非风平浪静，但那里毕竟还算安全。史蒂文·约翰逊在书中写道：“他是第一个因宗教及政治原因在祖国受迫害后来美流亡的伟大科学家。”我们知道，后来有太多的人步他后尘，而这对世界格局产生了深远的影响。

    我们该如何看待普里斯特利的宗教和政治观点呢？在书中，史蒂文·约翰逊说普里斯特利对法国大革命恐怕是看错了。对其宗教观点，也看不出史蒂文·约翰逊有多赞同。但《发现空气的人》坚持的底线是：无论怎样，普里斯特利不该因为思想观点受到迫害。

咖啡馆文化和“信息网络”

    《发现空气的人》篇幅不大，不足15万字，内容却非常丰富，也很有深度。传主的人生足够精彩，作者没有浪费这个好题目。而且，该书并不能被看做单纯的传记，它关心的主题要广泛得多。作者把普里斯特利看做一个多棱镜，用他来折射那个时代的每一道光芒。同时，也把那个时代作为一面镜子，以观察今天世界的问题所在。这些方面，作者有很多有意思的论述，这里只讲一下书中特别强调的咖啡馆文化和“信息网络”。

    书中传主的故事，是从普里斯特利32岁时走进伦敦一家咖啡馆那天开始的。在那里，普里斯特利加入了一个名为诚实辉格党人俱乐部的团体，结识了包括富兰克林在内的很多电学家、思想家，“大家在咖啡因、酒精和尼古丁的刺激下，分享着关键的、可能有极大好处的信息”。书中对这种不久前才从阿拉伯世界传来的咖啡馆文化给予了多少有点夸大其辞的评论：“关于启蒙，有多少要感谢咖啡呢？英国1650-1800年的史诗般的发展，凡已记入历史教科书的，其故事大多数都与关键时刻出现的咖啡馆有关。”

    史蒂文·约翰逊联系普里斯特利一生所置身的咖啡馆文化、诚实辉格党人俱乐部、企业家群体、月光社等，提出了“信息网络”的概念。“从理论上讲，可以想象好的观点也可在真空中产生……但重要的观点之所以进入启蒙神殿，是因为它们会传播。”作者在书前和书末都引用了美国开国元勋杰斐逊的话：“在世界上的每一个角落，观点应自由传播，以实现对人的道德教化和人与人之间的彼此教化，改善人的状况……”普里斯特利就是这句话的注脚：如果没有一个自由、开放的信息网络，将不会有氧气的发现，不会有化学革命……进而言之，不会有现代科学，不会有启蒙运动，不会有世界的改善……

    史蒂文·约翰逊这本书是为美国人而写的，他担心随着时移世易，美国失落了普里斯特利的精神。但我想，这本书有更普遍的意义，它关系着人类智识事业的推进，也关系着世界的改善。