中國古代化學
在中國古代,原始的化工技藝及相關的實用化學知識,主要依靠工匠們在生產實踐中的積累和發展;有關物質化學變化的觀念和假說,則是學者們在思辯和爭論中產生萌芽和演進。
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本專題作者:中國科學院自然科學史研究所
研究員周嘉華教授;
顧問:中國科學院自然科學史研究所
潘吉星教授、金秋鵬教授。

化學作為研究物質及其組成、結構、性能、變化和應用的科學,是自然科學中最基礎的一部分。在長期的勞作中,人們接觸到包括化學變化在內的眾多自然現象,逐漸積累起選擇物質,加工和利用物質及其化學功用的許多經驗。這些積累起來的經驗就是早期實用化學知識,而轉化手段的演進即是原始的化工技藝。經過18世紀拉瓦錫完成的化學革命,19世紀初英國化學家道爾頓提出的原子論,近代化學的大廈可以說基本建成,因為到了19世紀末近代化學已形成了比較完整的理論體系。然而,沒有古代化學就沒有近代化學,中國先民在這方面的貢獻是突出的。

金丹術被看作是化學科學的先聲,因為人們認為金丹術具有化學學科的原始形態。它是指一種希圖製取能使人長生不死的仙藥,或試圖把銅鐵、錫鉛等金屬借助於「仙藥」的點化,轉變為貴重的黃金或白銀的操作活動。這為後人認識許多化學物質和化學反應提供了經驗。火的利用,是人類利用自然力的偉大開端。在世界上,無論哪個古代文明的發源地,人類有意識地利用化學現象都是從利用火開始的。華夏民族的祖先在遠古的時候便已發現,火在嚴寒中能使人得到溫暖、在黑暗中可以給人照明,火還可以防禦野獸的侵襲。最初,原始人在打擊石器中發現某些石頭相擊能產生火星,若遇到乾草之類的易燃物,枯木之間就能燃起火焰。直到20世紀上半葉,中國的一些少數民族,如海南島的黎族和雲南的佤族仍有採用鑽木取火的方法。進入青銅時代後,人們曾利用青銅鑄造凹鏡,聚日光而生火。後來,人們發明了火鐮擊石法。最早的硝酸鹽化學是在燒制陶器、瓷器、玻璃等工藝製品中發現的。通過高溫的化學反應,黏土中由岩石風化而來的雲母、石英及長石等物質便會失去結晶水,出現晶形轉變等化學變化。這不僅改變了自然物質的形態,而且也改變了它的本質。從廣義上來說,這一創造性的勞動,不僅是一種化學生產工藝,也是人類最早的一項化工生產。

中國古代化學中不可忽略的就是金屬化學,其涉及金屬廣泛,應用途經繁雜,工藝考究。其中包括冶銅、冶鐵、煉鋼、鋅黃銅、金屬鋅、金、銀、鉛和錫等。在遠古人的眼裡,天然紅銅只是一種奇特、不易碎裂,有着光澤的紅色石頭。鍛打和加熱熔化可以改鑄紅銅的器形,這就增加了人們對紅銅的興趣。一塊燒煉的銅礦石逐使人們掌握了冶銅技術。中國古代的化學技術遍佈生活的方方面面,應用廣泛。如日常生活中普遍使用的醬油、鹽、糖、醋、酒等食物調味品就是通過一定的化學加工得到的。又如文房中離不開的墨,是用炭黑和膠兩種原料製成。南北朝後,製墨技術在精細化的同時,不斷有創新,進而成為一套獨具特色的系統技術。

儘管實用化學及化學觀念的發展長期處於分離狀態,而且發展緩慢及時有起伏;但是在與時俱進的歷程中,兩者還是表現出自己的特色和閃耀的亮點。在古代科學的數學傳統、邏輯傳統、實驗傳統基礎上建立的近代化學,是把系統的觀察和實驗與嚴密的邏輯體系結合起來,形成以實驗事實為根據、具有系統的科學理論。它是古代化學發展的必然結果。

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