Wu Liji
(Department of Chemistry,Inner Mongolia Normal Univerity, Hohhot 010022, China)

Abstract On the base of analyzing the detailed materials from history of chemistry, it is found that the world research center for chemistry were transfereed from Britan→France→Germany→American, and the reasons are dsicussed.
Keywords Research center for chemistry, History of chemistry, chemist.

摘 要 本文通过对翔实化学史料的分析，论证了世界化学研究中心从英国→法国→德国→美国的迁移过程，并探讨了这一迁移过程发生的社会历史背景。
关键词 化学研究中心 化学史 化学家

    17世纪中叶以后，英国新生资产阶级与封建教会势力经过数十年搏斗建立了资产阶级和新贵族联合专政的君主立宪共和国。新生资产阶级出于自身发展利益的需求，十分重视科学技术。英国著名唯物主义哲学家弗兰西斯·培根(Francis·Bacon1561-1626)从哲学高度研究和论述了科学研究方法。公元1620年发表的他的代表作《新工具论》从认识论角度论述了科学实验的重要意义，认为科学必须以实验作先导，用理性方法去整理感性材料。同时培根提出了认识的归纳法，认为任何真理必须用大量事实作根据，对大量事实做整理比较，再将单一的、个别的东西上升到一般，上升到理论。培根的思想，对英国科学界影响甚大。当时冶金生产、化工生产的纵深发展，积累了大量关于物质变化的新知识，为化学科学的建立和发展准备了丰富的材料。英国化学家正是遵循培根的科学研究方法揭开了近代化学的序幕。
    1661年，英国化学家玻义耳(R．Boyle 1627-1691)总结了自己十年的实验和研究成果，出版了《怀疑的化学家》一书。在此书中，玻义耳对帕拉塞尔苏斯的要素和亚里士多德的元素概念进行了探索性批判。玻义耳信奉培根的科学研究方法，比他以前的任何化学家都更广泛地运用了实验法，并且将化学实验水平向前推进了一步^[1]。1685年玻义耳编写了《矿泉的博物学考察》一书，全面总结了当时已知的关于水溶液检验的各种方法，为近代分析化学的建立奠定了基础。
    与玻义耳同时代的化学家有法国的勒费尔(H.LeFevre 1620-1674)、勒梅里(H.Lemery l645-1745)和洪伯格(W．Homberg 1652-1716)。勒费尔提出过类似元素说，勒梅里出版过《化学教程》一书，洪伯格制得过硼酸。但这3人在化学史上的影响均不及玻义耳。与玻义耳同时代的在化学史上产生过一定影响的还有一位德国化学家贝歇耳(T．Becher 1635-1682)。他提出了燃素说，其追随者施塔尔(G·E·Stahl 1660-1734)又将燃素说进一步系统化形成了一个理论体系，从17世纪下半叶到18世纪下半叶的100多年间阻碍了化学的发展。由此可见，法、德化学家在这一时期化学上均无重大作为。
    18世纪下半叶开辟化学发展新纪元，敲响燃素说丧钟的也是一批研究气体的英国化学家。1755年英国化学家布拉克(J．Black 1728-1799)发现了二氧化碳；1766年英国化学家卡文迪西(H·Cavendish 1731-1810)发现了氢气；1772年英国化学家卢塞福(D·Rutherford 1749-1819)发现了氮气；1774年英国化学家普利斯特里(J.Priestly 1733-1804)发现了氧气。至此，构成空气的各主要成分气体被人们认识，燃素论被推翻，燃烧本质被揭示的条件已经成熟。法国著名化学家拉瓦锡(A．L．Lavoisier 1743-1794)正是借助英国化学家的上述发现在18世纪70年代推翻了燃素学说，建立了氧化学说，开始将法国化学推向世界。但是在18世纪70年代之后的四十年间尚有两位英国化学家维护了英国化学在世界化学中的中心地位。
    1803年，英国化学家道尔顿(J.Dalton 1766-1844)提出了原子论，深化了人类对物质及其变化的认识，实现了对当时积累的化学知识的辩证综合。无论从广度或深度上讲，道尔顿原子论的重大意义都超过了燃烧的氧化学说。恩格斯就此曾经指出：“化学的新时代是随着原子论开始的(所以近代化学之父不是拉瓦锡而是道尔顿)。”
    19世纪初涌现的另一位杰出英国化学家是戴维(H．Davy 1778-1829)。戴维创造性地将电流引入化学研究中，在1807、1808短短的两年中用电解法发现了6种元素，成为19世纪发现化学元素最多的一位化学家。
    从1661年玻义耳发表《怀疑的化学家》一书敲响化学世界黎明的钟声到1808年法国化学家盖吕萨克(T．L．GaLussa 1778-1850)提出气体反应体积简比定律，为道尔顿的原子论提供重要论据的50年的时间里由英国化学家发现的元素有17种，而同期德国化学家发现的元素为6种、法国化学家发现的元素为3种。同期涌现的世界著名化学家有玻义耳、施塔尔、罗蒙诺索夫 (M.B.POMOHOCOB 1711-1765)、开文迪许、普利斯特里、拉瓦锡、舍勒(C·W·Scheele 1742-1786)、道尔顿、戴维等9位。其中英国人就有5位。这5位中道尔顿的研究工作是近代化学形成和确立过程中具有重大意义的开创性工作。所以从1661年1808年的约一个半世纪里英国一直处于世界化学研究中心的历史地位是无可置疑的。
    18世纪中期，法国发生了类似意大利的文艺复兴运动的启蒙运动。启蒙运动高举科学和民主两面大旗，积极宣传英国的政治制度、自由思想和科学成就，抨击封建制度和蒙昧的宗教意识形态。正是启蒙运动导致了1789年的法国资产阶级革命，促进了法国科学技术的发展。从18世纪后半叶到19世纪上半叶，法国科学技术迅速发展，开始赶上并超过英国。据日本科学史家汤浅光朝统计，从1801-1850年的50年间，英国取得的重大科技成果是92项，法国是144项，法国远远超过英国^[3]。
    法国资产阶级革命时期，法国化学家拉瓦锡就在欧洲化学界崭露头角。1777年9月，拉瓦锡向巴黎科学院提交一篇题为《燃烧概论》的论文，批判了燃素学说，建立了燃烧作用的氧化学说。1789年，拉瓦锡又出版了《化学纲要》一书。该书以大量实验事实为根据，系统地、全面地批判了燃素学说，创立了氧化学说，使化学科学开始了一个新纪元。以拉瓦锡的氧化学说的确立为契机，法国化学走向世界。
    法国化学家盖·吕萨克1808年发现了气体反应简比定律，成为道尔顿原子论的重要理论根据，也成为意大利化学家阿佛加德罗(A．Avogadro 1776-1856)和法国科学家安培( A.M.Ampere 1775-1836)创立分子学说的起点。也正是在1808年这一年盖·吕萨克与法国化学家泰纳(L．T·Thenard 1777-1857)一道发现了硼，三年后的1811年法国化学家库尔特瓦斯(B．Courtois 1777-1838)又发现了元素碘。可以看出，在19世纪初叶法国人在化学科学领域硕果累累。如果说从拉瓦锡的氧化学说的确立开始法国化学走向世界，那么可以认为以盖吕萨克的气体反应体积简比定律创立为标志世界化学研究中心转移到法国，因为从这个时候开始英国化学明显衰退，再无出现重大建树，而在19世纪上半叶，盖吕萨克在欧洲化学界威望很高，当时欧洲各国的化学家纷纷前往法国的盖吕萨克的实验室从事研究工作。德国化学家李比希（J·V·Liebig 1803-1873）和本生（R.W.Bunsen1811-1899）就曾在盖吕萨克的实验室从事过研究工作。英国著名科学家载维曾这样评价盖吕萨克：“他是一个敏捷、活泼而深奥的奇才。不仅思维灵活，而且实际操作纯熟，堪称法国化学家的领袖。”
    在19世纪上半叶，法国陆续涌现出一批著名化学家，如杜马（J·B·A·Dumas 1800-1884）、罗朗（A·Laurent 1807-1853）、热拉尔（C·F·Gerhardt 1816-1856）武兹（A·Wurtz1817-1884）等。杜马发明了用蒸气密度法测定有机物分子量的方法和氧的燃烧定量分析方法，提出了有机化学中的取代学说，创立了有机化学的基团理论。杜马实验室培养了武兹、热拉尔、罗朗等著名的法国化学家，形成了杜马学派。杜马学派中的罗朗发现了不少有机物，提出了有机物分类方法，区分了原于量、当量和分子量这三个不同的概念。热拉尔提出了有机化学中的“同系列”概念，在研究取代反应的基础上提出了“类型理论”，武兹则奠定了近代有机合成化学的基础，培养了库帕(A·S·Couper 1831-1892)、布特列洛夫(A·M·BytPepob l828-1886)、范霍夫(J·H·Van't Hoff 1852-1911)等一批著名的化学家，创立了有机化学中的一个新学派。正是以杜马、罗朗、热拉尔、武兹为代表的一批著名法国化学家在有机化学领域的开创性研究工作使法国在19世纪前半期成为世界化学研究中心。19世纪前半叶的50多年间涌现的世界著名化学家有盖·吕萨克、杜马、罗朗、热拉尔、武兹、戴维、法拉第(M．Faraday 1791-1867)、本生、李比希、维勒(F．Wohler 1800-1882)、霍夫曼(A·W·Hfman 1818-1892)等12人。其中法国就有6人，而英国仅有2人，德国有4人。
    从1808年法国化学家盖·吕萨克提出气体反应体积简比定律到1852年法国化学家热拉尔对有机化合物的类型理论做出新贡献的40多年间，由法国化学家做出的有影响的化学研究成果是15项，同一时期，英国花学家做出的有影响的化学成果是8项，德国化学家做出的有影响的化学研究成果是9项，法国处于领先地位。
    化学史家一般认为19世纪前半期是有机化学形成并迅速发展的时期。同一时期涌现的法国化学家大多是有机化学家，如杜马、罗朗、热拉尔、武兹等人均是有机化学家。他们在有机化学的各个领域均有重大建树。他们的研究工作对周边国家，尤其对德国的影响甚大。振兴德国化学的一批化学家如凯库勒(F·A·Kekule 1829-1896)、李比希、维勒、本生等人就曾在法国求学。同一时期英国和瑞典化学家在有机化学方面建树甚少。所以19世纪上半叶法国当之无愧成为世界化学研究中心。
    从19世纪30年代开始，德国的李比希和维勒以其出色的研究工作奠定了德国化学在世界化学中的重要地位。
    1828年，维勒用无机物合成了有机物尿素。人工方法合成尿素，突破了有机物和无机物的界限，动摇了“生命力论”，开辟了有机合成化学的新领域。
    1830年，李比希在前人工作的基础上，使碳氢分析发展成为精确的定量技术，制定了有机化学中至今仍在使用的常规分析标准。
    1832年，李比希和维勒提出了有机化学的基团理论，初步统一了有机化学的各种实验事实，成为现代官能团理论的雏形。
    更应该提到的是李比希在吉森大学创建了举世闻名的吉森实验室，培养了许多世界闻名的化学家，如霍夫曼、凯库勒、武兹、热拉尔、费雷泽纽斯（C·R·Fresenus 1818-1897）、费兰克兰（E·Frank-land 1825-1899），形成了化学史上的李比希学派。维勒仿照李比希的吉森模式创建了化学实验室，培养了许多化学家，如德国化学家柯尔贝(H．Ko1be 1818-1884)、美国化学家雷姆林(I·Remesen 1846-1927)、史密斯(E．F．Smith)等就曾在维勒的实验室从事过研究工作。
    1840年，维勒的学生柯尔贝用木炭、硫磺、氯气及水作原料合成了有机物醋酸，实现了由无机单质出发的完全的有机合成。
    1857年，李比希的学生凯库勒提出碳在有机物中构成链状，并呈现四价学说，奠定了有机化学的结构理论。
    1865年凯库勒提出苯的环状结构学说，丰富和发展了有机物的结构理论，加深了人们对数目众多的一大类芳香族有机化合物结构的认识，在化学发展史上具有十分重要意义。以德国化学家凯库勒在有机物结构理论研究中的一系列卓越成果为标志，从19世纪50年代后期开始，德国成为世界化学研究中心。也在同一时期凯库勒在波恩大学形成了一个以他为中心的化学学派。
    19世纪后半叶是德国化学界英雄辈出的年代。本生和基尔霍夫(C.R.Kirehhoff 1824-1887)开创了光谱分析方法，导致了化学元素发现的又一个高峰期的到来；迈尔(T·L·Meyer 1830-1895)、俄国化学家门捷列夫(D·I·Mendeleev，1834-1907)同时独立地发现了元素周期律；肖莱马(C·Schorlemmer 1834-1892)在脂肪烃类研究中完成了许多重要发现，从理论上证明了碳原于四价的等同性，正确解释了有机物的异构现象，在凯库勒之前对有机结构理论的发展做出了重要贡献。拜尔(A·W·Baeger 1835-1917)揭示了靛兰的结构，进而用化学方法合成了靛兰，开创了染料工业的新局面。奥斯瓦尔德 (F·W·Ostwald 1853-1932)同荷兰人范霍夫、瑞典人阿仑尼乌斯(S·A·Arrhennis 1859-1927)一道创立了物理化学。他在莱比锡大学执教期间培养了大批来自世界各地的化学家，使莱比锡大学成为当时培养物理化学家的摇篮。费歇尔(E·Fissher 1835-1919)发现了苯肼，并用它作通用羰基试剂，广泛研究了糖类结构和构型，为碳水化合物化学的创立奠定了基础，后对嘌岭和氨基酸进行深入研究，创立了生物化学，培养了一批生物化学方面的杰出学者。
    总之，从19世纪后半时开始到二战爆发前夕近90年时间，德国涌现了一大批杰出化学家。他们在化学的各个领域均有重大建树。自从本世纪初，设立诺贝尔化学奖以来到第二次世界大战前夕，德国有16人获奖，而同期英国和法国各有6人，美国有3人获奖^[4]。诺贝尔奖授给那些在科学上有重大建树和发明的科学家，是举世公认的科学荣誉，具有很高的科学权威。所以某个国家、某门学科的获奖人数代表该国家在该学科的国际地位。
    尤为应该提到的是，德国化学在世界化学中的领导地位还体现在李比希创造的吉森实验室模式不仅在德国各著名大学普及和推广，而且德国各大学吉森模式化学实验还吸引了世界各地的大批化学爱好者前来研究和学习。维勒在哥根廷大学曾经指导过80多名美国学生，其中30多人获博士学位^[5]。据统计，从1810-1910年的100年间，仅哥根廷大学就接待过学习化学的美国学生达2000多人。所以德国化学在其兴盛时期不仅对周边的欧洲各国影响甚大，而且其影响辐射到远隔重洋的美国。
    美国化学在世界化学中的领先地位是从本世纪40年代二战胜利以后确立的。第二次世界大战对德国科学技术造成重创。德国纳粹政权对科学家和犹太人进行残酷迫害，不少科学家被杀害，大批科学家失去工作条件，被迫逃离德国。二战结束时留在德国的一批优秀科学家又成为美国前苏联搜罗的重要对象。在第二次世界大战中除德国受到重创外，欧洲其他国家也遭洗劫，美国却未受到战火的破坏。二战前后美国政府加大了对科研的投入，又利用良好的工作和生活条件吸引了大批外国科学家赴美工作。所有这一切促使世界化学研究中心战后转移到美国。
    二战后涌现的世界著名化学家有朗缪尔(I·Langrnuir 1881-1957)、施陶丁格 (H·Staudinge 1881-1965)、海洛夫斯基（T·Heyrovsky 1881-1965）、鲍林(L·Pauling 1901-)、伍德瓦德(R·B·Woodward 1917-1979)等5人。其中朗缪尔、鲍林、伍德瓦德3人是美国人。二战后截止到2002年共有47个美国化学家获诺贝尔化学奖。美国化学工作者发表的论文总数早在70年代已突破10万篇大关，在全世界处于领先地位。随着化学科学的迅猛向前发展不断涌现出化学的新分支学科。二战以来美国不仅在无机、分析、有机、物理化学等传统学科有重大研究成果问世，而且在量子化学、结构化学、生物无机化学、金属有机化学、超铀元素化学、稀有元素化学、络合物化学、催化化学等各新型学科也均有开创性研究成果问世。在20世纪40年代和50年代涌现的两位蜚声世界的化学大师鲍林和伍德瓦德均出自美国。鲍林将量子化学应用于分子结构的研究，揭示了化学键的本质，把原子价理论扩展到了金属和金属间化合物。伍德瓦德是本世纪在合成化学和理论化学方面都取得划时代成果的极为罕见的化学家。他不仅测定了许多天然化合物的结构而且还合成了许多结构十分复杂的天然化合物。他善于将高难度实验技巧和最新化学理论结合起来研究。本世纪有机化学理论的突破性成就分子轨道对称守恒原理就是由伍德瓦德和霍夫曼一道共同创立的。美国人在超铀人造元素的合成方面更是一路领先，从93号到106号共计14个元素全部是由美国人合成的。
    总之，从20世纪40年代开始，美国成为世界化学研究中心已有50余年历史。与英、法、德三国成为世界化学研究中心的历史相比这一时间不算太长。预计在未来的一段时间内美国仍将保持其世界化学研究中心地位。但美国的这一地位必将受到欧亚等经济和科技强国的有力挑战。

REFERENCES
[1] Westfall R S (Translated by Peng W H) . The Construction of Modern Science: Mechanisms and Mechanics (Jindai Kexue de Goujian: Ji Xie Lun Yu Li Xue). Shanghai: Fudan University press, 2000, 81.
[2] Guo Bao Zhang. Concise Course of Chemistry History (Hua Xue Shi Jian Ming J iao Cheng). Beijing: Beijing Normal University press, 1985: 71-72.
[3] Uasakchuko. Science and Philosophy (Ke Xue Yu Zhe Xue), 1979, (2): 68.
[4] Zhou Faqing. Sciene and Philosphy (Ke Xue Yu Zhe Xue), 1978, (1): 75-78.
[5] Zhou Jian. Journal of Sichuan Normal University (Natural science )1996, (2): 120-126.

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