科学转向社会：皇家研究所的圣诞大餐

吴以义

1848年的圣诞节。伦敦皇家研究所，就是那个常常被缩写成RI的声名远播的英国顶尖科学研究机构的大讲堂里，华灯璀璨，座无虚席。当天的主讲人是这个学院的富勒讲座教授麦克尔·法拉第，大家都知道他，就在不久前，女王还把汉普敦的一套住宅赐给他居住，这可是亨利八世以来英格兰最尊贵的人才能得到的殊荣。其实，法拉第并不怎么在乎这个荣誉，他两次拒绝了皇家学会会长一职的聘任，还婉拒了女王的封爵——终其一生，他始终是“法拉第先生”，而不像牛顿那样，是“牛顿爵士”。他不怎么在乎人世间的荣耀，他关注的，是科学的荣耀，他要把这份荣耀介绍给所有的人。

蜡烛的故事

法拉第讲演的题目是“蜡烛的故事”，分6次讲完。听众是普通市民，多数是青少年，对他们来说，这一系列讲演确实是一份实在的圣诞礼物。但是，关于“蜡烛”，这种人人天天在用的东西，这个圣诞节日的明星，科学可以告诉我们什么呢？

法拉第一开始就声明，他是以“一个少年跟一群小伙伴们谈心的身份”，“像与亲人谈家常似的”，来给大家介绍蜡烛的故事。先是各种各样的蜡烛，尽管有些很漂亮，有些很平常，从化学的角度看，它们燃烧的时候都是差不多的。烛油熔化，沿着烛芯，通过毛细作用，源源不绝地提供燃油，保持了火焰，发出了光亮。进一步仔细观察，很容易发现火焰的形状是不一样的。这就是上升气流的作用。第2讲接着研究火焰的亮度，空气在燃烧中的作用，还有水的生成。在做实验的时候，法拉第不忘告诉他的青年听众，做科学研究时，在得到一点启发之后，必须寻根究底，求得对现象的彻底了解。他的演示显示出火焰有复杂的构造，而在火焰的各个部分，温度是不一样的。他又演示了氢和磷的燃烧，又把硫酸滴在氯酸钾和硫化锑的混合物上，原来这也能引起燃烧。当种种不同物质在燃烧时发出的明亮美丽的光芒把他的听众看得眼花缭乱时，法拉第问道，这种明亮的火焰还能告诉我们什么呢？

第3讲是氢燃烧形成的水，冷凝，这一直到现在还是中学化学课上受欢迎的一个保留节目。但是，在一声闷响之后——你怎么知道沾在玻璃容器壁上的液体是水呢？法拉第突然问道。他演示了检测，只是他的测验方法在今天看来有点太贵了。他是用他的老师戴维先生发现的金属钾和水的反应来证明的：钾遇见水后爆裂，水变成了碱性的氢氧化钾溶液。法拉第接着比较了水在不同温度下体积的变化，比较了从河水海水蒸馏出来的水，指出无论哪里来的水，它们的性质，和金属的反应，都是一样的，由此又讨论了定组成定律。然后，用排水集气法收集了氢气，这些氢气在几天以后的第4讲里，又和氧化合，重新变成了水。他非常详细地介绍了水的成分，实验装置，反应生成物的鉴定，水中氢和氧的比例。利用水的电解，法拉第引入了氧，氧如何助燃。然后是磷在空气中燃烧，耀眼刺目，光芒四射，给所有人留下了难忘的印象。第5讲进一步扩展到空气的性质，蜡烛燃烧后的其他产品，特别是碳酸气和氮气，空气的成分和重量，原来“空无一物的空气”其实不空，顺便介绍了大气压力的存在。至于碳酸气，它的重量让它常常沉在量筒的底部，“我们可以用小吊桶把它打上来”，法拉第说这和用吊桶把水从井底打上来没什么两样。

最后一讲，第6讲，碳酸气仍旧是主角，用石灰水验证碳酸气的存在，探讨了碳酸气的性质，最后谈到了呼吸，证明这和燃烧是一回事。人和动物呼出的碳酸气，经过大气环境，被植物吸收，原来，法拉第说，这就是大自然相辅相成的共存规律，这也让人想起了牛顿常说的，自然界是和谐的。

法拉第的讲演受到了热烈的欢迎。事隔十几年，他还把这个主题又重讲了一遍，受到了同样热烈的欢迎。讲演的速记稿，后来编成一本小册子，叫做《蜡烛的化学史》，不到几年，就译成了所有的欧洲语言。半个多世纪后，这本小册子的简写本还成了苏联学生的教材，学生由此同时得到英语和化学的训练。1963年，中译本出版，用了一个更加吸引人的新名字，《蜡烛的故事》，后来迭有重印。这样看来，这个圣诞大餐就不仅仅是圣诞时节的应景，也不仅仅是限于英伦一隅，真正成了世界的食粮了。

科学概念社会化

法拉第的讲座在皇家研究所有相当的历史。自1799年创立之初，“传播知识”一直是研究所的一项主要工作，而这种把科学概念社会化的一个途径是开设面向公众的科学讲座。得益于一幅1802年的速写画，我们几乎能直接看见会场当时生动的情景：衣冠楚楚的绅士，浓妆艳抹的女眷，乱糟糟地围坐在讲台周围，主讲人噶尔瑞正用力捏着一个人的鼻子，似乎是在这个热衷的志愿者配合下讲解呼吸作用。学院的创始人汤普森在讲台的一侧一本正经地看着这个伟大的演示，而当时作为助手的年轻人汉佛莱·戴维则站在主讲人的身后，这时他刚应聘为化学教授不久，但不久则注定要成为这一讲座的明星。他后来展示给世人的，有最新的电学实验，有心肺的作用，从呼吸讲到笑气。据他报告，听众常近 500 人，而且“掌声不绝”。

这样的场面和5年以后他关于碱金属和碱土金属的演示相比，真是算不了什么。他先是请出了他发现的“双胞胎”钾和钠。闪闪发光的液态金属，像是两颗小水滴，在水面上回旋奔突，丝丝作响，然后爆出一缕火光，转瞬间消失无形，变成了大众熟知的苛性碱。上面提到的，法拉第用以检验水的，正是这种神奇的物质。

说来有趣，把法拉第引上科学道路的，正是这种公众讲座，而他后来花了大力气推动的圣诞讲座则是其中最著名的。法拉第出生在普通的劳工阶级家庭，并没有受过系统的学院式的教育，从14岁起就在一家书店当书籍装订的学徒。由一个偶然的机会，1812年2月29日到4月10日，他去听了戴维的4次讲座，化学的神奇令他倾倒。回来以后，他把记录稿誊写清楚，配上插图，装订成册，送给戴维并表达了参加科学研究的愿望。当时皇家研究所并无空缺，但这个年轻人给了时任皇家学会会长的戴维深刻的印象。次年，当研究所有空缺时，法拉第由戴维推荐受聘，开始了他的科学生涯。

从法拉第讲演的主题来说，燃烧，大气的组成成分及其性质，即使在当年，也不是什么尖端。从席勒发现氧气到拉瓦锡提出燃烧理论，还有氧化反应和呼吸的关系，到法拉第的讲演，已是将近80年；就是水的电解，也差不多50年了。我们上文之所以不厌其烦地重述他的讲演，意在力图说明，他对概念的把握，对实验操作的演示，法拉第的精心设计，全注重于凸显科学的精神。他的讲演之所以成功，不在于时髦，而在科学中一种永恒的，贯穿始终的东西，即科学态度和科学精神。他在讲演中展示了观察、推理和实验，强调了实验在科学研究中的中心作用，他多次向听众提问，把他们的思路和注意力引向理性的思考和推理。

从法拉第的圣诞讲座看我们常常留意的“科学概念的社会化”，可以发现，我们通常所说的普及科学，不仅仅是，甚至主要不是向非专业受众介绍科学成果，宣扬科学的神奇；如果仅限于此，我们不过是把对鬼神的崇拜变成了对科学的崇拜，成为一种非理性的盲从。科学概念的社会化，首先是向社会大众介绍科学家是如何工作，科学是如何发展的。或者用我们常见的说法，不仅仅是“什么”，而是“怎么”。能够或者正在从事专业科学研究的，在社会上毕竟是一个很少的少数，而科学的知识和训练，在科学高度专业化的今天，只有通过长年的、系统的、严格的训练和学习才能得到。讲座的作用在于宣扬科学精神，倡导理性思维，在于确立科学的权威。这种权威所要求的，不是对科学的顶礼膜拜，而是在社会活动和日常生活中，贯彻科学的即理性的方法，毕竟，一个昧于理性思考的民族，是不可能自立于世界民族之林的。