油畫《拉瓦錫和夫人》中的科學(xué)秘密

張九慶

《拉瓦錫和夫人》的誕生

估計(jì)是瑪麗`拉瓦錫提議她的丈夫安托萬一拉瓦錫先生，應(yīng)該有一張他們自己的肖像畫了。

1788年，45歲的拉瓦錫先生已經(jīng)攀登到了他的科學(xué)高峰，他的替代燃素說的氧化學(xué)說受到了年輕科學(xué)家的歡迎。1787年，他與同時(shí)代的科學(xué)家戴莫維、貝托雷、佛克羅伊合作，完成了化學(xué)物質(zhì)的命名和分類的標(biāo)準(zhǔn)化，出版了《化學(xué)命名法》。包含他全部科學(xué)成就的最新個(gè)人專著《化學(xué)基礎(chǔ)論》也完成了稿件，即將在下一年出版。

畫像的任務(wù)落到了一位與拉瓦錫名望相當(dāng)?shù)姆▏?guó)畫家身上。這位畫家是雅克·大衛(wèi)，他正是拉瓦錫夫人的美術(shù)指導(dǎo)老師。此時(shí)的大衛(wèi)也已經(jīng)接近了自己的繪畫頂峰，《荷拉斯兄弟之誓》《蘇格拉底之死》等畫作使他成為了當(dāng)時(shí)新古典主義畫派的代表人物。

畫像是在1788年12月16日進(jìn)行的。這一天，拉瓦錫夫婦都做了精心的打扮，但是他們顯然沒有把畫像的地點(diǎn)選在實(shí)驗(yàn)室，而是在一間比較空曠的辦公室里。棕色的地板，裝飾有柱子的背景墻，不會(huì)給畫面增加繁多雜亂的印象，也符合新古典畫的背景必須莊重肅穆的要求。

他們也精心準(zhǔn)備了道具。一張覆蓋著紅色絨布的寫字臺(tái)，上面擺放了水銀氣壓計(jì)、氣量計(jì)、蒸餾瓶，這些實(shí)驗(yàn)和測(cè)量用的儀器足以彰顯他們的化學(xué)研究工作。為突出拉瓦錫先生創(chuàng)作完成《化學(xué)基礎(chǔ)論》書稿，桌面還擺上了墨水瓶、羽毛筆和一疊寫著字的稿紙。

被科學(xué)史“遺忘”的拉瓦錫夫人

在這幅肖像畫中，拉瓦錫夫人占據(jù)了畫面的最大空間，她面帶淺淺的微笑，正面對(duì)著畫家，也正對(duì)著未來將要欣賞此畫的我們，拉瓦錫則側(cè)身回頭注視著他的夫人。這幅畫給人的最初感覺是，畫中主人公不是拉瓦錫先生，而是拉瓦錫夫人。

但是，拉瓦錫夫人的站姿暴露了她的實(shí)際地位。她站著略微傾斜地倚靠丈夫，一只手搭在他的肩上，這是那個(gè)時(shí)候夫妻肖像的典型造型。如果整張桌子代表的是拉瓦錫的科學(xué)世界，拉瓦錫夫人的一只手恰恰放在桌邊，這可能是一種暗示，暗示著在拉瓦錫得到的化學(xué)研究榮譽(yù)殿堂中，拉瓦錫夫人本應(yīng)占有一定的位置。

年輕的拉瓦錫夫人有著極強(qiáng)的求知欲和記憶力，在結(jié)婚之后，她很快掌握了英語，這是拉瓦錫欠缺的語言。學(xué)成后，她就把一些重要的英文化學(xué)著作翻譯給拉瓦錫。在大衛(wèi)的指導(dǎo)下，她也掌握了工藝?yán)L圖技術(shù)。她十分注重儀器的正確擺放，平時(shí)會(huì)將實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景忠實(shí)地描繪出來。拉瓦錫論文和著作中的實(shí)驗(yàn)插圖，都是她完成的。

大致在1778年，拉瓦錫才真正組建自己的科研團(tuán)隊(duì)，有了幾位男助手，在此之前，拉瓦錫夫人獨(dú)自擔(dān)任了多年的實(shí)驗(yàn)助手和秘書的角色。仔細(xì)觀察一下這幅畫，你會(huì)發(fā)現(xiàn)在拉瓦錫夫人的身后有一把椅子，椅子上躺著一件她在做實(shí)驗(yàn)時(shí)穿的黑色衣裙，椅子上還立著一塊畫板，這就是拉瓦錫夫人日常工作的體現(xiàn)。

這樣看來，拉瓦錫夫人在科學(xué)界中想要有自己的一點(diǎn)地位也是正常不過的，但是那個(gè)時(shí)候的法國(guó)，女人進(jìn)入科學(xué)界是不被社會(huì)接受的。因此，在拉瓦錫的論文中，不可能署上拉瓦錫夫人的名字。她只能在那些插畫上找個(gè)不起眼的角落，簽上自己的名字。

倒地?zé)康碾[喻

我們把目光回到畫面的右下方。在拉瓦錫的皮鞋前面，是一個(gè)倒地的燒瓶和兩只瓶塞，一只瓶塞封住了燒瓶瓶口，旁邊還有一只閑置的瓶塞。單純從畫面的布置和色彩來看，似乎這兩件道具不會(huì)為油畫增加額外的光彩。那么，把它們放進(jìn)畫面的用意是什么呢？我的猜想是，這些道具是特意擺放的，目的在于表現(xiàn)拉瓦錫的科學(xué)貢獻(xiàn)，即通過化學(xué)革命，推翻了舊的化學(xué)傳統(tǒng)。

科學(xué)史家認(rèn)為，拉瓦錫確實(shí)引發(fā)了一場(chǎng)近代化學(xué)的革命，把發(fā)端于17世紀(jì)中期的波義耳、成熟于18世紀(jì)初的斯塔爾的燃素說，變成了氧化說。不過，拉瓦錫被一些人認(rèn)為在化學(xué)物質(zhì)和現(xiàn)象上幾乎沒有新的發(fā)現(xiàn)，但是他通過重復(fù)別人的實(shí)驗(yàn)過程，形成了自己的獨(dú)特思想。

拉瓦錫特別重復(fù)了一個(gè)波義耳的煅燒金屬實(shí)驗(yàn)，最大的區(qū)別在于拉瓦錫為燒瓶加蓋了瓶塞。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，拉瓦錫證實(shí)了反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量不變，提出了灰燼是金屬與空氣某種成分結(jié)合的產(chǎn)物。他還特別重復(fù)了舍勒的磷燃燒實(shí)驗(yàn)和普利斯特里的氧化汞分解實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)都必須在封閉的燒瓶中進(jìn)行，才能進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。燒瓶的封閉與否，成了拉瓦錫建立氧化學(xué)說的一系列判決性實(shí)驗(yàn)的重要組成部分。

密封盒子的隱喻

我們?cè)侔涯抗庖频疆嬅嬗疫呏虚g的桌面上。這里擺放著一個(gè)蓋著蓋的盒子。細(xì)心和好奇的人會(huì)問，為什么這里會(huì)擺放一個(gè)盒子呢？盒子里面裝的是什么？

精確定量是現(xiàn)代科學(xué)的特征，牛頓的萬有引力定律使得他之前眾多天文學(xué)家所觀測(cè)到的精確數(shù)據(jù)得到了完美的統(tǒng)一。1687年，牛頓出版《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，為天文學(xué)和物理學(xué)上的科學(xué)革命畫上了圓滿的句號(hào)?；瘜W(xué)革命則要滯后得多。一個(gè)重要原因是，化學(xué)現(xiàn)象涉及物質(zhì)的變化，尤其是氣體物質(zhì)的變化，這使得精確定量非常困難。拉瓦錫的科學(xué)信念是必須用天平進(jìn)行精確測(cè)定來確定真理。

好在18世紀(jì)最后的二三十年里，法國(guó)的精密儀器制造業(yè)追上了英國(guó)的腳步，能夠?yàn)榛瘜W(xué)研究提供所需的工具。拉瓦錫選擇了天平作為精確測(cè)量的儀器，把它與熱量計(jì)、氣量計(jì)共同使用，與計(jì)算方法聯(lián)系起來，追蹤反應(yīng)中所出現(xiàn)的數(shù)量變化。他擁有由巴黎制造商制造的幾乎是當(dāng)時(shí)最精確的天平，精確度到了毫克級(jí)，其他人沒有這些儀器，就難以重復(fù)他的實(shí)驗(yàn)。為拉瓦錫制造天平、溫度計(jì)、燃燒設(shè)備的人，是當(dāng)時(shí)最著名的科學(xué)儀器制作者方廷和梅尼。

拉瓦錫對(duì)精確測(cè)量的高要求也得益于和科學(xué)家拉普拉斯的合作。他們共同測(cè)量燃燒和呼吸過程中熱量的釋放，特別是把使用天平進(jìn)行精確測(cè)量的方法，應(yīng)用到水的分解和合成的實(shí)驗(yàn)中。

因?yàn)閷?duì)這些精密儀器的獨(dú)占，英國(guó)化學(xué)家普利斯特里公開指責(zé)拉瓦錫，“強(qiáng)加給科學(xué)共同體的是殘酷的權(quán)力炫耀而不是理性的說服”，因?yàn)橘?gòu)置這些實(shí)驗(yàn)設(shè)備需要花很多的錢，做成百上千次實(shí)驗(yàn)要花更多的錢，而其他科學(xué)家只能“聽命于”他的精確數(shù)據(jù)。

結(jié)論似乎順理成章了，這個(gè)盒子里裝的是天平的砝碼，使用后的砝碼必須擦拭干凈放入盒中。

畫中的瑕疵：水銀計(jì)的水平面

研究科學(xué)革命的科學(xué)史大家I.B.柯恩很欣賞這幅油畫，但他找到了畫中的一個(gè)瑕疵。

讓我們把注意力集中在盒子前面的那個(gè)氣壓計(jì)上。那應(yīng)該是個(gè)水銀氣壓計(jì)，人們通過水銀柱的讀數(shù)來知道大氣壓力的大小。水銀裝在玻璃容器里，中間液面應(yīng)該稍微凸起，但是此畫中的液面卻是水平的。這個(gè)裝置會(huì)不會(huì)不是氣壓計(jì)，而是一個(gè)液體量杯，里面盛的是水呢？這也不對(duì)，如果里面盛的是水，中間液面應(yīng)該是凹下的，何況水是透明的。

按照科學(xué)來解釋，是因?yàn)橐后w的表面張力不同。水銀的表面張力很大，水銀對(duì)玻璃表面不浸潤(rùn)而被推開，水銀分子就往中間收縮導(dǎo)致液面凸起（與水銀掉在地面呈珠同一個(gè)道理）；水的表面張力較?。ú蛔闼y的1/6），水對(duì)玻璃表面浸潤(rùn)，中間的水分子被拉離后液面凹下（與水滴在玻璃上迅速散開同理）。

當(dāng)然，也許柯恩過于苛刻了，對(duì)藝術(shù)作品的評(píng)價(jià)，不能完全按照科學(xué)原理來進(jìn)行。更何況，如果畫家離這個(gè)液體裝置比較遠(yuǎn)，觀察時(shí)視角與液面平齊，液面凹凸程度又很小，觀察到的是水平液面也是正常的。

（責(zé)任編輯：白玉磊 責(zé)任校對(duì)：夏越）endprint