明代学者方以智 方以智《物理小识》中的化学知识
明中叶万历以后,欧洲耶稣会士利玛窦、邓玉函、汤若望等陆续来华。这些传教士传入了一些西方科学技术知识,其中也包括化学知识。但当时传入的化学知识在数量上要比数学、天文历法、地理、机械和火器等要少得多,并且由于近代化学在西方尚未建立起来,所以传入的内容也只是属于古典化学的范围。
在明代传入的西方化学知识中,最重要的是关于无机酸(硝酸、盐酸和硫酸)的认识和制作方法。中国古代炼丹家和医药学家早已熟悉并实际应用了制造无机酸所需要的基本原料,如硝石(硝酸钾,KNO3)、绿矾(硫酸亚铁,FeSO4·7H2O)和食盐(氯化钠, NaCl)等,也具有相应的设备和技术手段,因此,他们在实践活动中完全有可能自觉或不自觉地制得无机酸,但遗憾的是迄今尚未在丹书、本草书或其他著作中找到有关无机酸的明确记载。
从现有资料来看,中国最早记述无机酸的是徐光启的一篇手稿《造强水法》。据研究,《造强水法》即制硝酸的方法,其原文如下:"绿矾五斤(多少任意),硝五斤。将矾炒去,约折五分之一。将二味同研细,听用。
次用铁作锅,约乘(盛)药外,尚有空。锅口稍敛,以承过筒。另用内外有油(釉)大坛一具,约乘(盛)四五十斤者则不裂。以玻璃或瓷器为过筒,一端合于锅口,一端合于坛口。铁锅置炭炉上。坛中加水如损绿矾之数,如矾折一斤则加水一斤也。
次以过筒接锅坛二口,各用盐泥固济。锅下起火,初四刻用文火,渐加武火,满二十四刻灭火,取起冷定,开坛则药化为水,而锅亦坏矣。用水入五金皆成水,惟黄金不化水中,加盐则化。
化过它金之水,加盐则复为砂,沉于底,惟黄金不能成砂必以酒靛(点)之。……强水用过无力,或有它物杂之,仍用前之器制,则复为水,滓留于锅矣。盛水坛下宜置一缸,恐一时迸破,水犹在缸也。
""强水"一词是意译的名词,其拉丁文原文指的就是硝酸。徐光启在这里记述了硝酸的性质、制备方法和操作时应注意的事项。这是中国化学史上关于硝酸的最早记载。从当时的背景看,这种方法无疑是西方传教士介绍过来的。
方以智《物理小识》提到:"有硇水者,剪银块投之,则旋而为水。倾之孟中,随形而定。复取硇水归瓶。其取硇水法,以玻璃窑烧一长管,以炼砂,取其气。道未公为予言之。"道未是汤若望的字,因此这是汤若望向方以智介绍的一种制取无机酸的方法。
"硇"就是硇砂(氯化铵,-NH4Cl)。但这段记载过于简略,难于借以判断硇水(或-水)是什么物质。有学者认为,如将硇砂加入较浓硝酸(强水),则可得到王水,因此才能对贵金属(金、银)起溶解作用。
也有学者认为,如将硇砂加入绿矾蒸馏,则可得到盐酸。究竟何者为是,尚有待进一步研究。方以智《物理小识》还提到:"青矾厂气熏人,衣服当之易烂,栽木不茂。"这里所说的"青矾厂气",当指煅烧硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)后产生的三氧化硫和二氧化硫。这类气体遇水或湿空气,会生成硫酸、亚硫酸或具有腐蚀性的酸雾,说明当时对于硫酸也有了一定的接触和认识。
此外,在李天经主持下,汤若望、杨之华、黄宏宪等翻译出《坤舆格致》一书,共四卷。《坤舆格致》的原著是德国学者阿格里科拉(G.Agricola,1494-1555)的《矿冶全书》。《矿冶全书》共十二卷,是欧洲矿冶技术的一部经典著作,书中介绍了各种金属的分离、制取和提纯方法,也详细介绍了各种无机酸的制法,包含有许多重要的化学知识。
崇祯十六年(1643)十二月,朱由检在户部尚书倪元璐《请停开采疏》上批示户部将《坤舆格致》分发各地,"着地方官相酌地形,便宜采取,仍据实奏报",并命汤若望"赴蓟督军前传习采法并火器、水利等项"。由于次年三月明朝灭亡,因而这项有利于传播西方化学知识和矿冶技术的措施未能实现。
