《人類怎樣質問大自然》:煉金術傳統與「科學性」爭議

《人類怎樣質問大自然》:煉金術傳統與「科學性」爭議
煉金家和他的實驗室|Photo Credit: 八旗文化出版

我們想讓你知道的是

某些人相信,「煉金液」不只能把賤金屬轉變成黃金,也能使人長生不老。信奉這種觀念也使得煉金術士成為不折不扣的「(自然)巫師」,也因此,煉金術在科學史上擁有多面的形象,並受到相當不同的評價。

文:陳瑞麟

【煉金術】

在討論文藝復興的徵象主義與化合哲學之前,有必要先討論對它們有深遠影響的煉金術傳統。煉金術的目的,在狹義上是追求把賤金屬轉變成貴重金屬(特別是黃金),在廣義上則是普遍地轉化各種物質。為了達成狹義的目的,煉金術必須有一套普遍性的物質轉化理論。雖然煉金術有其希臘根源,但西方中世紀與文藝復興時期的煉金術是阿拉伯文化傳入的結果,因為煉金術的英文alchemy這個字,其實源自阿拉伯文。al是阿拉伯文中的定冠詞,相當於英文the。今天英文化學chemistry一字的字根chemi-就是煉金術的chemy。另一個相關字源是「酒精」(alcohol),在阿拉伯文中是「葡萄酒的精神」(spirit of wine)之意,是使用煉金術的重要技術蒸餾(distillation)而提煉出來的物質。

一、煉金術的「科學性」爭議

煉金術是不是科學?這一直是有爭議的課題。抱持較狹義「科學觀」的科學家、科學哲學家與科學史家,要不是把煉金術當成非科學的一種,就是把它當成被現代化學取代的老思想與技術。例如,科學史家霍爾認為現代化學起於17世紀,煉金術雖然常常被視為化學的祖先,但不是一種知識的傳承。因為煉金術應用自然巫術,而且具有神秘主義氣息,甚至是故做神秘的結果,缺乏清楚的觀念,也拒絕清楚的描述。霍爾說:

如煉金術的暗示,實驗(煉金)可以意指玩火、耽溺於熟習秘傳或禁制知識的欲望。煉金術士(實驗家)是個擁有令無知者恐懼的奇異(如光學、磁學、或煙火技術)力量者;他甚至是浮士德式的人物,被某種欲望所驅使,追求不神聖的作惡知識。雖然煉金術士距女巫較遠而距占星家較近,但是占星家的怪誕符號與對命運算計,也在數學上投擲了一道汙名的陰影。

顯然,煉金術在霍爾筆下是負面的。科學史家德布斯則為煉金術與徵象主義提供正面的形象。然後,也有介於兩者之間的科學史家如林伯格,一方面重視煉金術合理的理論基礎,另方面也提到了煉金術在漫長的歷史中感染了巫術、宗教與其他成分。誠如上節所論,煉金術是徵象主義整體思想的一部分,它們無疑有一套自然哲學,所以不管我們對煉金術的態度是什麼,都很難不承認煉金術對推動化學實驗操作上的影響,更何況煉金術有一套物質轉化理論。

本書把煉金術視為近代化學崛起之前的「化學」,可以算是現代化學的起源,並從心理、理論方法與技術三種面向來說明煉金術。從事煉金術的心理動機,乃是欲求把賤金屬轉變成貴重金屬。人類之所以會產生這種欲望,是因為他們發現似乎有一套理論可以說明物質的轉變,如果能把理論的想像加以實現,他們的目標即可達成,接下來的重點就是如何去發現實現這種目標的方法與技術。

中世紀的煉金術之理論基礎,建立在亞氏的四元素學說上。阿拉伯的學者在吸收希臘思想之後產生對煉金術的興趣,並在追求過程中改良其理論基礎。我們看到地下出現的泥土、石塊與金屬都是化合物,由土、水、氣、火四元素以不同比例化合而成。金屬是化合而成的,可是金屬跟一般的泥土與石頭有極大差異,因此需要一套特別的「金屬理論」。一般的金屬如銅、鐵、銀、黃金等都有光澤,或銀色或金黃色。同時,一般金屬在高熱下會流動,冷却後才凝固成堅硬的金屬器物。煉金術家在大自然中發現在常溫時即可流動的銀色水銀(mercury),以及出現在火山區域的黃色硫磺(sulfur)。

根據四元素理論,水銀含有水,硫磺含有火,這些理論與發現使得煉金術家相信,黃金是由水銀與硫磺化合而成的,因為水銀可提供光澤,硫磺則能提供黃色的顏色。從這兒推出:把水銀與硫磺放在一起,透過某種未知的過程,可以使它們組合成黃金。可是,煉金術家經過無數的實驗,總是無法單靠水銀與硫磺以及各種操作程序而化合成黃金。既然元素理論已經提供了可行的理論基礎,問題可能就在未知的成分。因此,煉金術家假設有一種特別的物質,稱為「智者(哲學家)之石」(philosopher’s stone,或「煉金石」或「煉金液」[elixir]),水銀與硫磺要透過它的作用才化合成黃金。之所以稱為「智者之石」,是因為只有具智慧的哲學家才能找到它,這種假設當然也為煉金術染上了神秘色彩。

結果,從亞里斯多德與伊斯蘭的元素理論發展而來的煉金術在長期實踐之後,產生一股隱密與神秘主義的氣氛,特別是煉金需要智慧的假設;而這種智慧又常被理解成必須透過秘傳、神秘的宗教體驗來獲得,事實上,這一點也被煉金術家用來解釋為什麼他們始終產生不了黃金,因為那些實踐者的智慧不足,無法理解自然的徵象與寓意,以致找不到「智者之石」。可是,這並不表示煉金術總是神秘、宗教性、純信仰且耽溺於意義的詮釋,煉金術家也強調實驗與觀察證據,這個過程體現在他們的實作中。對他們而言,正確的操作步驟與程序也是通往成功不可或缺的一環。在這個意義上,煉金術確實是近代化學與實驗科學的源頭之一。

在技術層面上,從希臘時代到中世紀的歐洲人已經能透過化合手段製造很多物質,如玻璃、顏料、火藥與其他煙火物、藥劑,以及一些像硫磺、明礬等等化學物質。種種化合物質的技藝完全來自經驗,很多是從阿拉伯人的煉金術中學來的;在追求煉金術的漫長過程中,煉金術家發展的許多重要技術被日後的化學繼續沿用,其中最重要的技術是蒸餾(distillation),在15世紀時甚至變成萬靈丹。在煉金術中,蒸餾是核心操作,其程序又可依不同操作而被分成各種不同步驟,以便萃取一切物質的菁華(quintessence)。正是這些貢獻,讓本書接受煉金術是近代化學科學的前身。

二、煉金術的理論

為什麼阿拉伯人與歐洲人會追求煉金術?除了心理動機外,理論基礎也是必要的。煉金術家認為,我們經驗中的各種物質是四元素以不同比例化合而成,因此只要找到分解它們的方法,或許就可以把「純元素」分離出來。沒有這種理論與它所提供的信念作為基礎,煉金術也很難擴展,並發展出許多特殊的技術。但是,如果這個理論沒有告訴我們四元素如何以各種比例化合成萬事萬物——即提供一套「複合理論」(theory of mixture),煉金術的理論基礎也不穩固。亞里斯多德主義者確實提供了一套物質的複合理論。

亞里斯多德的「形質說」、「潛能實現說」、「四因說」說明了萬事萬物的變化,包括不同類物質間的轉變。形質論告訴我們,所有物質實體都是形式與質料的結合,形式形塑了物體的外觀表象,物質轉變則是形式與質料的結合轉變。可是在物質的轉變現象中,不同外觀的物質會聚集、混合或形成全新外觀的新物質,會衍伸出新形式如何產生以及舊形式如何不見的問題。

亞氏主義者首先區分兩種物質組合的形式——「機械的堆積」(mechanical aggregate)與「複合物」(mixtum);前者是兩種不同實體的成分微粒被混雜在一起,但每種實體都沒有失去它們的個體性與外觀特徵,例如把白鹽與黃沙混在一起——這類似今天化學所謂的「混合物」;後者則是不同的成分結合形成一個「同質的複合物」(homogeneous compound),擁有新的形式、新的本質與新的性質,原初實體的形式與特徵則都消失了。例如固體方糖溶解在水中,方糖的固體性與白色都消失了,變成無色透明的液體(雖然保特其甜味)。這個新的形式與性質滲透到所有的成分局部,而且大致是原先的形式與性質的平均(糖水不像方糖那麼甜)。

這個理論為後來的哲學家與其詮釋者帶來一個問題:複合物的新形式與新特徵是怎麼出現的?成分物質原來的形式與特徵跑到哪裡去了?如何以「形質論」來加以說明?另一個重要而相關的問題則是起於經驗觀察。經驗上,人們觀察到所謂的「複合物」有可能透過某種程序被還原為成分實體,例如把鹽水曬乾後,會回復原先的白色鹽結晶。這等於是說原初的形式與特徵會在消失後重現,那麼它們在「複合狀態」時,究竟是以怎樣的方式而存在於複合物內?

亞里斯多德的支持者與詮釋家都同意,成分元素的實體形式被複合物的新形式給取代了,而新形式的產生必須訴諸於一種更高層次的力量——天體力量或天上的理智力量,可能就是上帝本身。這個高層力量在物質結合成複合物時,把新的實體形式注入原初質料中。而成分物質原來的形式與特徵,由於在理論上可能重新出現,因此必須假設它們隱藏在新的複合物中,等待適合的機會再度現身。可是隱藏的方式是什麼?不同的詮釋家有不同見解。

亞維塞納認為,成分元素的形式(本質)原封不動地保存在新物質中,只不過它們的性質弱化成不可感知的一點。如此一來,當還原發生時,舊形式就可以重新出現。問題是:形式如何變成「不可感知的一點」?若舊形式原封不動,它如何與新形式共存?亞維洛艾則主張,成分元素的形式與性質之強度及密度會大幅減少,以一種潛存的方式存在於複合物內,其形式(本質)已不再是實體的形式,而是處在一種實體與屬性的狀態之間。因此,當新物質還原成原成分時,潛存形式就復原了。

問題是,這代表存在一種實體與屬性之間的新狀態,而那是什麼樣的狀態?是否亞里斯多德原來「實體-屬性」的區分也要加以修改?教會官方大師阿奎納則認為,在複合過程中原始成分的形式消失了,但它們的性質對於該複合物有一種虛擬的影響。因此當還原時,此虛擬影響重新顯現出原始形式;換言之,原始形式就像物質化合的新形式產生一樣地產生。這種詮釋的好處是不必修改亞里斯多德的「實體」與「屬性」之區分;問題則是,在還原時成分的形式為什麼與原始形式一樣?對這類的問題的爭辯,就成為中世紀晚期到文藝復興期間的主要「科學研究」。

三、煉金術的實作

如同先前所提,煉金術的動機是把賤金屬轉變成貴重金屬——特別是黃金。可是要注意,alchemy並沒有特別指明要得到「黃金」。既然亞里斯多德主義已提供了物質實體轉變的理論保證,接下來的問題就只是如何在技術上做到。亞氏理論告訴煉金家,如果可以透過一定程序變更一物質的性質與形式,就可以改變物質。例如,如果可以把黃金的「黃色」、「光澤」、「延展性」移植到其他賤金屬上,就可以把它們轉變成黃金。在煉金家的眼中,水銀的流動性類似於黃金的延展性,水銀的銀色光澤也很像黃金的明亮光澤,唯一欠缺的是「黃色」的特徵;而硫磺是最易找到的黃色物質,因此是否可以把硫磺的「黃色」轉植到水銀上?如果找到方法,就可以把水銀變成黃金。

由於水銀和硫磺的普遍性,煉金家甚至相信所有金屬都是由這兩種物質、再加上其他各種不同的物質複合而成。在地底發現的各種金屬,乃是在自然狀態下,由水銀和硫磺加上其他物質,長期自然複合、發育與成熟而成。如果能模擬地底的自然歷程,並找到複合的物質比例,就可以人工生產所有想要的金屬。進一步來說,煉金家還想要縮短並加速金屬成熟的過程,因此他們在「實驗室」中尋找各種方法與配方。

實際上,大多數的煉金家都徒勞無功。然而亞氏理論給他們相當強烈的信心,相信總有一天能成功。無法成功的關鍵在於不知道「正確的比例與配方」,以及可能有某種關鍵物質能發揮轉變的力量——特別是黃金。他們試圖去尋找這個關鍵物質——煉金液或智者之石。在煉金家的長期努力中,儘管他們從未成功,卻發展了許多現代化學使用的處理程序與實驗方法,例如蒸餾、溶解(solution)、分離(separation)、昇華(sublimation)、沉澱(precipitation)、同化(digestion)、鍛燒(calcination)、融合(fusion)等等,還有特別針對生命物質的腐化(putrefaction)與發酵(fermentation)等。他們也創造許多不同類型的化學實驗工具,像加熱與鎔解所需要的鍋爐、蒸餾瓶、燒瓶、收集瓶,還有許多可進行煉金物質熔化、混合、搗碎與收集的容器。

在煉金術的漫長發展與演變歷史中,它與很多不同的技藝和思想系統結合,例如冶金、染色、藥物製作、醫療、巫術、占星等,因而擁有許多技術性、巫術性、寓言性及秘教性的面目,逐漸變成一門無所不包的神秘哲學或知識體系,從而受到教會的敵視與禁制。一直中世紀晚期與文藝復興時期,它甚至被連結到煉金術士的「精神轉型」。某些人相信,「煉金液」不只能把賤金屬轉變成黃金,也能使人長生不老。信奉這種觀念也使得煉金術士成為不折不扣的「(自然)巫師」,也因此,煉金術在科學史上擁有多面的形象,並受到相當不同的評價。

書籍介紹

本文摘錄自《人類怎樣質問大自然:西方自然哲學與科學史,從古代到文藝復興》,八旗文化出版

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作者:陳瑞麟

科學既是歷史產物,又有固定形貌。
以「發展」和「結構」兩個面向貫穿,
回答「科學」之為何物,以及如何走到如今的面貌。

本書是一本科學通史,討論的時間貫穿兩千年,爬梳從古代到文藝復興為止,人類對於宇宙天地和周遭事物的認識,以及認知觀如何演變的過程,呈現出每個時代人們因應各自不同的觀念、知識和技術背景與限制,如何提問和回答瞭解自然科學的問題,並走到現在的科學。

作者將主題聚焦在西方自然哲學家對天(heaven)、地(earth)與物質(matter)的各種理論與觀念的發展上,換言之,即以宇宙論(含天文學)、動力學和物質理論(含化學)等內容。

有感於台灣科學史研究幾乎全盤以中國科學史為主,以西方科學史為研究主體的專業科學史家極少,也多偏重於生物與醫療史。而以華文出版的近代科學思想與觀念的歷史研究,包括翻譯作品,都少到堪稱可憐。在此背景下,作者對於台灣在西方科學史的華文研究上近乎一片空白而感到驚懼,致力於填補這個空白,並且想問所有讀者:我們真的以為自己對西方科學史很熟悉嗎?我們對於「科學」真的夠理解嗎?我們對於西方「科學史」這門研究領域的文獻、發展和演變都一定程度的掌握嗎?甚至,我們對於西方文化與它之所以呈現今日面貌的瞭解夠充分了嗎?

另一方面,西方科學史的研究趨勢自1980年代以後就朝向重建一個史觀而前進,這也驅使作者迎向挑戰,試圖建立理論模型、模塑科學在歷史上的發展與演變、建構史觀。在這本書中,作者將人類知識發展演變史視為「問題與回答的歷史」,提供讀者一扇理解西方科學的「歷史本質」的窗口:科學的歷史哲學特殊之處在於處理知識的演變。

作者將人類知識發展演變史視為「問題與回答的歷史」,在此「問與答」的認知結構中,一組相關問題產生於特定時代背景,蘊涵可能形成的合理答案,但也受到該特定背景的約束,答案因此受限。但是一旦答案被提出來,就會產生更多衍伸問題,帶來更多答案,塑造一個新的時代背景,產生一組新的概念、知識與實作方式,如此構成一個問與答不斷循環的認知結構。循環性構成一種模式,因此「背景-問題框架-答案-新背景…」就成一個科學知識變遷的模式——可稱為「問題發展框架」。

科學史是否可以用「問題―解答」的科哲框架來書寫定位?作者用一本書的寫作回答了這個問題,這本書堪稱作者的野心之作。

本書行文流暢,理路清晰,取得可讀性和學術性的平衡,亦補足了台灣在西方科學史的缺如,介紹讀者應該要認識的西方科學史上重要觀念、理論與思想,也提供了完整的思想背景。本書內容可謂在華文世界極為少見,形式、風格、與理論架構更是只此一家,值得一讀。

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Photo Credit: 八旗文化出版

責任編輯:翁世航
核稿編輯:丁肇九