第96章 拉瓦錫：質量一定守恆！
這是繼羅伯特·波義耳之後，他見到的又一位化學大佬。
沒辦法，相較於數學和物理早在17世紀就由牛頓建立起宏偉大廈，化學和生物的發展非常緩慢。
在羅伯特·波義耳出現之前，化學甚至算不上一門嚴謹的學科。
長期被鍊金術的迷霧和荒謬的「燃素說」統治。
波義耳在1661年發表了《懷疑派的化學家》，第一次區分化學和鍊金術，使【化學】成為一門獨立的學科。
被譽為近代化學之父。
而拉瓦錫，則將數學裡的【定量】思想注入化學，使化學成為真正的科學。
為了大蒜素，必須會一會這位「現代化學之父」了。
輕輕觸碰拉瓦錫的頭像，齊物意識下沉。
很快，他聞到了一股刺鼻的金屬煅燒氣味。
睜眼，發現自己正處於一間豪華實驗室內。
【時間：1774年10月】
【地點：法國巴黎，阿森納兵工廠私人實驗室】
【身份投影：你是拉瓦錫的東方青年學術助手】
「這不可能，這絕對違背了邏輯！」
齊物馬上就聽到了一聲低吼。
昏暗的燭光搖曳，穿著考究絲綢襯衫的拉瓦錫正在痛哭地抓著假髮。
他雙眼布滿血絲，絕望地盯著實驗台上那個全歐洲最精密的無水天平。
天平的一端，放著一個完全密封的大型玻璃曲頸甑，裡面裝著剛剛經過高溫煅燒、表面布滿白色灰燼的金屬錫。
「質量為什麼減少了……」
拉瓦錫呢喃道，「齊，我的朋友，你來看看！」
他拉著齊物走到天平前，指著天平的刻度疑惑道：「為了推翻荒謬的【燃素說】，我將精確到毫克的金屬錫放在了這個玻璃容器里，抽走部分空氣後完全熔封。
【寫到這裡我希望讀者記一下我們域名🅣🅦看書📕🅢🅗🅤.🅣🅦】
然後我放在火爐上連續加熱了七天七夜！
如你所見，錫變成了白色的灰燼。
如果我的理論是對的——
金屬燃燒只是與空氣中的某種氣體結合，我猜是氧氣。
而不是釋放所謂的燃素。
那麼，只要容器是絕對密閉的，反應前後的總質量就不應該有哪怕一微克的改變吧？
可是，齊，你看！
天平顯示，煅燒冷卻後的總質量，竟然比煅燒前減輕了0.0015克！」
齊物表示你這天平夠好的啊，能測量出0.0015g？
而且，0.0015g在18世紀完全可以忽略吧。
定量祖師就是嚴謹。
拉瓦錫跌坐在椅子上，有種信仰崩塌的感覺：「你別懷疑是誤差哈，這個天平可是我找工匠方廷定製的，是全歐洲最頂尖精密的天平，單台造價600里弗！
0.0015g雖然很少，但是依舊存在。
上帝啊……難道金屬燃燒真的釋放了燃素？
難道燃素真像那些老頑固說的，具有負質量？
這不科學！
我堅信化學是定量的！
質量一定守恆！
但是這個數據難以支撐我的理念。」
對於化學實驗來說，任何誤差都是不可忽略的。
齊物靜靜站在一旁，從頭到尾看了一遍拉瓦錫的實驗設備。
天平製作的相當精良，曲頸甑密封完好，封口處沒有金屬氧化粉末外泄，火爐火候均勻，可以排除「燃素」逃逸和樣品損耗的可能。
實驗沒有問題。
可是燃燒後的質量為什麼少了0.0015克呢？
齊物將手指懸浮在曲頸甑上方半尺的地方，感受著玻璃容器的餘溫。
他看了一眼牆上掛著的氣壓計。
10月的巴黎，
氣壓759mmHg（101290Pa），約29.92英寸汞柱。
原來如此……齊物已經知道問題出在哪裡了。
「拉瓦錫，天平沒有壞，你的實驗也很完美。」
齊物拿起羽毛筆，開始寫寫畫畫，「你的質量守恆理論也是對的，但是你似乎忽略了一點變量。」
拉瓦錫一愣：「什麼變量？」
齊物畫了一個受力分析圖：「天平稱量的，從來都不是絕對的質量，而是表觀質量。拉瓦錫，想一想，宏觀物體的極度精密測量，是不是很容易受到來自於熱力學的動態微擾？」
拉瓦錫眉頭皺起：「微擾……」
齊物點頭：「容器雖然密封，但是高溫煅燒時，內部的氣體壓強p劇增。
而你的曲頸甑是玻璃的，雖然堅硬，但是在微觀尺度上依舊具備彈性模量，巨大的內壓梯度會導致玻璃容器發生極其微小的彈性體積膨脹dv。」
齊物寫下一行公式：
dv=(∂V/∂T)dT+(∂V/∂P)dP
「體積膨脹，容器在空氣中排開的氣體體積增大，根據阿基米德原理，它所受的空氣浮力F也會增加。」
dF=ρgdV
∆m=dF/g=ρdV
「拉瓦錫，看，冷卻後的容器再次放上天平時，微小的形變還沒有完全恢復。
所以缺失的0.0015克，根本不是燃素的逃逸，而是體積形變導致的空氣浮力偏差項！」
拉瓦錫陷入思索。
齊物寫的這些公式，他更是雲裡霧裡。
他隱約能看出這好像是牛頓和萊布尼茨發明的那個微積分？
但是微積分不是研究純數學、天體力學，用來計算天體軌道的嗎？
畢竟在18世紀，化學還屬於實驗博物學，能用到的數學工具大概就是基礎算數、平面幾何、簡單比例代數，還沒有人把微積分用在化學反應、熱效應上的。
齊物的理論對於18世紀的拉瓦錫來說有點太過驚世駭俗了。
在齊物的幫助下，拉瓦錫嘗試將巴黎當晚的空氣密度ρ和玻璃的彈性形變係數代入公式。
推導出來的浮力偏差項竟然是——
0.0015克！
「哇哦，上帝啊。」
拉瓦錫激動地在胸前畫了一個十字，「竟然真是浮力帶來的動態微擾！質量還是絕對守恆的，一毫克都沒少！
可是，齊，我不喜歡微積分，這太複雜了。
還有，我認為偏差項就不應該存在。」
齊物點頭：「很簡單，改進你的實驗措施就行了。」
拉瓦錫陷入思索。
齊物拿起筆「刷刷刷」寫道：「絕對真空稱量、配衡瓶法或者放棄普通玻璃，採用特種耐壓石英玻璃，破封稱量法都可以的！」
拉瓦錫驚呼：「臥槽，齊，你太聰明了！我要去驗證你的實驗方法了！」
【叮！你幫助拉瓦錫修正了密閉容器中氣體多相反應的質量微擾誤差，徹底夯實了質量守恆定律的根基。】
【你獲得了現代化學之父拉瓦錫的智慧饋贈：定量分析與多相催化熱力學專精+3。】
沒辦法，相較於數學和物理早在17世紀就由牛頓建立起宏偉大廈，化學和生物的發展非常緩慢。
在羅伯特·波義耳出現之前，化學甚至算不上一門嚴謹的學科。
長期被鍊金術的迷霧和荒謬的「燃素說」統治。
波義耳在1661年發表了《懷疑派的化學家》，第一次區分化學和鍊金術，使【化學】成為一門獨立的學科。
被譽為近代化學之父。
而拉瓦錫，則將數學裡的【定量】思想注入化學，使化學成為真正的科學。
為了大蒜素，必須會一會這位「現代化學之父」了。
輕輕觸碰拉瓦錫的頭像，齊物意識下沉。
很快，他聞到了一股刺鼻的金屬煅燒氣味。
睜眼，發現自己正處於一間豪華實驗室內。
【時間：1774年10月】
【地點：法國巴黎，阿森納兵工廠私人實驗室】
【身份投影：你是拉瓦錫的東方青年學術助手】
「這不可能，這絕對違背了邏輯！」
齊物馬上就聽到了一聲低吼。
昏暗的燭光搖曳，穿著考究絲綢襯衫的拉瓦錫正在痛哭地抓著假髮。
他雙眼布滿血絲，絕望地盯著實驗台上那個全歐洲最精密的無水天平。
天平的一端，放著一個完全密封的大型玻璃曲頸甑，裡面裝著剛剛經過高溫煅燒、表面布滿白色灰燼的金屬錫。
「質量為什麼減少了……」
拉瓦錫呢喃道，「齊，我的朋友，你來看看！」
他拉著齊物走到天平前，指著天平的刻度疑惑道：「為了推翻荒謬的【燃素說】，我將精確到毫克的金屬錫放在了這個玻璃容器里，抽走部分空氣後完全熔封。
【寫到這裡我希望讀者記一下我們域名🅣🅦看書📕🅢🅗🅤.🅣🅦】
然後我放在火爐上連續加熱了七天七夜！
如你所見，錫變成了白色的灰燼。
如果我的理論是對的——
金屬燃燒只是與空氣中的某種氣體結合，我猜是氧氣。
而不是釋放所謂的燃素。
那麼，只要容器是絕對密閉的，反應前後的總質量就不應該有哪怕一微克的改變吧？
可是，齊，你看！
天平顯示，煅燒冷卻後的總質量，竟然比煅燒前減輕了0.0015克！」
齊物表示你這天平夠好的啊，能測量出0.0015g？
而且，0.0015g在18世紀完全可以忽略吧。
定量祖師就是嚴謹。
拉瓦錫跌坐在椅子上，有種信仰崩塌的感覺：「你別懷疑是誤差哈，這個天平可是我找工匠方廷定製的，是全歐洲最頂尖精密的天平，單台造價600里弗！
0.0015g雖然很少，但是依舊存在。
上帝啊……難道金屬燃燒真的釋放了燃素？
難道燃素真像那些老頑固說的，具有負質量？
這不科學！
我堅信化學是定量的！
質量一定守恆！
但是這個數據難以支撐我的理念。」
對於化學實驗來說，任何誤差都是不可忽略的。
齊物靜靜站在一旁，從頭到尾看了一遍拉瓦錫的實驗設備。
天平製作的相當精良，曲頸甑密封完好，封口處沒有金屬氧化粉末外泄，火爐火候均勻，可以排除「燃素」逃逸和樣品損耗的可能。
實驗沒有問題。
可是燃燒後的質量為什麼少了0.0015克呢？
齊物將手指懸浮在曲頸甑上方半尺的地方，感受著玻璃容器的餘溫。
他看了一眼牆上掛著的氣壓計。
10月的巴黎，
氣壓759mmHg（101290Pa），約29.92英寸汞柱。
原來如此……齊物已經知道問題出在哪裡了。
「拉瓦錫，天平沒有壞，你的實驗也很完美。」
齊物拿起羽毛筆，開始寫寫畫畫，「你的質量守恆理論也是對的，但是你似乎忽略了一點變量。」
拉瓦錫一愣：「什麼變量？」
齊物畫了一個受力分析圖：「天平稱量的，從來都不是絕對的質量，而是表觀質量。拉瓦錫，想一想，宏觀物體的極度精密測量，是不是很容易受到來自於熱力學的動態微擾？」
拉瓦錫眉頭皺起：「微擾……」
齊物點頭：「容器雖然密封，但是高溫煅燒時，內部的氣體壓強p劇增。
而你的曲頸甑是玻璃的，雖然堅硬，但是在微觀尺度上依舊具備彈性模量，巨大的內壓梯度會導致玻璃容器發生極其微小的彈性體積膨脹dv。」
齊物寫下一行公式：
dv=(∂V/∂T)dT+(∂V/∂P)dP
「體積膨脹，容器在空氣中排開的氣體體積增大，根據阿基米德原理，它所受的空氣浮力F也會增加。」
dF=ρgdV
∆m=dF/g=ρdV
「拉瓦錫，看，冷卻後的容器再次放上天平時，微小的形變還沒有完全恢復。
所以缺失的0.0015克，根本不是燃素的逃逸，而是體積形變導致的空氣浮力偏差項！」
拉瓦錫陷入思索。
齊物寫的這些公式，他更是雲裡霧裡。
他隱約能看出這好像是牛頓和萊布尼茨發明的那個微積分？
但是微積分不是研究純數學、天體力學，用來計算天體軌道的嗎？
畢竟在18世紀，化學還屬於實驗博物學，能用到的數學工具大概就是基礎算數、平面幾何、簡單比例代數，還沒有人把微積分用在化學反應、熱效應上的。
齊物的理論對於18世紀的拉瓦錫來說有點太過驚世駭俗了。
在齊物的幫助下，拉瓦錫嘗試將巴黎當晚的空氣密度ρ和玻璃的彈性形變係數代入公式。
推導出來的浮力偏差項竟然是——
0.0015克！
「哇哦，上帝啊。」
拉瓦錫激動地在胸前畫了一個十字，「竟然真是浮力帶來的動態微擾！質量還是絕對守恆的，一毫克都沒少！
可是，齊，我不喜歡微積分，這太複雜了。
還有，我認為偏差項就不應該存在。」
齊物點頭：「很簡單，改進你的實驗措施就行了。」
拉瓦錫陷入思索。
齊物拿起筆「刷刷刷」寫道：「絕對真空稱量、配衡瓶法或者放棄普通玻璃，採用特種耐壓石英玻璃，破封稱量法都可以的！」
拉瓦錫驚呼：「臥槽，齊，你太聰明了！我要去驗證你的實驗方法了！」
【叮！你幫助拉瓦錫修正了密閉容器中氣體多相反應的質量微擾誤差，徹底夯實了質量守恆定律的根基。】
【你獲得了現代化學之父拉瓦錫的智慧饋贈：定量分析與多相催化熱力學專精+3。】