27、工厂的概念及其影响

公共工程大学）。这所学校富有竞争力的特点（只通过考试录取学生，公示录取结果，只有部分学生能够完成学业顺利毕业）吸引了最优秀的学生。希望从业于新工业的毕业生到法国国立巴黎高等矿业学校和法国国立桥路学校学习应用科学，并参加在职培训。[2565]旨在教授工程师和商业管理人才的中央工艺学校是1829年成立的私人学校，1856年被纳入国家体系。成为其他国家效法对象的是这些法国的例子，而非最初英国的不信国教学校，因为截至18世纪末，英国学校的“边做边学”策略，虽然开始取得了很好的效果，但是后来在创新发明的数量上位居下风。人们需要更加抽象和理论化的教学，而且电学和化学这两个领域在许多不同地区取得了进步，学生只有在这些新学校里才能跟上发展。

特别是电学和化学领域的进步奠定了组成工业革命的许多新产业。电学在后牛顿时代取得了发展，因为这是牛顿鲜少投身的、其他科学家有勇气进行研究的领域之一。几百年来，人们就知道存在电这种东西。人们知道，例如，琥珀经过摩擦会吸引小物体。18世纪早期人们还发现摩擦（在黑暗中摇晃气压计）能产生绿光。[2566]但是第一次真正激动人心的事件是斯蒂芬·格雷带来的，他在1729年对电有了更成熟的看法，认为电可以进行长距离传输。他首先注意到当试管（不是试管塞）被摩擦的时候，他放在试管一端的试管塞会吸引小纸片或小金属片。推而广之，他发现甚至在他的花园附近从试管中延伸出来的丝绸环也有这样的性质。他发现电“可以从某个地方流到另一个地方，而无须发生物质移动”。电是没有重量的，他称之为“不可称重的流体”。格雷还发现一种异常但也是基本的现象：电可以储存在产生电的玻璃或丝绸等物体中，但是不能穿过其中。相反的，那些可以导电的物质不能产生或储存电。[2567]

电学风靡欧洲和美国是在埃瓦尔德·格奥尔格·冯·克莱斯特于1745年试图将一股电流（当时还没有这个名字）通过一根钉子传导到一个瓶子里之后。他在拿着瓶子的时候不小心碰到了钉子，然后被电击中。很快每个人都想感受一下电击，法国国王甚至安排了一个旅的侍卫，让他们接受电瓶的电击，然后一起跳起来。远在费城的本杰明·富兰克林就是对这个想法产生了兴趣。是富兰克林意识到，当无法检测到电的时候，它往往维持在其自然电平。当电平增加，即带正电，会排斥物体；而如果电平减少，即带负电，则会吸引物体。富兰克林还意识到，这种吸引物体的倾向就是电火花和电击的来源。更令人印象深刻的是，他意识到这就是闪电的本质，即大型的电火花。他在著名的风筝实验中表明闪电确实就是电，并在这一过程中发明了避雷针。[2568]

1795年，帕维亚的物理教授亚历山德罗·伏打（1745—1827）表明，将两块不同的金属摆在一起，中间放置液体或潮湿的布就可以产生电，由此电流蓄电池诞生了。但是生产这些蓄电池十分昂贵，直到汉弗里·戴维于1802年在伦敦的皇家科学研究所分离出了新金属钠和钾，电才开始成为严肃实验的对象。十八年后的1820年，哥本哈根的汉斯·克里斯蒂安·奥斯特发现电流可以使指南针的指针发生偏转，电与磁的联系就这样被最终确立。[2569]

18世纪和19世纪初期，比电的发现更重要的是化学的崛起。说起化学这个学科可回头翻阅第23章，之前化学还没有在科学革命中发挥重要作用，但是现在化学迎来了自己的革命。化学发展缓慢的一个原因是人们对炼金术持续的痴迷和对寻找制金方法的热情。这在当时看来并不像现在这么让人吃惊。帕拉塞尔苏斯1597年写的书《炼金之城》是第一部关于化学的优秀著作。虽然帕拉塞尔苏斯也沉迷于炼金术，但是他也认识到开采煤矿会引起肺部疾病，鸦片能止痛。但是，只有当化学成为一门理性的科学之时它才能进步。人们感兴趣的主要领域，至少在一开始，是燃烧现象。当物质在空气中燃烧的时候到底发生了什么？每个人都能看到这些东西在火焰和烟雾中消失，只留下灰烬。另一方面，许多物质并不容易燃烧，不过如果将它们暴露在空气中，它们确实会发生变化，例如，金属会生锈。发生了什么？空气到底是什么？

一个答案来自约翰·约阿希姆·贝希尔（1635—1682）和格奥尔格·恩斯特·施塔尔（1660—1734），他们认为可燃物包含一种叫燃素（phlogiston）的物质，可燃物燃烧的时候会失去燃素。（燃素这个名字来自希腊文的“火焰”，phlox。）根据这一理论，包含许多燃素的物质容易燃烧，而不包含燃素的物质是“去燃素的”。虽然关于燃素还有些东西本质上不那么令人信服（例如，17世纪以来人们就知道金属加热会增重），但是那时有足够多“无法称重的流体”（磁、热，还有电本身）使这一理论在许多人眼里是可以接受的。但是对燃烧的关注不仅仅是学术问题：例如，气体（混沌）就是矿工十分关心的一个实际问题，因为他们面临着沼气和“易燃气体”的危险。[2570]而正是对气体的关注最终提供了前进的道路，因为到那时为止，在关于燃烧的实验中，只测量了矿石的重量。用J.D.博纳尔的话说，这使得对化学的“结算”不可能发生。但是当气体被考虑进去的时候，立即就产生了米哈伊尔·罗蒙诺索夫的物质守恒定律，1785年安托万·拉瓦锡将其确立为基本原理。将这一点证明得比其他任何人都更令人信服的是苏格兰医生约瑟夫·布莱克，他对诸如氧化镁和石灰石等碳酸盐加热时失去的气体进行称重，发现这些失去的气体可以被水重新吸收，重量不变。[2571]

布莱克之后是约瑟夫·普利斯特里，他认为空气比看上去更加复杂。他用能找到的所有气体或自己制造的气体做了实验，其中一种气体是他加热红色氧化汞之后产生的，他一开始称其为“去燃素空气”，因为物质在该气体中燃烧更充分。1774年普利斯特里分离出这种气体之后继续通过实验显示这种“去燃素空气”，或我们今天叫的氧气，在燃烧和呼吸之后会被用尽。普利斯特里充分意识到了他的发现的重要性，因为他接着证明，在阳光下，绿色植物会吸收混合空气——二氧化碳，然后产生氧气。碳循环的概念由此诞生，从大气（当时的又一个新概念）到动植物，再回到大气。[2572]

普利斯特里是实验派，而拉瓦锡则是综合者和系统建立者。和他的英国同行一样，这个法国人首先是一名物理学家。（在化学发展的早期，大多数伟大人物都不是化学家，化学家被炼金术和燃素拖了后腿。）拉瓦锡意识到氧气的发现，即氧气原则，改变了化学，实际上颠覆了燃素理论。是拉瓦锡创造了现代化学，因为他意识到他可以继续亚里士多德和波义耳的工作，创造一个更大的系统化学科。他认识到水就是氢和氧，空气中包含氮和氧。最重要的也许是，他认识到化合物基本上有三种：氧和非金属，即酸；氧和金属，即碱；酸碱化合物，即盐化物。[2573]就这样，拉瓦锡发明了我们今天仍然使用的化合物的术语——碳酸钾、醋酸铅等。这将化学提高到系统化水平，使化学终于与物理学具有同等的地位。“化学如今不再是一套必须记忆的处方，而是一个可以理解的系统。”[2574]

对气体的研究还使英国曼彻斯特的一名贵格会教徒兼教师约翰·道尔顿（1766—1844）提出了原子理论。他对流体的弹性有着特别浓厚的兴趣，正是他认识到，在不同的压力下，结合物质守恒定律，同样