中國通史（第九卷） · 第五十八章化學

第一節《道藏》中的煉丹術著作 中國古代煉丹家在長期的和大量的煉丹實踐中，取得了許多重要的化學成就。他們的工作多記錄在歷代的煉丹著作里，並輯入《道藏》以傳世。可惜的是自唐開元《三洞瓊綱》到宋、金、元三代遞修本《道藏》，在元代幾乎毀損無遺。永樂四年（1406），明成祖朱棣命第四十三代天師張宇初纂修《道藏》，但未能刊刻。直到明英宗正統九年（1444）方始刻板印行，並詔邵以正督校，重加訂正，增所未備。《正統道藏》共5305卷，按三洞四輔十二類分編，以《千字文》為函目，從「天」字至「英」字，分裝四百八十函。萬曆三十五年（1607），明神宗朱翊鈞又命第五十代天師張國祥續刻道藏。《續道藏》共一百八十卷，從「杜」字至「纓」字，分裝三十二函。據統計，正續《道藏》共收道書一千四百七十六種，其中與煉丹術有關的著作有一百多種。這些著作，如《抱朴子》內外篇、《雲笈七籤》、《黃帝九鼎神丹經訣》、《太清丹經要訣》、《三十六水法》、《諸家神品丹法》、《真元妙道要略》、《庚道集》、《鉛汞甲庚至寶集成》、《太清石壁記》、《丹房須知》、《金石簿五九數訣》等，都保存了大量的煉丹史料，是研究中國古代化學的寶貴文獻。這些書大多隱晦難懂，研究難度很大，雖然陳國符《道藏源流考》及其他一些學者的論著做了不少開創性的工作，但未獲解決的問題比比皆是。著名化學家盧嘉錫曾指出：「李博士（指英國著名科學史家李約瑟博士）用四冊書的篇幅闡述中國煉丹術發展史，從古代丹藥一直講到合成胰島素，並與阿拉伯、拜占庭和歐洲的鍊金術作了對比，內容相當精彩。他的工作展示了中國古代煉丹術在早期化學和早期生物化學方面的成就，同時也表明，這個課題疑蘊尚多，仍然是值得化學史家深入發掘的『富礦』。」①正續《道藏》所收絕大多數都是明代以前的煉丹術著作。實際上，就化學史而言，明代的一些煉丹術著作，如陳竹泉《黃白直指》、《鉛汞奧旨》、《琴火重光》，李文炳《黃白鏡》等，也都有一定的研究價值。但總的來說，由於煉丹術本身的局限性，並隨著所謂「仙丹」、「靈藥」對人體健康的危害及江湖術士點化金銀的騙術為更廣泛的人們所認識，中國古代煉丹術經過一千餘年的發展，到了明代已接近尾聲，它作為原始形式的化學的使命，也即將在人們的批判和嘲諷聲中終結了。 ①盧嘉錫：《李約瑟〈中國科學技術史〉中譯本序》，見《中國科學技術史》第一卷，科學出版社、上海古籍出版社1990年版。 第二節本草學中的化學知識 明代，煉丹術雖已徹底衰落了，但煉丹術的製藥化學成就和實驗技術仍為醫藥學家繼承和發揚，進一步豐富了中國古代醫藥學和醫藥化學的寶庫。劉文泰等編纂的《本草品匯精要》和李時珍《本草綱目》是明代本草學的傑出代表，尤其是後者，它不僅是中國古代的一部醫藥學巨著，同時又是一部包括各門自然科學的內容豐富的博物學全書，其中也包括大量的化學知識。如《本草綱目》所載二百七十六種無機藥物，絕大部分載於金石部，其中有非金屬元素、金屬單質、合金和多種礦物及無機化合物。而無機化合物中則有氧化物、氫氧化物、硫化物、氯化物、硼酸鹽、碳酸鹽、矽酸鹽、硝酸鹽和硫酸鹽等。 《本草綱目》對藥物的來源、性質和鑑別方法大多有明白的記述。從現代化學知識來看，其中多數是相當確切的。例如，關於金的來源和純度的鑑別，書中指出：「金有山金、沙金二種。其色七青、八黃、九紫、十赤，以赤為足色也」，「［金］和銀者性柔，試石則色青；和銅者性硬，試石則有聲」。並在此基礎上進一步提出了什麼是偽金、偽銀：「水銀金、丹砂金、雄黃金..並藥點成者..皆假金也」，「水銀銀、草砂銀、雄黃銀..皆以藥製成者，皆假銀也。」值得指出的是，這種根據在試金石上的擦痕顏色與標準樣品顏色相比較而估量金的純度（成色）和真假的方法，在地質礦物鑑定中至今仍在沿用。關於各種礬類的鑑別，《本草綱目》中也載有十分簡便的方法。如石膽「塗於鐵及銅上，燒之紅者，真也」，「其狀如赤石脂有金星者，為鐵礬」，綠礬「色綠、味酸，燒之則赤」等等。 《本草綱目》還記載了許多重要無機藥物的合成方法。如關於水銀霜（輕粉，Hg2Cl2）的製備，其中寫道：「用水銀一兩，白礬二兩，食鹽一兩，同研不見星，鋪於鐵器內，以小烏盆覆之。篩灶灰、鹽水和、封固盆口，以炭打二柱香，取開，則粉升於盆上矣。其白為雪，輕盈可愛。一兩汞可升粉八錢。」這裡所述不但有工藝過程，而且有反應物的定量關係，所製得物質的純度也很高，顯然這是一種比《本草品匯精要》所載更為簡明可行的水銀霜製作方法。現代有人依法進行模擬試驗，獲得很好的結果。 又如鉛粉［鹼式碳酸鉛，Pb（OH）2·2PbCO3］，書中也記有詳細的製作工藝：「每鉛百斤，熔化，削成薄片，卷作筒，安木甑內。甑下甑中各安醋一瓶，外以鹽泥固濟，紙封甑縫。風爐安火四周，養一七，便掃入水缸內。依舊封養，次次如此，鉛盡為度。」這一反應的實質是鉛與空氣中的氧和醋酸蒸氣作用而生成鹼式醋酸鉛，進一步在空氣、水汽、二氧化碳的作用下生成白色的鉛粉。這種制鉛粉法的原理和步驟與歐洲的荷蘭法幾乎完全相同，但要早近一百年。 《本草綱目》在敘述藥物的製作過程中，還提到了水浴加熱、蒸餾、冷凝、蒸發、乾燥、升華、重結晶、沉澱、洗滌、過濾、灼燒等一系列化學實驗操作技術。這些方法至今仍在化學實驗中沿用。追本溯源，中國古代醫藥學無疑對近代化學發展作出了不可磨滅的重要貢獻。 第三節西方化學知識的傳入 明中葉萬曆以後，歐洲耶穌會士利瑪竇、鄧玉函、湯若望等陸續來華。 這些傳教士傳入了一些西方科學技術知識，其中也包括化學知識。但當時傳入的化學知識在數量上要比數學、天文曆法、地理、機械和火器等要少得多，並且由於近代化學在西方尚未建立起來，所以傳入的內容也只是屬於古典化學的範圍。 在明代傳入的西方化學知識中，最重要的是關於無機酸（硝酸、鹽酸和硫酸）的認識和製作方法。中國古代煉丹家和醫藥學家早已熟悉並實際應用了製造無機酸所需要的基本原料，如硝石（硝酸鉀，KNO3）、綠礬（硫酸亞鐵，FeSO4·7H2O）和食鹽（氯化鈉，NaCl）等，也具有相應的設備和技術手段，因此，他們在實踐活動中完全有可能自覺或不自覺地製得無機酸，但遺憾的是迄今尚未在丹書、本草書或其他著作中找到有關無機酸的明確記載。從現有資料來看，中國最早記述無機酸的是徐光啟的一篇手稿《造強水法》①。據研究，《造強水法》即制硝酸的方法，其原文如下：「綠礬五斤（多少任意），硝五斤。將礬炒去，約折五分之一。將二味同研細，聽用。次用鐵作鍋，約乘（盛）藥外，尚有空。鍋口稍斂，以承過筒。另用內外有油（釉）大壇一具，約乘（盛）四五十斤者則不裂。以玻璃或瓷器為過筒，一端合於鍋口，一端合於壇口。鐵鍋置炭爐上。壇中加水如損綠礬之數，如礬折一斤則加水一斤也。次以過筒接鍋壇二口，各用鹽泥固濟。鍋下起火，初四刻用文火，漸加武火，滿二十四刻滅火，取起冷定，開壇則藥化為水，而鍋亦壞矣。用水入五金皆成水，惟黃金不化水中，加鹽則化。化過它金之水，加鹽則復為砂，沉於底，惟黃金不能成砂必以酒靛（點）之。..強水用過無力，或有它物雜之，仍用前之器制，則復為水，滓留於鍋矣。盛水壇下宜置一缸，恐一時迸破，水猶在缸也。」②「強水」一詞是意譯的名詞，其拉丁文原文指的就是硝酸。徐光啟在這裡記述了硝酸的性質、製備方法和操作時應注意的事項。這是中國化學史上關於硝酸的最早記載。從當時的背景看，這種方法無疑是西方傳教士介紹過來的。 方以智《物理小識》提到：「有■水者，剪銀塊投之，則旋而為水。傾之孟中，隨形而定。復取硇水歸瓶。其取硇水法，以玻璃窯燒一長管，以煉砂，取其氣。道未公為予言之。」①道未是湯若望的字，因此這是湯若望向方以智介紹的一種製取無機酸的方法。「■」就是硇砂（氯化銨，■NH4Cl）。但這段記載過於簡略，難於藉以判斷硇水（或■水）是什麼物質。有學者認為，如將硇砂加入較濃硝酸（強水），則可得到王水，因此才能對貴金屬（金、銀）起溶解作用。也有學者認為，如將硇砂加入綠礬蒸餾，則可得到鹽酸②。究竟何者為是，尚有待進一步研究。方以智《物理小識》還提到：「青礬廠氣熏人，衣服當之易爛，栽木不茂。」這裡所說的「青礬廠氣」，當指煅燒①張子高：《中國化學史稿（古代之部）》，科學出版社1964年版，第190頁。②徐光啟：《造強水法》，載《徐光啟手跡》，中華書局1962年影印本。①方以智：《物理小識》卷七《金石》。 ②張子高：《中國化學史稿（古代之部）》，科學出版社1964年版，第191頁；潘吉星：《我國明清時期關於無機酸的記載》，載《大自然探索》1983年第3期。 硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O）後產生的三氧化硫和二氧化硫。這類氣體遇水或濕空氣，會生成硫酸、亞硫酸或具有腐蝕性的酸霧，說明當時對於硫酸也有了一定的接觸和認識。 此外，在李天經主持下，湯若望、楊之華、黃宏憲等翻譯出《坤輿格致》一書，共四卷。《坤輿格致》的原著是德國學者阿格里科拉（G.Agricola，1494-1555）的《礦冶全書》。《礦冶全書》共十二卷，是歐洲礦冶技術的一部經典著作，書中介紹了各種金屬的分離、製取和提純方法，也詳細介紹了各種無機酸的製法，包含有許多重要的化學知識。崇禎十六年（1643）十二月，朱由檢在戶部尚書倪元璐《請停開採疏》上批示戶部將《坤輿格致》分發各地，「著地方官相酌地形，便宜採取，仍據實奏報」，並命湯若望「赴薊督軍前傳習采法並火器、水利等項」。由於次年三月明朝滅亡，因而這項有利於傳播西方化學知識和礦冶技術的措施未能實現。