【化學奇境】不存在的魚：普里斯利沒發現氧氣

■ 撿貝殼或者扭獅子尾巴，這是兩種科學發現的方式。而革命性的科學發現，比較近似於後者。

漫遊分子奇境‧第三講 特稿

撰文 ∣ 高英哲、張茵惠

　　關於科學發現，有人曾經做過一個妙喻：就好像是坐在海面的一艘船上，拿根魚竿垂釣；釣上來的魚才算是魚，沒釣上來的就不算數。如果你跟他說，海裡還有很多你不曾見過、無法想像的魚，他會跟你說，因為那些魚沒有被釣起來過，所以對他來說並不存在。

　　中研院近史所的雷祥麟老師，在10月16日的講座中提到，科學的進展至少有兩種形式。一種是線性的發現，如同牛頓的名言「在沙灘上撿貝殼的小孩」，那些真理一顆一顆的在那裡等待被你撿到，只需將布幕掀開，一切便油然呈現。另一種則不那麼連續與累積，像是「扭獅子的尾巴」，必須面對獅子不讓你扭的問題。從燃素發現的過程，我們可以發現，即使是名載科學史冊的科學家，在面對「革命性的科學發現」時，也未必能立刻瞭解自己「釣上來的是什麼東西」。

　　講者首先從「發現」這個詞的英文 discover 來切入，定義為「揭開蓋在某個事實上面的布幕」（dis-cover）。這個字根的拆解會比較像我們一般對於科學的想樣：目標明確，一旦找到就會立刻認得的，就像是撈到了黑鮪魚就會想撈撈看有沒有別種鮪魚，撈到黃鰭鮪魚就會馬上發現這也是鮪魚的一種；另一種卻是目標不明（譬如人生的意義），答案有時完全出乎預期，因此即使找到了恐怕也不知道自己找到什麼。就像是本來想撈鮪魚，卻撈上來一隻海豚。不僅不是鮪魚，甚至不是魚，困惑的漁夫此時可能會尋思：「這鮪魚也未免長得太奇特了點。」

　　後面這一種就是所謂「革命性的科學發現」。雷老師以英國化學家普里斯利（Joseph Priestley）「發現」氧氣的故事為例，告訴我們革命性的科學發現有多麼難得，又是多麼容易失之交臂。普里斯利是氧氣的發現者，但他並不知道自己發現了氧氣。這是怎麼一回事呢？普利斯特里是當時流行的「燃素說」的信徒，認為一切可燃物體都含有一種叫做「燃素」的物質，東西燃燒時，燃素便會釋放出來。但在實驗中他發現有種氣體可以讓物質燃燒得更劇烈，小鼠也可以活得更久，這就是氧氣。不過「燃素說」其實要處理的不是現在我們認為的「氣體助燃」的問題，應該說，這對當時難以製備跟儲存氣體的化學家來說，氣體不是他們關心的問題。燃素論認為燃素在燃燒中被釋放，而現代化學則確認氣體在燃燒中與金屬結合，兩者剛好是「出」與「入」的差別。

　　燃素說有個致命的問題，它無法解釋為何物質會越燒越重。但一心信仰燃素的人並不是很關心這個理論的致命瑕疵。普里斯利始終用他一生深信不疑的燃素說，來解釋這個難解的現象，因此自始至終他都沒有意識到自己發現的是「氧氣」，知識框架與實驗結果會互為表裡，增強原本的信念，蒙蔽你已經看到卻視而不見的真相。

收支不太對勁

　　這事一直要到普里斯利的死對頭法國化學家拉瓦錫（Antoine-Laurent de Lavoisier）再做實驗，才發現物質燃燒時或許不是釋放燃素，而是從大氣中吸收了一些東西。本來就對燃素說有所懷疑的他，想到一般空氣的成分或許比人們一直以來認為的更複雜，而這種「比空氣更好的空氣」，其實只是一般空氣的其中一種成分而已的可能性。而為什麼拉瓦錫會比一般當時的科學家更關心越燒越重的問題呢？可能與他是稅務官，很在意損益平衡有關。

　　氧氣最終就這麼被真正「發現」了。不過從這個故事裡，我們可以發現許多科學發現，特別是那些出乎意料的革命性發現，絕少是單純的「揭開蓋幕」，而比較接近培根所形容的「扭住獅子的尾巴，逼牠吐出大自然的奧秘」。但是你怎麼使勁去扭，用什麼工具去扭，為什麼要扭，都跟牠吐出的奧秘有關。客觀的科學本身並不真的客觀，它帶有目的性，也終會被目的所侷限。

　　在我們面對科學發展的歷史時，經常會偏重於「是誰」在「什麼時候」發現了「什麼」，但這只能描述整個科學進程的一部份。譬如，普里斯利至死都從來不認為自己發現的是「氧氣」，那是否真可稱為「氧氣的發現者」呢？而到底為什麼在同一個時空裡，會存在著相信與不相信燃素說的人呢？知識真的是純然客觀只待發現的嗎？顯然不是的。在扭獅子尾巴的過程中，獅子會抵抗，這正是革命性知識的本質—並不客觀，也並不安穩，時時要抗拒你。任何一個愛知識的人，都應該去感受來自於知識的抵抗，並因為自己正在做有意義的事情而感到高興。

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延伸閱讀：科學概念的指稱與投射（陳瑞麟）