亚里士多德的哲学元素观及其在化学中的演化，本文主要内容关键词为：亚里士多德论文,元素论文,哲学论文,化学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
近代化学元素论，是从古代的哲学元素论演变和发展过来的。而对近代化学元素论影响最大的，是古希腊哲学家亚里士多德（Aristotelees,B.C.384～322）的元素学说。
亚里士多德对元素的论述，含有元素概念和元素体系两部分的内容，散见于他的《形而上学》、《论生成和消灭》、《物理学》、《天象学》、《论宇宙》、《论天》等著作中。由于这些论述不够集中，难以给人整体建树的印象，因此人们通常只注意它的元素体系部分而忽视了它的元素概念部分。学者们通常都评论后世如何起初沿袭和最后推翻亚里士多德的元素体系[1]，却没有理会近代化学如何继承他的元素概念，以致造成在300多年来的哲学史和科学史上， 尽管能以很大篇幅论述各种自然哲学流派的“本原学说”或“元素学说”，然而却唯独忽略论述亚里士多德的元素概念，实为学术上的一大疏漏[2]。本文将探讨亚里士多德哲学元素观两部分内容，以及它们（尤其是元素概念部分）对近代化学元素论和原子论的影响，以为“补漏”尽一点绵力。
1 亚里士多德的元素学说[3]
古希腊早期的自然哲学在探讨“世界本原”问题时，就已经清楚地表述了元素的观念。泰勒斯（Thales,B.C.640～546）认为万物的本原是水，阿那克西米尼（Anaximenes,B.C.560～500）认为万物的本原是气，赫拉克利特（Herakleitos,B.C.536～470）认为万物的本原是火。而恩培多克勒（Empedokles,B.C.490～430）则将它们归纳在自己提出的“四根说”中，认为“水、气、火、土”是构成万物的四种“根基”。后来，柏拉图（Platon,B.C.427～347）第一个把它们改称为“四元素”，他是历史上最早使用“元素”（stoikheia）一词的哲学家。实际上，stoikheia一词的最原始含义是指“日晷的指针”[4]。从而便带有“简单成分”和“基本单位”的意义。随后，他的学生亚里士多德便以“元素”一词取代“本原”或“根基”，并在概括自泰勒斯以来的诸多“本原”学说的基础上，提出了完整的元素观念及系统的元素学说，将古希腊思想界对“世界本原”的认识推向了最高峰。
亚里士多德在《形而上学》第五卷中对元素概念作了下列论述：“元素的意思是指一种内在于事物，而事物最初由之构成，且不能被分解为其他类的东西”[5a]。显然这是一个广泛的元素定义；他举出了声音、水、几何图形、逻辑推理等例来说明这个广义元素定义。同时，他也下了被后世引用为化学元素的狭义元素定义：“人们所说物体的元素也是这样，物体最终要分解为这些元素，而这些元素却不分散为其他的类。……人们也把那微小、单一在多方面有用的存在称之为元素，于是微小、单纯、不可分的东西就被称之为元素了”[5b]（吴寿彭先生对这两句的译法是：“凡人们说物体的元素就指那将物体分析到无可再分的种类……人们也将“元素”这字移用于那些单一而微小的物质，这样的命意在好多方面是有用的。这样，凡是微小单纯与不可再分割的事物就称为一种元素”，他认为最后一句才是近代化学所引用的狭义元素的定义[6]）。
无论是在广义还是狭义的定义中，亚里士多德都将“不可分性”作为元素概念最重要的部分，元素的单纯性和同一性都来自不可分性。在《论生成和消灭》第二卷中考察“所谓物体的元素”课题时[5c]，他首先问它们是不是真正的元素，最终不可分的实体。可见，不可分性是元素的最基本的性质。亚里士多德在回答这个问题时，便从“不可分性”出发论证他的元素体系。他认为，“水、气、火、土”是逻辑上可分析的，不具备“不可分性”，因而严格地说不是元素。真正的元素是“原性”，但它们绝非分离地存在。“虽然有感觉物体的质料，但它不分离存在，而是总与对立物在一起，且正是从它那里，才生成出所谓的元素”。为了说明这些元素的存在状态，亚里士多德返回到赫拉克利特的对立面学说上来了。他从赫拉克利特学说的大批对立面中，以可触性、可作用性和可承受作用性作为“筛选”原则，归结成四种最原初的性质（两对对立的原性）：热和冷，干和湿。由此，亚里士多德建构了他的元素体系：“既然元素是四种性质，这四种可以构成六对，但对立面自然地不能结合成对（因为同一个事物不可能既热又冷，或既干又湿），那么很清楚，元素性质的结合只是四对，即热与干、热与湿、冷与湿、冷与干。按照理论，这四对要依附于显然的单纯物体，即火、气、水和土；因为火是热与干，气是热与湿（例如气是一种蒸汽），水是冷与湿，土是冷与干”。最后，他以“不可分性”为前提，再次强调：“事实上，火、气以及我们提到的每个物体都不是单纯的，而是混合的。单纯物与它们相似，但却与它们不同”[5d]。这就是说，“水、气、火、土”四元素是四原性抽象的组合，不是通常所见的水、气、火、土。这种将元素看成是性质抽象组合的思路对后世产生了深远的影响。
亚里士多德元素概念的另一重要性质是“可转化性”，认为元素均不是基本的、非衍生的，不变的，而是可以相互循环演变的。亚里士多德有时也会提及元素的“不变性”，但那是指在事物变化过程中元素保持不变的意思。正如他在《形而上学》开篇写的：“在那些最初进行哲学思考的人们中，大多数都认为万物的本原是以质料为形式，一切存在着的东西都由它而存在，最初由它生成，在最终消灭时又回归于它。实体则处于底层，只是表面承受各种作用而变化。人们说这就是存在着东西的元素和本原。正是因为这个缘故，他们认为既设有任何东西生成，也没有任何东西消灭，因为同一本性永远持续着”[5e]。这就是元素“不变性”的含义，显然它产生于元素的“不可分性”。正由于元素不可再分，所以在物体分解时元素能保持不变。但是亚里士多德非常强调的另一点是，元素之间是可以互相转化的。以“水、气、火、土”四种元素（单纯物体）为例，他在《论天》中已经确定单纯物体的生成是相互的[5f]；在《论生成和消灭》第二卷中回答是否有一种元素先于其他元素的问题时，他进一步说明：“它们相互变化的方式是什么？是每一个都能从另外的每一个中生成呢？还是有些能、有些不能？显然，它们全都自然地相互变化；因为生成就是变成相反面和出于相反面，所有的元素在其相互关系中都有相反面，因为它们相区别的性质是相反的。其中，有些两个性质均相反，例如火与水（因为一个干而热，另一个湿而冷），但有些则只有一个性质相反，例如气与水（因为一个湿而热，另一个湿而冷）。所以很明显，如果一般地看，每个都能从另外的每个中自然地生成；如果个别地看，就不难发现是如何发生的；因为虽然一切都源出于一切，但在变化的速度快慢与难易程度上有区别”[5g]，仅此而已。亚里士多德有关元素转化的观念，为后世的炼金术准备了主导思想。
亚里士多德元素概念的第三个重要性质是“全组合性”，即一切物体（复合物）都是由所有的元素（单纯物）组合而成的，因而所有元素都不同程度地存在于每一物体中。他在《形而上学》对元素概念的论述中指出：“元素是最普遍的东西，因为其中的每一个都唯一而单纯，存在于众多事物之中，或者是全体，或者是最大多数”。“其共同之点是，个别事物的元素必须最初内在于个别事物”[5b]。在《论生成和消灭》中，他进一步以四元素为例对这个“全组合性”加以肯定：“在中心周围地区存在的一切混合物都是由一切单纯物构成的。它们全都含有土，因为每个单纯物尤其大量地在自己特有的地点存在着；它们也含有水，因为复合物必定有确切的限界，而水是单纯物中唯一易于有限界的；此外，如无湿，土就没有聚合力，而湿就把它结合在一起；因为如果把湿完全从土中排除，它就会分散。由于上述原因，它们含有土和水，也含有气和火。理由在于：气和火是土和水的相反物——在一个实体能与另一个实体相反的意义上，土与气相反。水与火相反。既然生成源出于相反物，而相反的一端已存在了，另一端也必然存在，所以，所有的单纯物都包含在一切复合物中”[5h]。这就是说，一切物体皆由“水、气、火、土”四元素组成，缺一不可。
亚里士多德认为，最好的说明也就是最合乎推理的说明。他的元素概念也是如此。按照古希腊自然哲学的传统，各种物质实体最根本的一点就是划分为质料和形式。爱奥尼亚的哲学家和柏拉图都探讨过“原初物质”的问题，“然而，如果我们考虑到一种特定形式总会在原初物质上印下痕迹，那么，亚里士多德的这一概念就无疑是对不可胜数的物体的多样性作出的一种合理得多的解释。后来的人们在实践中获得的观测结果，都能用亚里士多德关于形式的许多理论论述加以说明”[1a]。亚里士多德所展现的元素图景后来成为直到文艺复兴时期的物质结构思想所能接受的独一无二的准则。因此，他的元素学说对后世科学产生了巨大的影响。
例如，著名哲学家希罗（Hero,63～150 ）就用四元素说解释燃烧现象：“从煤渣中可以清楚地看出，点燃的火要耗去某种东西，煤渣和燃烧前的煤的体积相同或大致相同，而重量迥异。耗去的部分分别变成火质、气质或土质，随烟一道飞走；最稀薄的一部分升到最高层，即火的位置，稍微重浊一些的部分变为气，更加重浊的部分被气流连同其他部分一起带离一定距离，然后又降到低处，掺入土中。水被火熬尽时也会变成气……据上所述，可见火显然能使所有比它重浊的物体发生分解和变化”[1b]。这些论述表明，人们可以用火作为分离元素的工具，因而成了日后炼金术用火操作的依据。
著名医学家盖仑（Galen,129～199）也接受了亚里士多德的元素观， 并将四元素学说与古希腊医学家希波克拉底（Hippocrates,B.C.460～400 ）创立的四体液理论结合起来。他将希波克拉底的“血液、粘液、黑胆汁、黄胆汁”四种体液，分别对应于亚里士多德的“火、水、土、气”四种元素；并且认为这四种元素（四种体液）在人体内维持平衡才能保持身体健康，任何一种多了都会使人生病。盖仑学说不仅影响了整个中世纪，直到今天，我们在形容一个人的性格或脾气时，还使用着这“四体液说”的术语。
2 炼金术时期的元素观
位于尼罗河口欧、亚、非三大洲交汇处的亚历山大里亚城，是后希腊时期的文化和学术中心。公元1世纪时，它将希腊古典哲学、东方神秘主义和埃及化学工艺这三大潮流汇合在一起，导致了炼金术的诞生。这里所说的希腊古典哲学，主要是指亚里士多德的自然哲学。
最早的炼金术士是一批希腊化后期注重实际的科学家，他们深信亚里士多德关于万物都趋向完善的思想。那些不够完善的金属，总是力求变得象黄金一样尽善尽美。大自然的这一完善过程是在地下深处经过漫长岁月才完成的。炼金术士完全可以用较短时间来完成自然界的这一过程。根据亚里士多德关于改变原性组合比例就能改变元素的思想，只要找到合适的条件和试剂，就能用人工方法将“不完善金属”立即转变为完善的黄金。这就是炼金术的基本思想。
公元7世纪后，大量的希腊文书籍被翻译为阿拉伯文， 包括炼金术在内的希腊等古代学术洪流开始注入阿拉伯世界。而在公元8世纪时， 中国的金丹术也通过陆上和海上“丝绸之路”从唐帝国传入阿拉伯帝国。东、西方炼金术在阿拉伯世界发生了碰撞和融合，并形成了阿拉伯的炼金术。著名的炼金术家扎比尔（Jabir ibo Hayyan,721～815）综合了来自这两种不同炼金术体系的对立面学说，对亚里士多德元素论作出第一次修正。中国古代金丹术的秘要就在于“燮理阴阳，运用五行”[7]。及至唐代，“阴阳学说”在金丹术中已形成了一个比较完整的理论体系。它认为化学变化是一个阴阳交媾的过程。因此以水银（阴）配合硫磺（阳）生成硫化汞的反应就成为一个典型的阴阳相交的过程。扎比尔根据中国金丹术的“硫汞二元论”，将硫汞两者变成了亚里士多德“四原性”的载体：“硫”含有“热”和“干”的内质，“汞”含有“冷”和“湿”的内质。硫和汞既然基本性质互相对立，所以是直接构成金属的两大成分。扎比尔由此建造了对后世产生深远影响的“金属硫—汞理论”。显然，他所说的“硫汞”并不是近现代所说的具体的S和Hg元素，而是抽象的原性载体。此外，扎比尔对许多动植物进行蒸馏分解，发现产物几乎都是气体、易燃物、液体和灰烬，正好与亚里士多德四元素“气、火、水、土”一一对应。扎比尔深信“热、冷、干、湿”四要素也能象“气、火、水、土”那样分离出来。这样，“在四要素的概念问题上，扎比尔体系十分明显地背离了亚里士多德的学说。在亚里士多德看来，这些要素不过是区分原初物质的一些非本质的性质”，而扎比尔认为“这些要素都是非常具体的，热、冷、干、湿全是实实在在的性质，可以从物体中分离出来，按一定比例结合，再次形成物体。它们有着独立、具体的存在形式”[1c]。而这些纯净的“质”，无异于中国的“丹”，只要加入适量就可以“点石成金”。可见，这种对亚里士多德学说的“背离”，是受中国金丹术影响而发生的。后来的名医兼炼金术家阿维森纳（Avicenna,980～1037）也承袭了扎比尔的“硫—汞论”和盖仑的“四体液说”。
公元11世纪后，阿拉伯、中国和古希腊科学文化技术（包括炼金术在内）传入了中世纪的欧洲，亚里士多德的元素学说及其变种硫—汞理论被奉为天经地义而纳入基督教的经院哲学体系。经院哲学家狄尔里（Thicrry de Chartres,?～1155）将“创世”看成是上帝创造元素并把它们统一成一个整体的过程，包含在中世纪神学自然观的核心——神学宇宙论中[8a]：宇宙的形成始于上帝创造出来的一个不可度量的光点；它在瞬间拓展成一个有形的宇宙；然后通过放射和分化产生出各种物体。在月球下面的是由四元素构成的地界，月球上面是由第五元素“以太”构成的天界。在“月下区”，组成天的火与气包围着组成地的土与水，火使土凝固为坚固的大地，水和气之间交替地进行着蒸发与凝固运动，火与气围绕着大地作圆周运动。狄尔里用“冲力”解释元素的运动。冲力是元素统一的原因，它使干与湿、轻与重、上与下、内与外、明亮与黑暗、旋转与直行作交替运动，使元素在这些运动中组成世界万物。 在著名的基督教哲学家和炼金术家阿尔伯特·马格努斯（Albertus Magnus,1206～1280）的自然体系中[8b]，创世过程分为“四纪”。第一纪被造物是质料，原始质料最初获得的形式是元素形式，元素是最初的有形实体，因此对自然的解释最终都被归结为元素的性质。另一著名哲学家和炼金术家、实验科学倡导者罗吉尔·培根（Roger Bacon,1214～1294）则承袭了硫—汞理论， 认为汞是金属之父、硫是金属之母。
3 文艺复兴时期的元素观
在16世纪文艺复兴运动后期中，欧洲爆发了一场科学革命，它是从著名瑞士—德国医生和炼金术家帕拉塞尔苏斯（Paracelsus,1493～1541）发动的化学和医学革命开始的。
帕拉塞尔苏斯在这场革命中创立了化学论哲学[9]。这是一种用化学（其实当时是炼金术）来解释和了解宇宙中一切现象的自然哲学。上帝被看成是一位神通广大的炼金术大师，他用“化学的凝练、分离、纯化和结合”来完成创世和造物过程。元素的产生则是创世的第一批成果。帕拉塞尔苏斯认为“一切生成的原则都是分离”，天体的火从其内部分离出地面上的一切：“精神和梦从气中分离”；“鱼、盐和海生植物从水中分离；木、石、动物和陆生植物从土中分离”[8c]。从水、土中分离出来的东西都由硫、盐、汞三种要素构成。帕拉塞尔苏斯所说的三要素都不是现代所说的具体物质而是抽象的载体：“硫”代表可燃性和“灵魂”、“汞”代表蒸发性和“精气”、“盐”代表稳固性和“肉体”。应当说明，当帕拉塞尔苏斯说地面事物皆由天体的四元素中分离出来时，他的意思显然是，四元素被天体的火光传递到地面，构成地面事物的隐形本质，这些事物的有形元素不是四元素，而是“硫、盐、汞”三要素。帕拉塞尔苏斯将亚里士多德元素学说的变种“硫—汞”体系改造为“硫—汞—盐”体系。这个新体系不只是简单地通过引进或补充一个新元素来修正早期的金属硫—汞理论，而是对传统公认的亚里士多德元素体系发出的猛烈冲击。它在近代科学兴起中具有特殊意义。亚里士多德四元素构成了已被人们接受的宇宙论体系的基础。它们被炼金术士们作为解释物质组成的工具，被医生们（通过体液）作为诠释疾病的体系、被物理学家们作为对自然界的运动进行恰当理解的基础。因此，引入一种新的元素体系就是冒险对古代医学和自然哲学的整个框架表示怀疑。不仅如此，它更推翻了亚里士多德关于建造元素体系的“对立面原则”。新的三要素并非代表对立的原性，而是根据《圣经》中“灵魂”、“精气”、“肉体”三位一体的原则和大自然中气、液、固三相的简单性原则而提出的。这正符合帕拉塞尔苏斯的认识论观点：世人应该从两部神圣的著作中去寻求真理，一部是神启示的著作——《圣经》，另一部是神创世的著作——大自然。因此，“硫—汞—盐”三要素说的提出是一次化学革命。帕拉塞尔苏斯以此解释一切化学和医学的现象。他对燃烧现象的解释是：“燃烧的是硫，蒸发的是汞，变成灰烬的是盐”。这一元素理论也是他的医、药学基础。他认为人体也是由三要素组成，医生对病体的医治就是促使体内三要素恢复平衡。因而要采用化学药物。在他身边聚集了一群拥护化学疗法的医生和炼金术士，他们被称为“医药化学派”。帕拉塞尔苏斯在欧洲掀起了一场医学革命，他用焚烧阿维森纳医典的革命行动来作为他的开讲仪式，率先用化学论医学和三要素说推翻传统的盖仑医学和“四体液说”，用化学药物代替传统的盖仑草药和放血疗法。从此之后，化学成了医学的基础。
尽管三要素说可以被恰当地诠释为是对经院哲学进行抨击的一个组成部分，但帕拉塞尔苏斯并没有明确地给这些要素下定义，它们在不同物质中被描述成具有不同的性质，因此引起了很大的混乱。此外，帕拉塞尔苏斯也没有特别地试图用他的三要素取代亚里士多德的四元素。如上文所述，他一直在不同场合下使用这两种不同的元素体系。但是，后来的帕拉塞尔苏斯学派的法国化学家、常被尊为从炼金术过渡到科学化学的代表人物范·赫尔蒙特（J.-B.van Helmont,1579～1644 ）却坚决摒弃了亚里士多德的四元素说。他认为火和土都不是物质的基本成分；气虽是一种元素，但不能变成其他形式；这样一来，只剩下水才是所有化学物质的基础。他做了大量实验（如著名的柳树实验和沙子实验）来证明水在自然界中的重要地位。
当时以为用火或蒸馏法可以把物质分解为各种元素，由于蒸馏往往都能制得易燃物质、挥发性液体和水溶性残渣，所以人们很容易接受帕拉塞尔苏斯的“硫—汞—盐”三要素说。后来有些人发现蒸馏还能制得粘稠液体和不溶于水的固体，因而他们在“硫—汞—盐”三要素之外，又增加了粘液和土两种“被动”元素，于是出现了五元素说。
总之，亚里士多德的元素体系在16～17世纪中受到了严重冲击。
4 机械论化学时期的元素观
在16～17世纪科学革命的早期，与化学论哲学一起出现的还有机械论哲学。这两支新哲学流派都激烈抨击当时在大学占统治地位的亚里士多德哲学，同时它们之间也在互相激烈抨击。17世纪中叶，机械论战胜了化学论而成为新科学的基础。它用“机械原子论”（机械微粒学说）将炼金术改造成为“机械论化学”，从而引导化学进入了机械论科学俱乐部[10]。
创建机械论化学的最重要人物无疑是罗伯特·波义耳（Robert Boyle,1624～1691）。他提出了全新的完整的机械微粒学说，并企图以此从根本上取代元素学说。当时流行的元素学说五花八门，从一元素说到八元素说都有人信奉，但以亚里士多德的四元素说和帕拉塞尔苏斯的三要素说为主。波义耳在他的名著《怀疑的化学家》（1661）正文前针锋相对地加入了标题为：“涉及惯常被用于表明结合物的四种逍遥学派元素或三种化学要素的各种实验的自然哲学思考”的前言。他指出，亚里士多德逍遥派的四元素说，是按照演绎的逻辑建立起来的，而不是按照实验的要求建立起来的。他们也做实验，但是“他们是想用实验来说明而不是证明他们的学说”[11a]。帕拉塞尔苏斯对三要素的证明则带有许多隐晦的色彩和一些不易被人识别的神秘工序，“任何一个严肃的人要弄懂他们的意思，就好比去找出他们的万能酊剂一样，简直比登天还难”[11b]。因此上述元素体系建立的基础是不可靠的。波义耳通过大量实验现象分析，确信元素数目远多于三四种。波义耳还指出，用火作为分离元素的工具也是不可靠的。他分析了火在直接燃烧或蒸馏、火力强或弱、有无添加剂等不同条件下分解同一物质会产生不同产物，因此“火并不是一切结合物的万能分析工具”[11c]。在《怀疑的化学家》的最后部分，波义耳写了如下三条结论[11d]：
“第一条，结合物在火作用下分解而成的那些各不相同的物质并不具有某种纯粹和某种基本的本性，而这主要是因为，它们仍然保持着凝结物才有的许多特性，以致它们看起来仍有些象复合物，而且常常使得得自于一凝结物的要素不同于得自于另一凝结物的、具相同名称的要素。
第二条，这些各不相同的物质的数目既并非恰好为三，因为就绝大多数植物体和动物体而言，土和粘液也出现在它们的组分之中，也不具有任何确定值，因为（通常被用作分析工具的）火并不恰恰总是将一切复合物，无论是矿物还是其他被认作是完全结合物的物体，分解成数目相同的组分。
最后一条，有一些性质不能用这些要素中的任何一种来妥善地加以归结，不能只当它们是该物质内在的和固有的性质；而另一些性质，虽说它们看起来似是一切结合物所共有的那些或元素当中的某个要素或元素的主要性质和最普遍的性质，但从该要素或元素中却无法推出这些性质。因此，对于上述这两类性质，必须采用另一些更基本的要素来进行解释”。
波义耳要求各派化学家拿出真正的实验证据，来证实一切物质都仅由他们所说的那几种元素组成，否则他们的元素体系就不成立。而自然界究竟有无元素或有多少元素？就还要继续用实验去探讨。
不仅如此，波义耳还怀疑当时一些化学家和医生提出的、用近代语言叙述的亚里士多德元素定义：“我现在所谈的元素，如同那些谈吐最为明确的化学家们所谈的要素，是指某些原始的、简单的物体，或者说是完全没有混杂的物体，它们由于既不能由其他任何物体混成，也不能由它们自身相互混成，所以它们只能是我们所说的完全结合物的组分，是它们直接复合成完全结合物，而完全结合物最终也将分解成它们。然而，在所有的那些被说成是元素的物体当中，是否总可以找出一种这样的物体，则是我现在所要怀疑的事情”[11e]。但是，波义耳并没有对元素下新的定义，也没有提出新的元素体系。他工作的根本目的就是用无元素的机械微粒学说取代元素学说，以便将炼金术改造成机械论化学，使它融入当时的科学主流中。
尽管如此，波义耳对近代化学元素论的建立仍然作出了贡献。他利用亚里士多德的元素概念来批判亚里士多德的（以及所有当时流行的）元素体系，以至怀疑亚里士多德的元素定义，提出火不是分离元素的可靠工具，要求化学家用真正的化学实验来检验元素体系等。这些都为近代化学元素论的建立铺平了道路。
5 化学革命时期的元素观
波义耳认为物质粒子不具备元素性质的观点，为当时大多数化学家所不取。只有牛顿（Esaac Newton,1642～1727）全盘接受了他的机械微粒学说，并试图将化学还原成一种描述原子间相互作用的机械力学。由于化学反应的复杂性，使机械类比方法难以奏效，建立“牛顿化学”的企望没有获得成功。正当机械论哲学用“力”去诠释化学毫无进展时，化学家们一旦发现一种从范·赫尔蒙特古老的化学思想发展而来的观念似乎能说明许多无法解释的事实，便欣然接受下来，转而用“素”来诠释化学，最终导致化学和元素论出现翻天覆地的变革。这个观念就是“燃素”，这场变革是围绕燃烧现象进行的。
1669年，德国化学家柏克尔（J.J.Becher,1635～1682）将“土”元素分成三类：石土、汞土和油土，这显然是帕拉塞尔苏斯“盐、汞、硫”三要素的翻版。他认为可燃物皆含油土，燃烧是油土释放的过程。1705年，著名德国“活力论”化学家斯塔尔（G.E.Stahl,1660～1735）将柏克尔的“油土”重新命名为“燃素”，这个词曾经由赫尔蒙特等人在同一定义下使用过，但还未广泛应用。“活力论”和“化学论”同属“有机论”哲学，斯塔尔继承赫尔蒙特等人的“燃素”观念是非常自然的事情。斯塔尔继而创建了“燃素学说”，认为燃烧是燃素释放的过程。不仅如此，他还将一切化学反应和化学变化，甚至连呼吸等生理作用，都归结为释放或吸收燃素的过程。
近代化学的第一个系统理论就这样建立起来了，化学终于借燃素说从炼金术中解放出来；但化学要进一步发展，就必须将这本末倒置的燃素理论正立过来。18世纪下半叶，著名的法国化学家安托万·拉瓦锡（Antoine Lavoisier,1743～1794）发动了一场“化学革命”将“燃素说”推翻。他用实验证实了燃烧是与氧气结合的过程，从而建立起“氧化学说”。为了全面击败燃素论，拉瓦锡直接继承了燃素论的重组主义和中心元素观的思想[12]，将“氧素”抬到中心元素的地位，用它来代替“燃素”重组化学反应和生理作用。为此，拉瓦锡必须提出一个新的元素学说以适应他的“氧化学说”和“氧中心元素论”。
18世纪被康德（Immanuel Kant,1724～1804）称为“启蒙的时代”[13]，而启蒙运动的中心就在法国。著名的“百科全书派”代表人物狄德罗（Denis Diderot,1713～1784）将物质的元素看作是自然界的统一基础，而且还是物质多样性的根源。他在其名著《对自然的解释》（1753）中写道：“我将把为自然现象的一般产生所必需的、各种不同的异质的物质称为‘元素’，并且将把元素的组合的一个现实的一般结果或许多一个接一个的一般结果称为‘自然’。各元素应该有本质上的区别，否则既然一切都可能回到同质，一切就都可能是从同质中产生的了。有、曾经有、或将有一种自然的组合或一种人为的组合，在这种组合中，一种元素是、曾经是、或将是被弄得尽可能最大的分割。在这种最后分割状态中的一种元素的分子，是以一种绝对不可分割性而不可分割的，因为这一分子的进一步分割既然是出乎自然的法则之外，并且出乎技术的能力之外，就仅只是一种理智上可以理会的事情了。自然中或在技术上可能最后分割的状态，照全部现象看来，既然对本质上异质的各种物质并不是一样的，就由此可以得出结论：有一些本质上不同的分子彼此结合在一块，可是它们自己又是绝对地不能分割的。绝对异质的，或基本的物质有多少呢？我们不知道。我们看作绝对异质的或基本的那些物质的本质区别是什么呢？我们不知道。一种基本的物质，在技术的产品中，或在自然的作品中，其分割能达到什么程度呢？我们不知道。如此等等”[14]。
狄德罗的经验论哲学元素观在当时产生了巨大影响，化学家们提出了元素的“操作定义”[15]；用现有的所有化学分析手段都无法分解的物质，可姑且称为“元素”。在“操作定义”指导下，化学家们用分析手段从矿物中发现了钴、镍、锰、钡、钼、钨等金属元素。拉瓦锡综合了化学经验和“操作定义”的元素萌芽概念，在其《化学基础论》（1789）中明确地提出了近代化学元素概念：“如果我们所说的元素这个术语所表达的是组成物质的简单的不可分的原子的话，那么我们对它们可能一无所知；但是，如果我们用元素或者物体的要素这一术语来表达分析所能达到的终点这一观念，那么我们就必须承认，我们用任何手段分解物体所得到的物质都是元素。这并不是说，我们有资格断言，那些我们认为是简单的物质，不可能是两种要素甚或更多要素结合而成，而是说由于不能把这些要素分离开来，或者更确切地说，由于我们迄今尚未发现分离它们的手段，它们对于我们来说就相当于简单物质”[16a]。在该书第二部分的“导言”中， 拉瓦锡还根据这个元素概念列出一张“简单物质表”[16h]。正如他在该表标题下所写的：“这些简单物质可以看作是物体的元素”，这是第一张近代化学元素表。表中列出的3种气体元素、6种非金属元素和17种金属元素都是现代意义上的元素。“燃素”当然地被逐出了元素行列，亚里士多德的“四元素”也不见了踪影。它们都不是元素：“水”已被拉瓦锡用实验证实是氢和氧的化合物；“气”也被拉瓦锡证实是氮气、氧气等各种气体的混合物；“火”则被拉瓦锡分解为“热素”和“光素”（后来才认识到它们不是元素而是能量）；而“土”也被拉瓦锡确定为各种“简单土质物质”的混合物。亚里士多德的元素体系终于被“化学革命”彻底摧毁了。拉瓦锡建立了近代化学元素论，正如日本学者汤浅光朝所说：“从对氧气的单质性的认识出发，导致了新元素观的确立——这是化学革命的总决战”[17]。这场总决战不仅彻底摧毁了亚里士多德元素体系，也严重冲击了亚里士多德的元素概念，化学革命将亚里士多德元素概念中的两个重要的元素性质——“可转化性”和“全组合性”推翻了。无数试验都证实，化学操作并不能将一种元素变成另一种元素。化学经验教训了人们，元素间是不可能相互转化的，炼金术士的幻想是不可能实现的。18世纪中，炼金术已基本销声匿迹。同时，对单质、化合物和混合物的认识，也使人们抛弃了“所有元素都存在于每一物质之中”的旧观点。拉瓦锡明确地指出：“我们并没有假定一定数目的元素存在于所有物质之中，并且所有物质最终分解成同样数目的这几种元素”[18a]。
然而，新的元素概念仍然继承着亚里士多德的元素概念的最重要部分——元素最基本的性质——“不可分性”。无论是狄德罗的“弄得尽可能最大的分割”、操作定义的“所有化学手段都无法分解”，还是拉瓦锡的“分析所能达到的终点”，全都是“不可分性”的不同表达方式。这就是说，近代的化学元素概念是受亚里士多德“不可分性”元素概念影响而形成的。当然，近代化学对元素“不可分性”的认识是建立在科学实验基础上的，对其实质的理解比起古代有量的提升和质的飞跃。
6 化学原子论的元素观
19世纪初，约翰·道尔顿（John Dalton,1766～1844 ）首次将“原子”和“元素”这两个概念联系起来，建立起近代化学原子论。在1803年10月21日曼彻斯特“文学和哲学学会”上，道尔顿提出：“同一种元素的原子，其形状、质量及各种性质（如亲和力）都是相同的；不同元素的原子在形状、质量及各种性质上则各不相同。每一种元素以其原子的质量为最基本的特征”[18b]。这就是说， 元素是由相同原子构成的物质（这是现代“单质”的定义）。其实，道尔顿的这个元素定义暗含着“不可分性”，他所说的原子是不可再分割的“终极粒子”。1810年，他在其著作《化学哲学新体系》第一卷中明确地指出：“我们所说的基本要素，或简单物质，是指那些不曾被分解的、但能与其他物质化合的一些物质。我们不能说，任何一个称之为基本要素的物质是绝对不能分解的；但是在它能够被解析以前，它应该被称为简单的”[19]。道尔顿的这番话与拉瓦锡说的完全一样，强调了元素的“不可分性”。
由此可见，正是亚里士多德元素概念的精髓——“不可分性”，将“元素”和“原子”这两个概念联系了起来。以前，拉瓦锡已经将它们联系起来了，但他是这样说的：“如果我们所说的元素这个术语所表达的是组成物质的简单的不可分的原子的话，那么我们对它们可能一无所知”。十几年后，道尔顿通过它们的相对质量区分出它们，认识了它们。在这个历史性的进步中，“不可分性”起了重要的作用。当时，化学的基本计算定律已经确立，“当量定律”、“定比定律”和“倍比定律”等等都是建立在元素不可分的基础上的。从逻辑上来说，化学原子论的思想本来可以源自于这些基本定律。但是发现和应用这些基本定律的化学家们，其头脑中根本就没有“原子”这个概念，不可能逻辑地推出化学的原子论。究其原因，一方面是他们深受化学界流行的“经验论”的影响，只满足于“操作定义”和“实验当量”，没有试图深入微观世界展开理论上的探讨；另一方面，一个世纪前“机械微粒学说”在化学上的失败，致使原子论在化学界失去了地位，作为后代的化学家，他们对原子概念非常陌生。而机械原子论则为当时的物理学家所继承，但他们只是将原子看成是物理学上的“质点”，根本没有考虑不同元素的原子会有什么不同。当时这些“纯粹”化学家和“纯粹”物理学家都不可能建立化学原子论，历史只好将这个使命交给通晓“物理”兼“化学”这两门学科的道尔顿。他才会从“气体溶解度定律”联想到“原子的相对质量”，从而初步建立起化学原子论，并通过“倍比定律”等化学基本定律证实和发展之，最终使“元素论”和“原子论”在“不可分性”的基础上统一了起来，成为有机的整体。
化学原子论使近代化学成为一门真正独立的自然科学，成为专门研究元素性质和原子重组的学科。化学家们在科学的元素论和原子论指引下取得了一个又一个的胜利。1869年，俄国化学家门捷列夫（Л·И·Мендеев，1834～1907）建立了元素周期系，发现元素性质与元素最基本特征——原子量之间的周期性变化规律。这个认识是建立在“元素不可分”基础上的。只有元素和原子不可分，每种元素才会拥有唯一一个原子量，门捷列夫才能找出原子量与元素性质的“函数”关系，才能成功地将当时已知的元素按这个唯一的原子量安排在周期表中，才能判定和改正当时“公认”的错误原子量，才能预测未知元素的原子量和各种性质。
元素周期系的建立将经典化学元素论推向最高峰，门捷列夫在新发现后对元素概念发表了新见解：“如果原子的性质是原子量的函数，那么就这个结论来说，化学中已经基本确定的许多概念应该发生变化、发展和修改，因为关于元素的通常的概念是，元素的原子是独立的、独特的和特殊的，以致它们相互不能转化，并且每一个原子都发生自己独立的作用，这种独立作用是由它的本性决定的。现在应该提出的不是关于元素本性的概念，而是关于元素质量的概念。因此，需要进行研究的，不是元素本身所发生的作用，而是一方面把元素的作用与质量上相近的元素的作用相比较，另一方面与属于同族而不同周期的元素相比较”[20a]。门捷列夫的元素概念改变了以前各元素彼此绝对独立的旧观点，认为一切元素彼此处于有机联系之中；元素仍然以其原子量为最基本的特征，而它取决于该元素在周期系中的“位置”（某周期某族），周期系中的“位置”成了定义元素的特征。由此，前苏联化学家和科学史家凯德洛夫将门捷列夫的元素定义概括为：“元素是在周期系中占据一定位置的原子形式”[20a]。即便如此，门捷列夫的元素概念仍然包含着“不可分性”，他一直认为原子不可分、元素不会变、每种元素只有一个原子量，并将这些信条作为他的周期系基础而恪守终身。
7 经典化学元素观的终结
随着19世纪结束，经典化学元素论和原子论也走到了它们的尽头。就在历史行将进入20世纪之际，晴朗的物理学天空上突然飘来了三朵“不祥的乌云”，X射线、放射性和电子的发现带来一场科学革命的暴风雨，将经典物理学和经典化学的大厦摧毁了。经典化学的元素论和原子论也随之崩溃，而在这些废墟中能够保留下来的唯一的东西，便是那个苟延残喘的“不可分性”元素定义。亚里士多德的这个观念对人们的影响实在是太根深蒂固了，许多学者的思想还停留在这个旧观念上面，其中包括一些著名的科学家。就在元素蜕变学说、电子理论和原子内部结构模型提出后，晚年的门捷列夫竟然还在1906年出版的他的《化学原理》新版教科书中写道：“未能分解的物质应被认为是元素”[20b]， “最好是把原子称之为是不可分割的个体。……现代自然科学家的原子在化学意义上是不可分的”[20c]。
亚里士多德元素概念中的“不可分性”，是指用任何自然力和人工方法都不能分解的性质。经典化学元素学说一直沿袭着这个传统观念。当天然放射性、元素蜕变现象和同位素发现后，有些学者提出，只要将“不可分性”的范围缩小为“用任何人工方法都不能分解”，就可继续沿用旧元素定义。1919年，当人工核反应和人工蜕变实现后，又有人提出要将“不可分性”的范围进一步缩小为“用任何人工化学方法都不能分解”。1932年，人们用传统的物理化学方法——电解法从水中分离出重氢，“元素是用任何化学方法都不能分解的物质”这个定义再也站不住脚了。修改“不可分性”元素定义的努力最后以失败而告终[20d]。
化学元素的现代定义是：“具有相同核电荷数（原子的核聚变）的一类原子的总称”，而原子现在是可以被分裂的了。“不可分性”终于退出了现代化学元素学说的舞台。
8 结语
综上所述可知，亚里士多德的元素观，尤其是他的元素概念，影响了人类科学史几达2300年之久。它对古代和中古时期炼金术的产生和发展、对近代化学元素学说的形成、对化学原子论的建立，以至对元素周期系的发现，都曾起过主导思想和认识基础的重要作用。同时，亚里士多德的“不可分性”元素概念也一直被近代化学所继承、补充和发展。直至现代科学元素学说建立后，它才逐渐退出了历史舞台。
科学史学家莱斯特（H.M.Leicester）说过：“亚里士多德的影响， 在任何一部科学史中无论怎样强调都不会过分”[1d]。然而，由于亚里士多德的元素观后来被纳入了中世纪基督教神学自然观体系，而西方科学史学界在300 多年来受启蒙主义和实证主义思潮的影响，将科学进步与宗教相分离，以为近代科学革命是一场反宗教的运动。因此，亚里士多德元素观对近代科学的影响便长期无人挖掘和论述，以致被埋没和误解。但上述“辉格史观”在现代遭到了挑战。早在20世纪初，科学史学家迪昂（Pierre Duhem）在他的《世界体系》[21] 中就提出伽利略力学之源应该在其中世纪前辈和亚里士多德自然哲学中寻找。该书完全改变了人们对中世纪科学的偏见，开创了西方科学史学界反辉格式研究的先河。近年来，国外反辉格式的科学史研究取得了丰硕成果。对于近代化学元素论之源，我们也不应当割断与中世纪历史的联系，而应该在亚里士多德自然哲学中寻找。为此，我们要全面研究和深入讨论亚里士多德的元素学说，以促进科学史和哲学史学术研究的发展。
2005—10—17收稿，2006—07—31接受