戴维舅舅认为科学也是人文的，而不仅仅是智力的、技术的，我也这样认为。当建立起实验室并开始自己做实验的时候，我想更系统地学习一下化学的历史并从中发现化学家们都做了些什么，想了解他们的想法，更想知道之前几个世纪的学术氛围是什么样子的。一直以来，我对家族里的人事和我们家族世系的发展都很感兴趣。我那些去了南非的舅舅们、我的外公以及我妈妈的娘家有记载的第一位先祖。据说这位先祖是一个炼金术士，在17世纪的时候居住在德国的吕贝克。或许，我就是这样爱上历史的，并喜欢用谱系的角度来看化学史。因此，那些早期的科学家，特别是那些我从书上看到的早期的化学家，从某种程度上来讲，都变成了我无比热爱的先祖。我想象这科学之爱从几百年开始一脉相传，到我身上。我需要知道早期的化学家是怎样思考的，从而设想自己也生活在他们的世界里。
我从书上看到，随着波义耳的研究，化学在17世纪中期作为一门真正的科学登堂入室。波义耳比牛顿大20岁，他出生的时候，炼金术还处于统治地位。关于炼金术，波义耳有很多自己的想法和做法。波义耳认为金属有转化为黄金的可能，并且他真的成功地炼出了黄金（牛顿也爱好炼金术，建议波义耳不要声张此事）。波义耳对自然界的所有奇迹都充满了好奇（用爱因斯坦的话说就是具有“神圣的好奇心”），他赞扬这是上帝的荣光，并且去探索更多的现象。
波义耳研究晶体以及它们的结构。他是发现晶体劈裂面的第一人。波义耳还研究颜色，并且就此写了一本书。这本书对牛顿的影响很大。波义耳发明了第一种化学指示剂，那是一种用紫罗兰汁液浸透的纸。该化学指示剂遇到酸性液体会变红，遇到碱性液体则变绿。他是第一个用英语写作关于电学的书的人。他把铁钉放到硫酸里，制造出了氢气，可是他不知道这是氢气。他发现大多数液体遇冷收缩，但是水结冰却会膨胀。当给珊瑚粉浇上醋的时候，他发现产生了一种气体(后来知道这种气体是二氧化碳)。如果将苍蝇放在这种人造的气体中，苍蝇就会死。他对血液的性质进行了研究，对输血的可能性非常感兴趣。他也对气味和口味做了实验。他是描述半透膜的第一人。此外，他第一个记录了脑部感染引发后天色盲的病史。
波义耳用简单明了的语言描述了他的研究，他的语言风格与炼金术士的语言不一样，那些人的语言都是晦涩难懂的。大家都能读懂波义耳对于实验的描述，也能重复他的实验。波义耳代表了开放的科学，与封闭、故作神秘的炼金术是相反的。
尽管波义耳的爱好很广泛，但是他好像对化学特别感兴趣（他只是个少年时，就把自己的化学实验室称做“极乐世界”）。他希望能够理解物质的本质，并且他的代表作《怀疑派化学家》就是要驳斥神秘的“四元素说”。波义耳要将有几千年历史的实用炼金术和炼丹知识与他那一时期新的理性启蒙相结合。
古希腊人认为世界是由四大元素构成的。四种基本元素分别是土、风（气）、火和水。（即使我是5岁的孩子，我也知道这样分类，但是我认为金属对我来说是特殊的第五元素）。但是我认为要理解炼金的“三要素理论”很困难。“三要素理论”认为，硫黄、水银和盐都不是普通的硫黄、水银和盐，而是哲学意义上的硫黄、水银和盐：水银可以让一种物质富有光泽，也可以使一种物质变得坚硬；硫黄可以使一种物质具有颜色和可燃性；盐可以让物质变得更加坚硬，而且还可以防火。
波义耳想用一种理性且能验证的理论来代替这些古老又充满神奇色彩的元素和理论，他给出了元素的第一个现代定义：
元素应当是某些没有任何其他物质参与构成的原始的简单的物质，是化合物的成分，元素就溶化在其中。
但是由于波义耳对于其定义的元素并没有给出例证，也没能演示出这些元素的“非混合性”，所以大家认为他对元素的概念太抽象了，难以接受。
尽管我认为《怀疑派化学家》这本书的可读性不强，但是却被波义耳1660年出版的《新实验》一书所鼓舞。在书中波义耳使用大家非常喜欢的生动描写以及大量的细节介绍他用“抽气机”（抽气机是他的助理罗伯特·虎克发明的）做的40多个实验。利用这台抽气机，波义耳可以从密闭的容器中抽出很多的空气。通过这些实验，波义耳证明空气是一种既具有物理特性又具有化学特性的物质，空气可以被压缩，也可以被稀释，甚至还可以被称量。波义耳的实验有力地反驳了过去关于空气是来自天上、虚无缥渺、无所不在的稀薄介质的古老说法。
波义耳从密封容器里抽取空气的时候，密封容器里有一支点燃的蜡烛或者一块燃烧着的煤炭。当空气变得稀薄的时候，他发现蜡烛熄灭了，煤炭也停止了燃烧；再将空气灌进去的时候，煤炭还会再次燃烧，由此证明燃烧是需要空气的。波义耳还发现，当空气减少的时候，很多放在封闭容器里的动物，比如虫、鸟或者老鼠，都会挣扎，甚至死亡，但是当管子???再度灌入空气的时候，它们又会恢复过来。燃烧和呼吸的相似让波义耳感到很吃惊。
他还研究在真空中能不能听到铃声（听不到），磁铁在真空中有没有磁性（有），昆虫能不能在真空中飞舞（这个他不能判断，因为当气压降低时，昆虫会到处乱转），他还研究空气稀薄对萤火虫发光的影响（此时它们的光不是很亮）。
我很喜欢阅读对这些实验的描述，并且自己试着做做看。我喜欢整本书轻快的文风，这与《怀疑派化学家》里的哲学式对话迥然不同。事实上，波义耳本人并非不知道这一点，他说：“对于那些看似荒谬的实验没有采取任何行动，我看不起这种行为。即使最可笑的实验也有值得研究的地方，我认为孩子的游戏有时很值得哲学家们研究。”
波义耳的个性也深深地吸引了我，此外，他广泛的爱好、他对奇闻趣事的喜爱以及他幽默的语言对我来说也具有很大的吸引力。（他曾说他愿意为光辉的事业而工作，而不想为唯利是图之事尽力。）尽管我和波义耳相隔三个世纪，我还是很崇拜他。
安托万·拉瓦锡被认为是现代化学之父，他比波义耳晚出生100年。安托万·拉瓦锡出生之前，化学知识和理论已经有了相当的积累和发展。炼金术士传下很多的化学知识，他们懂得蒸馏、结晶以及其他许多化学过程。药剂师也会传授化学知识，当然，早期的冶金者和矿工也功不可没。
尽管已经实验了很多种化学反应，但是对于这些反应还没有系统的研究，像是重量的测量等。水和其他很多种物质的成分都不知道。矿石和盐是根据其晶体形状或者其他的物理特性，而不是根据它们的组成成分而分类的。此外，元素或者是化合物也没有明确的概念。
此外，对于化学现象的解释还没有一个整体的理论框架。只有神秘的“燃素说”，人们认为可以用它来解释所有的物质转化。燃素是热的要素。金属易燃，据说是因为它们含有燃素。当金属燃烧的时候，燃素就会释放出来。矿石以煤炭熔炼的时候，煤炭就会贡献出自己的燃素，并可以再造金属。因此，金属就像是矿灰和燃素的化合物。每一化学过程，不仅包括熔化和煅烧，还包括酸碱反应以及盐类的形成，都是因为燃素的增加或减少引起的。
事实上燃素是看不见的，不能被装在瓶里，也不能演示和被称量，但是它与电（电是18世纪又一重要的神奇力量和魔力的来源）一样令人们神往，难道不是吗？燃素具有一种自然的、诗韵般的神奇吸引力，火因而像物质，又像幽灵。虽然根植于形而上学的理论，但燃素说是第一种明确的化学理论（与波义耳在17世纪60年代提出的微粒说相对而言）。燃素说试图解释化学性质和反应，这就是一种化学原理。
正是在这样一个形而上学理论与诗情画意交织的年代，拉瓦锡在18世纪70年代长大成人。他非常聪明，极其擅长分析事物和寻找逻辑，属于启蒙之子同时最景仰百科全书派的学者。拉瓦锡25岁的时候，已经做了很多先驱的地质学研究，同时也表现出极高的化学才华和论战技巧（他曾经写过一篇关于城市夜间照明的文章，获得过皇家科学院的论文奖；他还写过与巴黎灰泥相关的文章），并且他还被选为皇家科学院院士。对于燃素说，他倾尽其智力与才华攻击。对他来说，燃素说这一理论是形而上学的、不重要的、不实在的。在做关于燃烧的定量实验时，他立即发现了这一问题。物质燃烧的时候，重量真的会减少吗？从一般经验看，似乎是如此。在燃烧的过程中，蜡烛会越燃越短，有机物会烧成灰并且皱缩，硫和煤炭会燃烧殆尽，但是这些现象在金属燃烧时好像不会发生。
1772年，拉瓦锡阅读了格顿·德莫尔沃所写的实验报告。在实验中德莫尔沃证实了金属在空气中煅烧的时候，重量不会减少反而会增加。那么，用燃素说如何来解释这一现象呢？拉瓦锡发现格顿·德莫尔沃的解释很荒唐--燃素很轻并且能使含有燃素的金属飘起来，燃烧后，燃素跑掉了，所以金属变重了。但是尽管如此，德莫尔沃的实验结果还是让拉瓦锡感到无比的振奋。就像牛顿的苹果一样，这是一个事实、一种现象，金属燃烧后重量不减反增，拉瓦锡坚信它需要一种新理论来解释。
拉瓦锡这样写道：“似乎眼前的工作要掀起一场科学的革命，我感觉到我一直所做实验……好像是一条链锁上的碎片。”他感觉应该“为了能够不断延续这链锁……做很多的实验”来使这个链条的各个部分连接到一起，建构出一种理论。
将这一伟大的想法写在了实验笔记里后，拉瓦锡便开始了他的系统实验。他重做了很多前人的实验，但是这一次，他使用的是一个封闭的器具，并且在反应前后，他都用做精密测量的天平很小心地称量每一样东西。这一程序被波义耳甚至与拉瓦锡同时代的最严谨的化学家们忽略。他在一个封闭的曲颈瓶中把铅和锡加热，直至它们化为灰烬。精密测量后，他发现在反应过程中，这种反应物的重量既没有增加也没有减少。当将反应物暴露于空气中时，他发现灰烬的重量增加了，并且增加的重量与金属在空气中燃烧时增加的重量一样。拉瓦锡认为这种增加是空气或者空气中的一部分与铅、锡反应的结果。
1774年夏天，英国的普利斯特列发现：当加热红色的水银“矿灰”（即氧化汞）时，会产生一种气体。让他吃惊的是，这种气体好像比普通的空气更清新更纯粹。他写道：
当一支蜡烛在这种气体中燃烧的时候，其火焰大得让人吃惊。一小块烧得火红的木头放进去，会发出“劈啪”声，并且其燃烧速度非常快，会发出耀眼的白光，并向四面八方迸出火星。
狂喜的普利斯特列继续深入研究这一现象。他还发现老鼠在这种气体中要比在普通空气中多活四五倍。由此确信这种气体无毒。他也试着去闻闻：
这种气体和普通的空气没有什么区别，但是让我好奇的是，闻过此种气体后，我感觉非常轻快和舒适。谁说得准呢，这种纯净的空气很可能会成为一种奢侈的时尚用品。只是到目前为止，只有我和两只老鼠有幸闻到过这种气体。
1774年10月，普利斯特列去了巴黎，并在巴黎向拉瓦锡提到了他的新发现--“脱燃素空气”。拉瓦锡是个聪明人，他发现了普利斯特列没有观察到的盲点。让拉瓦锡苦思已久的就是：在燃烧中究竟发生了什么。普里斯特列的新发现给他提供了一个重要的线索，他又重做了普利斯特列的实验，并将实验量化和优化。他现在明白了，燃烧是一个不涉及物质(燃素)减少的过程，而是燃烧的东西与部分空气的结合。这种气体，后来被他命名为氧气。
拉瓦锡证明燃烧是一种化学反应--现在被称为氧化--具有更大的意义。但对他来说，燃烧只是他曾经设想过的化学革命的一个片段。在密封的曲颈瓶中煅烧金属，重量不会因火粒子而增加，也不会因为燃素的消失而减轻。他的实验还说明在这种过程中没有创造也没有消减。这种守恒的原理不仅适用于所有的产物和反应物，还适用于其中的每一种元素。比如，当人们用酵母和水在一个密闭的试管里将糖发酵的时候，就能产生酒精。这就像他的一次实验结果表明的那样，碳、氢和氧的质量总是一样的。或许这些物质进行了重新组合，但是它们的质量没有发生变化。
