《人類科學(xué)技術(shù)史-151》中國古代的煉丹術(shù)與化學(xué)

中國古代的煉丹術(shù)與化學(xué)
1.煉丹術(shù)與化學(xué)

中國煉丹術(shù)源遠流長，持續(xù)了2000余年。雖然說是興起于秦漢之際，但早在原始社會時期就已形成萬物有靈和萬物由神主宰的觀念，這無疑是它的先聲。隨著醫(yī)學(xué)的進步，到春秋戰(zhàn)國時期，長生不老的思想盛極一時，并把希望寄托在仙藥、神靈的身上，于是神仙之說大興，尋藥、求仙活動也蓬勃發(fā)展起來，尤其是北方的燕、齊，南方的楚國，廣泛流傳著關(guān)于神仙和不死仙藥的傳說。在這種背景下，作為原始宗教迷信的信徒及執(zhí)行者的巫人逐漸變成方士，專門從事求仙及尋藥活動，成為神仙說和不死奇藥說的鼓吹者和編造者。秦統(tǒng)一中國后，秦始皇一心欲求長生不老之藥，遂大肆搜求，海內(nèi)游遍不遇，海上尋仙又受挫，在這種情況下，一些方士便鼓吹黃金、白玉、云母為仙物，食后可不老，并開始制造丹砂，從此便揭開了中國煉金術(shù)的序幕。煉丹術(shù)的出現(xiàn)在客觀上為化學(xué)的發(fā)展積累了一些知識。公元前2世紀的《淮南萬畢術(shù)》中就載有"朱沙為澒(gong汞）"即從硫化汞中提取汞的化學(xué)知識。

應(yīng)該說，中國煉金術(shù)正式起源于西漢初年，到漢武帝(公元前140年-前88年）時，方士倍受尊重，民間形成了煉丹熱潮。自從東漢張道陵創(chuàng)立道教后，煉丹術(shù)便為道士們所掌握，并成為他們立教的基礎(chǔ)；他們傾心修煉，四處采藥，足跡遍及半個中國。

東漢初出現(xiàn)了《黃帝九鼎神丹經(jīng)》，記載了用丹砂、雄黃、黃丹等可煉制丹藥、以及九種神丹大藥的煉制方法。該書被認為是中國最早的丹書。公元2世紀，東漢魏伯陽(約公元100-170年，名翱，號伯陽，后人稱為云牙子，會稽上虞人。）曾著《周易參同契》，該書被稱為世界上現(xiàn)存最早的煉丹術(shù)專著。書名大意是周易、黃老、爐火三家理論參照而契合為一。全書共3卷，內(nèi)容大致是用《周易》爻象的神秘主義思想來論述煉丹、修仙的方法，在涉及物質(zhì)變化的理論中描述了汞有揮發(fā)性并能與硫化合；第一次記載了用兩種元素合成的化合物。描述了把紅色硫化汞加熱分解成水銀，將水銀和硫磺加熱，升華成紅色硫化汞，這是化學(xué)發(fā)展史上最早的人工合成化合物的方法。書中還記載了鉛丹(即四氧化三鉛）能被炭還原為鉛；提出了影響物質(zhì)起化學(xué)變化的配方比例的概念；這種概念雖然表述得不十分清楚，但在客觀上為化學(xué)的發(fā)展積累了知識。

到魏晉南北朝時期，中國的煉丹術(shù)已相當(dāng)成熟，一些醫(yī)學(xué)家和煉丹家對過去幾百年所積累的煉丹知識進行總結(jié)，從中吸收有益的東西，先后撰寫出了《太清丹經(jīng)》、《五靈丹經(jīng)》、《三皇內(nèi)文》、《岷山丹法》等200多種丹經(jīng)、道書，出現(xiàn)了一派繁榮的景象。

著名醫(yī)學(xué)家葛洪采眾家之長，寫成《抱樸子》一書，共20卷，論述了戰(zhàn)國以來的神仙家理論，并對煉丹術(shù)的指導(dǎo)思想、理論基礎(chǔ)，以及當(dāng)時煉丹術(shù)所取得的成果作了全面系統(tǒng)的總結(jié)，主張內(nèi)修與外養(yǎng)相輔相成，不能顧此失彼；提出要想不老如仙，必須既外服金液、還丹等神丹火藥，又要內(nèi)練自身，包括凝練精氣、保精守一、導(dǎo)引行氣、閉息歸真、調(diào)協(xié)陰陽、還精補腦、食飲有度、興居有節(jié)。外篇50卷為政論性部分，宣揚儒家思想，主張人人都能得道成仙，提出以神仙養(yǎng)生為內(nèi)，儒術(shù)應(yīng)世為外的政治主張。

由于葛洪的潛心研究，因而在煉丹術(shù)方面有很高的成就，當(dāng)時他已經(jīng)掌握諸如化合、分解、置換、升華等化學(xué)反應(yīng)方面的知識，葛洪發(fā)現(xiàn)了化學(xué)反應(yīng)的可逆性，他說："丹砂燒之成水銀，積變又還成砂"。他又說："鉛性白也，而赤之為丹(即四氧化三鉛）；丹性赤也，而白之為鉛"。這是化分與化合，氧化與還原的樸素的表述。這些成就，使其成為現(xiàn)代化學(xué)的先驅(qū)人物。而《抱樸子》一書也是現(xiàn)存的最完整、最系統(tǒng)、最嚴密的煉丹術(shù)專著。

中國煉丹術(shù)的發(fā)展，給中國古代化學(xué)的進步以極大的促進，主要表現(xiàn)在醫(yī)藥化學(xué)和黑火藥的出現(xiàn)等兩方面。煉丹術(shù)士們?yōu)楹笫懒粝铝讼喈?dāng)豐富的礦物性醫(yī)藥制劑的丹方和制藥方法，主要的有火法煉丹和水法煉丹。火法煉丹指不加水進行焙煉。大致工序為：煅(長時間高溫加熱）、煉(對干燥物繼續(xù)燒煉）、炙(溫火局部烘烤）、熔(高溫熔化）、抽(蒸餾、升華）。已使用了丹砂、鉛等礦物，已知汞、丹砂、黃丹(即四氧化三鉛）的制法。水法煉丹是利用物質(zhì)在液體溶液中的復(fù)雜反應(yīng)而制丹藥。工藝步驟是：化(加熱使物質(zhì)溶化）、淋(將固體溶解）、封(密封起來，埋于地下或長期置于黑暗處）、煮(放在水中加熱）、熬(長時間高溫加熱）、養(yǎng)(較低溫度加熱）、釀(置于含碳酸的容器中或陰暗潮濕處，令其變化）、點(用少量藥點化）、澆(冷卻）。可能還有過濾、結(jié)晶的過程。一般情況下是把藥物(醋、硝石、水銀）放入一耐腐的溶解槽中，能很容易溶解黃金等。有時還放入石膽(硫化銅）來催化丹砂(硫化汞）等溶解。正是掌握了這些知識，漢初出現(xiàn)了用鐵加入硫酸銅中加熱得銅的置換反應(yīng)。南北朝時的陶弘景發(fā)現(xiàn)將醋、堿性硫酸銅(或堿性碳酸銅）、涂鐵加熱可得到熟銅。這是世界上最早的膽水煉銅法，比歐洲早1000多年，為后來膽水煉銅法奠定了基礎(chǔ)，是化學(xué)史上的一大貢獻。

煉丹術(shù)與醫(yī)學(xué)無嚴格界線，煉丹家在當(dāng)時幾乎都是醫(yī)學(xué)家，可以這么說，中國明代以前醫(yī)藥化學(xué)的成熟主要是從煉丹家的活動中取得，而見于煉丹家著作中的礦物藥劑的丹方，主要在后來的醫(yī)療實踐中得到檢驗與發(fā)揚光大。

而煉丹家們在醫(yī)藥化學(xué)方面的成就主要集中在汞化學(xué)、鉛化學(xué)與砷化學(xué)方面。在汞化學(xué)中，水銀的升煉有著重要的意義。最先人們利用的可能是天然水銀。春秋戰(zhàn)國時，開始用低溫焙燒法從丹砂中燒煉水銀，其反應(yīng)如下：HgS＋O2＝Hg＋SO2↑

東漢以后，出現(xiàn)了在密閉系統(tǒng)中加熱分解丹砂。冷凝水銀的生產(chǎn)方法是采用下火上凝的方式，但生產(chǎn)效率低。當(dāng)時煉丹士們已知在空氣中加熱水銀，會變成紅色氧化汞(稱作神丹，為"還丹"之一），以及"黃芽"(可能是硫磺）與水銀化合成黑色硫化汞(稱為"青砂頭")，并逐步探索制取"靈砂"，成為中國古代汞化學(xué)中的最大成就。東漢時煉丹家們將水銀、硫黃、鹽放在一起升煉，得到了甘汞(Hg2Cl2），東晉時，煉丹家又在升煉水銀、硫黃、鹽、硝石過程中得到了升汞(HgC12)，成為兩種重要的藥物。另外，汞化學(xué)還包括鎏金術(shù)。因水銀可與金、銀、鉛、錫等形成汞齊，而由汞齊又可提出金、銀來。

在鉛化學(xué)中，人們最早知道了鉛粉(即胡粉、堿式硫酸鉛），并用作化妝粉、顏料、琉璃釉料。鉛粉很容易在加熱中生成黃色氧化鉛(即黃丹，又稱玄黃），再進一步焙燒，可生成四氧化三鉛(即鉛丹）。東漢時人們用吹灰法提煉金銀中發(fā)現(xiàn)了黃丹的制法。

含砷礦物如雄黃、雌黃、礜石、砒黃、石等也是煉丹家們常用之物。葛洪在《抱樸子》卷11《仙藥》中曾指出：將雄黃、豬大腸、少量硝石三物合煉。即可得到單質(zhì)砷，這應(yīng)是中國古代砷化學(xué)的最大成就。

煉丹家在長期煉丹活動中，不斷接觸并使用硝石、硫磺與木炭。用這三種物質(zhì)則能制成火藥。早在公元前3世紀至前1世紀的秦漢時期，當(dāng)煉丹術(shù)從開始走向興盛之際，人們已掌握了硝石的一些性能。東漢時成書的《神農(nóng)本草經(jīng)》中就有熔煉硝石能得膏泥的記載。早期的術(shù)士們曾把五金、八石、三黃(硫黃、雄黃、雌黃）、汞、硝石、炭、松脂以及多種草術(shù)藥品混合共煉。以求制成"金銀"和長生不老藥。用硝石與三黃、炭、松脂共煉時，則極易燃燒、爆炸。這種現(xiàn)象孕育了火藥的發(fā)明。著名煉丹家葛洪在公元300年左右，曾將硝石、硫和含炭物混合起來，就已接近原始火藥。雖然他們沒有給火藥定義，但這與民間流傳的"一硝、二磺、二木炭"的火藥簡易配方是一致的，其化學(xué)反應(yīng)與現(xiàn)代的簡易配方與反應(yīng)式"2KNO3＋3C＋S＝N2↑＋3CO2↑＋K2S＋169千卡"很相似。所以可以說他們已經(jīng)制成了黑火藥。

到了公元650年左右唐代的名醫(yī)孫思邈在他的著作《丹經(jīng)》一書中，提出了火藥的一種配方，將硫磺、硝末、木炭制成一種可燃燒的粉，用來發(fā)火煉丹。在古籍《諸家神品丹法》中已有記錄，這說明到了唐代，火藥的配制技術(shù)已經(jīng)提高、并走向成熟。至于火藥用于軍事上的最早記載其說不一，一說漢代已有填裝硝黃混合物的竹筒，已具有原始火器的雛形，而北魏酈道元(約公元460～527年）的《水經(jīng)注》記載：公元228年，諸葛亮率兵圍攻陳倉，魏明帝派將軍郝昭守城，"昭以火射連石拒之，亮不利而還"。而郝昭所用的火器則是魏明帝宮中的兵器制造師馬鈞所發(fā)明的。這應(yīng)是把火藥用于軍事上的最早記載。

煉金術(shù)從本質(zhì)上來講是不科學(xué)，反科學(xué)的。所煉之金丹不僅不能使人長壽成仙，反而會使人們命喪黃泉。但其理論上也存在著合理的部分。葛洪說："變化者，乃天地之自然，何嫌金銀不可以異物作乎。"正是這種具有樸素辯證法性質(zhì)的思想，促使煉丹家們作了大量的化學(xué)實驗活動，諸如蒸餾、升華、溶解等。并且從中發(fā)現(xiàn)了諸如化合與分解、酸與堿中和、氧化與還原及金屬置換等化學(xué)變化規(guī)律。同時，認識了許多元素和化合物，發(fā)明了許多化學(xué)實驗器具。所以恩格斯(1820年-1895年）把煉金術(shù)稱作是化學(xué)的"原始形式"。也正是這原始的形式為世界化學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了推動和促進作用。

7世紀，中國古代的煉丹術(shù)傳入阿拉伯，在12世紀時，阿拉伯的煉金術(shù)傳到歐洲，歐洲的煉金術(shù)從15世紀開始衰落，17世紀燃素說興起，煉金術(shù)徹底衰亡。但古代煉金術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展為近代化學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，則是世人所公認的。

2.殺蟲劑的發(fā)現(xiàn)與使用

殺蟲劑的發(fā)現(xiàn)與使用，在化學(xué)發(fā)展史上應(yīng)有一席之地。中國是世界上最早發(fā)明和使用殺蟲劑的國家之一。公元前2世紀時，《淮南萬畢術(shù)》中就明確記載："夜燒雄黃，水蟲成列。水蟲聞雄黃臭氣，皆趣(趨）火。"雄黃就是一種解毒殺蟲藥。始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》。漢魏醫(yī)家吳普稱："生山元陽，故日雄，是丹之雄，所以名雄黃也。"雄黃主含二硫化二砷，具有解毒殺蟲功能。雄黃遇熱分解，燃燒后就會產(chǎn)生三氧化二砷(砒霜）和二氧化硫，可直接殺滅蟲子。由此可見，中國古代的醫(yī)家不僅對雄黃的性味和功能有所了解，發(fā)現(xiàn)了雄黃這種殺蟲劑，而且也掌握了用燃燒加熱使其分解的使用方法，從而收到了"水蟲聞雄黃臭氣皆趣火"的殺蟲效果。漢代成書的《神農(nóng)本草經(jīng)》中，也有用硫化砷和汞等藥物殺滅寄生蟲的記載。《本經(jīng)》中認為硫化砷(含砷的結(jié)晶礦石雄黃）、辛、溫、有毒。"主寒熱、惡瘡、疽痔、死肌、殺百蟲、毒腫。"因此借其毒性以毒"殺百蟲"。汞是劇烈消毒物，用于殺蟲效果較好，但因當(dāng)時價格昂貴，因此使用并不普遍。

在歐洲，直到1763年才由瑞典人席勒制成殺蟲藥劑。比中國晚了近2000年。

值得一提的是，中國魏晉時期就已將殺蟲劑用于造紙和農(nóng)業(yè)防蟲方面。晉代人們就采用黃蘗汁浸漬麻紙，制成防蟲紙。黃蘗汁是用中藥黃連制成的，而且黃蘗堿是黃連的主要成份之一，具有較強的抗菌、殺蟲作用。在當(dāng)時，能發(fā)現(xiàn)和認識黃蘗堿的抗菌作用，并成功地應(yīng)用在造紙業(yè)上，說明當(dāng)時對黃蘗堿的殺蟲作用已有了深刻地了解，并掌握了這方面的加工制作技術(shù)。公元533至544年，著明農(nóng)學(xué)家賈思勰成書的《齊民要術(shù)》，也記載了利用艾蒿殺蟲、驅(qū)蟲的作法，并對麥種進行防蟲的方法。由此可見，中國古代，防蟲劑的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用的成果甚為豐碩。而這些成果又從另一個側(cè)面充分地說明了中國古代化學(xué)所取得的進步。