第103章 物理课题

沈飞在和王徵设计定型连弩这三个月里，蒋发也已经把师姐王薇招募了过来，沈飞也给了她部门福利和内功轻功，太极系传人内功都配《纯阳无极功》，轻功自然是云雁步。

当天晚上崇祯又来了，说了几件事情。首先是引导宋应星和薄珏两人进行了几种物理理论和实验研究，宋应星在《气论》里就提出“天地间，非形即气，非气即形”、“由气化而形、形复返于气”，这和嘉靖年间任过兵部尚书的王廷相提出的“气有聚散，无生灭”一致，都已经从理论上认识到了物质守恒原理，沈飞看过的几本现代编著的《明代哲学史》就作过这样的评价。但是这毕竟不是实验，只要经过实验验证，就能彻底认识到物质守恒原理，有了这个理论指导，后续的研究就能突飞猛进。

宋应星著作提到“水银一斤，加入石亭脂二斤，放在密封的罐中用火加热，三炷香之后，冷却打开，得到银朱十四两，次朱三两五钱，还有剩余石亭脂若干”，宋应星著作里，水银、朱砂、银朱都是同一种东西的不同形态，“凡朱砂、水银、银朱，原同一物，所以异名者，由精细老嫩而分也”，一斤十六两，加热后，分成银朱、次朱共十七两五钱，多出了一两五钱，崇祯提示宋应星把剩下的石亭脂也称量一下，看看石亭脂减少的分量，是不是正好就是银朱和次朱多出来的那一两五钱？

崇祯本来以为宋应星的实验已经只差这最后一步，只要验证了这一点，就能做成物质守恒原理的实验，可是宋应星却说他关于水银炼制银朱前后分量的变化，是从李时珍的《本草纲目》里抄来的，他自己没有做过实验。他回去以后，一定自己动手炼制，操作一下整个过程，看看前后分量变化怎么样。崇祯这才明白是怎么回事，李明珍也未必做过实验，《本草纲目》大概也是从道家炼丹的著作里抄过来的，不过让宋应星亲自从头到尾完整做一遍实验效果更好。

崇祯又提到了宋应星提出的“火质”假说，宋应星说这是自己的创见，以前从来没有人说过，薄珏听后也来了兴趣。宋应星说他认为可以燃烧的物体中都含“火质”，水火相吸，空气里往往含有水意和水神，火质不能自动离体，需要空气中的水神吸引才能引动而出。“火质”和“水神”一相遇，就会燃烧发出火焰，火质被空气中的水神源源不断吸引出来，又重新化为空气。

崇祯说他问宋应星说的“水神”的含义，宋应星解释是指水的神髓、水的精神，是指能与火质吸引结合的气。薄珏质疑说按这种说法，只要把可以燃烧的物体放在空气中，“火质”就能被空气中的“水神”吸引出来，就会自燃了，这不符合实际情况。

宋应星解释物体中都同时包含火质和水意，平时火质被水意包围在物体之中，不能与空气中的水神相遇。要使物质燃烧，需要有外加的火，将物体中的水意逼出来，使火质腾起，才能与空气中的水神相遇燃烧。这时撤出外加的火，火质也能继续被水神源源吸引出来变成气体，化入空气中。

薄珏这才比较认可宋应星的说法，也想到了例子，草木清叶可以绞出水来，再在太阳下晒干，水意极少之后就容易点燃。宋应星补充说不仅是这样，把木柴封闭在窑中煅烧，把水意逼掉，火质无法散逸，留在本体中就生成了木炭，木炭就是火的变体，非常便于燃烧。

薄珏也点头说到现在各处烧煤很多，也有把煤封闭在炉窑中煅烧形成焦炭，焦炭无论日常使用还是冶炼金属，效果都远远好过煤。而且也能解释风助火力，烧木柴烧煤炭时，用鼓风器具不断把空气送进炉中，就能燃烧更旺。应该也是送入空气越多，空气里水神和火质接触更多，就是吸引更多火质腾出在空气中。

崇祯对沈飞说这个火质说比斯塔尔类似的燃素说早七十多年，更进一步，就是通向正确答案氧化了，就提示两那应该有纯粹的火质，只要放在空气中就可以燃烧。宋应星说晚上坟墓中的鬼火大概就是尸骨时间长了以后形成了纯粹的火质，和空气中的水神相遇就燃烧放光，只是没有人能把形成鬼火的火质隔绝空气收储起来。

善于做实验的薄珏提出按宋应星的说法，只要不断加热木炭，总可以把其中的水意逼尽，剩下的纯粹的火质就可以燃烧，为什么没人能用这个方法制取火质？宋应星也有些疑难，说或许是木炭重浊，还有其他杂质，隔绝了火质和空气中的水神相遇。或者把木炭碾成粉末，扬在空中就容易起火了。

薄珏对宋应星的这种猜测并不满意，又问宋应星火质有没有重量？宋应星说应该有，木柴燃烧以后，火质腾逸在空中，剩下的灰烬比木柴轻地多，应该就是去掉火质以后，物质变轻的原因。薄珏还不满意，说只是木柴燃烧还不足以证明。其他物品燃烧以后，是不是都会变轻？这个问题宋应星就没有把握了，迟疑之后说这个要等他再做实验。

薄珏又问宋应性，物品燃烧是加热以后，火质从物品转移到空气中，那加热空气，逼出空气中的水意水神，空气中能不能剩下纯粹的火质？宋应星对刨根问底的薄珏有些头疼，说空气中水神已经和火质结合，怎么还能分离？薄珏追问那物体中火质和水神怎么能加热后分离？宋应星说物体中只有水意没有水神。

薄珏说水意和水神不同，那能不能从空气中提炼出纯粹的水神？宋应星说空气无形无色，水神混在其中，怎么能提炼？即便提炼出来，又怎么能区分？薄珏说提炼确实棘手，但是区分的办法确实有，水神能助燃，可以用烛火测试，只要提炼出来的气能使火烛剧烈燃烧，那多半就含水神。如果把烛火放进去不能燃烧，那就是不含水神。

宋应星说即便真的分离，分别收集含有水神的气和不含有水神的气，密封在泥罐中，放入烛火也看不见有没有燃烧。薄珏说只要用玻璃做成密封瓶罐就能看见，何况就算看不见，烛火放进去以后燃烧过还是马上熄灭，把蜡烛取出来就能看出来。

崇祯看他们一问一答说的越来越深入了，觉得这种方法不错，把爱好研究格物的学者聚在一起问答讨论，能极大加速学科进展，本来宋应星只是提出火质和空气里的水神假说，在薄珏的步步追问下，就逼得宋应星去做实验验证了。

而且《气论》里“水尘三章”宋应星已经意识到了氧气，引导他认识这一点，就能从火质说直接进阶到氧化说，彻底解决燃烧原因的问题，就叫停了两个人的讨论，让他们做实验以后再交流。崇祯又提到宋应星《气论》的《水尘三章》里提到的“水死”、“气死”现象，让他详细说一下。

宋应星说鱼在水中，也需要水和空气相通，水中的鱼才能活。他在《气论》中提出一个实验，如果以器皿装上水和鱼，把器皿密封起来，过几个小时打开，水中的鱼已经死了。说明水不与空气接触就是水死，水死以后，其中的鱼也会死。

崇祯说起宋应星的原话“鱼育于水，必借透尘中的气而后生。水一息不通尘，谓之水死，而鱼随之”，问宋应星这里说的“尘”究竟是什么？是不是灰尘？崇祯知道这里的尘就是氧气，提问激发宋应星进行更深入的思考。

宋应星说这尘不是灰尘，是空气中的微粒，肉眼难以看见，他称为“元气自有之尘”，他猜测空气中如果有这个“元气自有之尘”，那就是活气，人呼吸活气才能活。水与这“元气自有之尘”接触，水才是活水，鱼才能在其中存活。如果空气中“元气自有之尘”耗尽就必死无疑，鱼、鸡鸭猫狗，乃至人都是这样。他猜测空气中肯定有“元气自有之尘”，通入水中，可以使鱼活，流动在空气中，可以使人活，是活物片刻离不开的。

崇祯确定宋应星说的“元气自有之尘”概念就是氧气，进一步引导问宋应星说的“元气自有之尘”能不能从空气中提取出来？宋应星说“元气自有之尘”与灰尘不同，不过人也可以看见。

薄珏来了兴趣，问人真的能看到“元气自有之尘”？宋应星说阳光照窗户时，人看阳光，可以看到微小尘埃悬浮空中，扇子扇风，别人以为里面是灰尘，他认为也是“元气自有之尘”，薄珏的神情对这种说法是怀疑的。

崇祯也明白宋应星虽然通过观察猜想到了空气中存在氧气，但是对氧气的具体表现形式认识还是并不准确，其实宋应星离发现氧气不远了，只要启发他“元气自有之尘”就是他前面说能引起物体燃烧释放火质的“水神”，不仅能让动物呼吸生存，也能维持燃烧，就离发现氧气只隔一层纸了。

崇祯单刀直入，问宋应星有没有想过“元气自有之尘”和他前面说的空气中吸引火质的“水神”有什么关系？宋应星表示这倒是没有。薄珏倒是对崇祯的说法产生了兴趣，建议宋应星可以做一个实验，把一个活物放进一个密封器皿中，等活物死去，想必这密封容器里的“元气自有之尘”已经耗尽，再把一个烛火放进容器里，看能不能燃烧。要是能燃烧，说明“元气自有之尘”和水神无关，如果不能燃烧，说明“元气自有之尘”和水神有关。

崇祯说也可以反过来，先在一个密封器皿中燃烧火烛，等熄灭以后，再放入活物，看能不能呼吸生存。宋应星说这实验难做，密封器皿活物死去后怎么放入火烛？要是临时打开，就不是密封了。

薄珏说这个容易，可以在器皿里设一个小隔间，用一层可以打开的隔板封住。主器皿密封，小隔间用窗口打开。活物放在主器皿中，火烛放在隔间中。等主器里的活物闷死，再把有火烛的隔间的窗口封闭，等火焰微弱到即将熄灭时，把隔间和主器之前的隔板打开，观察火烛是不是熄灭？

反过来实验也是这样，等主器里火烛熄灭后，把一只小老鼠放在隔间中，可以先灌满水。小老鼠被水淹没的一刹那还不至于死，把隔板打开，小老鼠就会逃进主器中，就可以观察小老鼠会不会闷死？薄珏说出了实验方案，并且强调器皿最好用透明玻璃做成，更加方便观察。宋应星对巧妙的实验设想也大为赞叹，表示这样实验确实可行。

崇祯交代薄珏在玻璃制作上多下些功夫，不仅可以制作望远镜透光玻璃，也可以制作各种形状的实验器皿，薄珏表示制作玻璃器皿比制作琉璃镜容易得多。