第21章　炼金术装置

2025年09月26日

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第21章　炼金术装置

E.J.霍姆亚德（E.J.HOLMYARD）

可以大致给炼金术（alchemy，源自阿拉伯语al-kīmīa）下这样一个定义——为了无限延长生命而把贱金属转变为黄金及制备长生不老药的一种技艺。它包含两方面的内容，一方面是臆测性思考的神秘而又非常复杂的学问，另一方面是一门运用化学、冶金学操作的实用技术。炼金术的理论与我们关系不大，与其后的化学理论也几乎没有联系。不过，炼金术实践是应用化学和化学技术的直系祖先，虽然其他各种技术也在建立近代纯科学和应用科学的过程中有所贡献。

炼金术理论的起源目前还不清楚，它可能独立地起源于不止一种早期文明。在西方，它的起源确实得益于亚里士多德的物质属性的观点及毕达哥拉斯学派关于数的理论［1］，但大量材料证明炼金术理论的基本思想源于古波斯帝国，其领土包括美索不达米亚、小亚细亚、叙利亚和埃及。福布斯（Forbes）认为，炼金术的兴起有3个思想来源：（a）古代近东的哲学和技术；（b）伊朗和印度文明的哲学信条；（c）希腊的哲学与科学［2］。

炼金术士们坚信，贱金属——例如铜、铅、锡和铁——作为一种单一的金属物质是不纯和不成熟的，当它处于纯的和成熟的状态时就表现为黄金。他们由此得出结论，如果一种贱金属能被提纯或使其成熟，它就可以变成黄金。讲究实用的炼金术士们把主要努力放在了这种转变上，注重理论的炼金术士们则在接受这种转变观念的基础上，编制了一些缺乏事实根据的假设去解释它，甚至走得更远，在对金属质变作了一番推论后，把它与人性及人与上帝的关系联系到一起来。这种延伸通常会走到占星术和巫术的边缘，例如幻方差不多就是建立在金丹理论的基础上的。然而，泰勒（Sherwood Taylor）指出，炼金术士们通常避免像黑巫那样陷入恶魔符咒的泥潭，会把自己局限在自然巫术的范围，或是探求幻想中的物体之间隐藏着的关系［3］。强烈的宗教神秘主义色彩贯穿于整个注重理论的炼金术中，所有的炼金术知识意味着“关于宇宙总体的更深层的知识”，以及“有助于理解造物规则和可能战胜自然的另一种秘诀”［4］。

无论对金属还是对人来说，实用的炼金术过程却包括两类事实，分别是寻求长生不老药和人造黄金。很明显，它根本没能成功，实验的结果逐渐被吸收进与医学相关的化学（iatrochemistry），发现和改进了很多重要的药物。设计用来引起物质转变的冶金操作历史比较悠久，试验中经常发现合金或类似黄金的东西。对于炼金术士来说，成功不但始终有希望，而且经常存有可能，而不是几乎不会降临。一条总的原则是，当一种物质加入或是溅射到一块预备好的贱金属上面，将会发生预想中的转变。这种称为点金石（lapis philosophorum）或哲人石（philosophers'stone）的物质，被认为是一种红色长生不老药，具有一种把几百倍或几千倍于自身重量的铜、锡、铅或水银变成“比金矿还纯”的纯金的能力，劣等的“点金石”——一种白色的长生不老药——则仅能把贱金属转变为完美程度次于黄金的银。对这种臆想中的催化剂最夸张的观点，来自一位认为大海是由水银组成的炼金术士，他夸耀自己能实现这种转变——“如果大海是由水银组成的，我能把它变成黄金”。比寻求长生不老药更没有意义的是对于一种“宇宙溶剂”（万能溶剂）的追求，直到就连稍有常识的人都会对如何保存这种物质提出诘问时，这种追求才告终止。

关于炼金术的最早论述来自希腊化的埃及地区[1]，其中最古老的也许是《物质和神奇的东西》（Physika kai Mystika）。这本书的作者德谟克里托斯（Demokritos）可能生活在2世纪，不要跟阿夫季拉的著名哲学家德谟克里特（Demokritos of Abdera，卒于公元前376年）相混。潘诺普列斯的苏西莫斯（约300年）搜集了大量的炼金术材料，他本人也写过关于炼金术的著作。他对在他之前的有关炼金术的著作进行评论，后来被希腊人和埃及人——例如奥林匹德罗斯（Olympiodorus，约425年）——汇编成册。这些著作中有一部分被翻译成法语，由贝特洛（Berthelot）在他的《古代炼金术大集》（Collection des anciens alchimistes grecs，1887—1888）一书中收录出版。

我们可以假设炼金术士们对于他们当时的金属熔炼（第2章、第13章）、玻璃制造工艺（第9章）、印染（边码364—369）及其他类似的技术都很熟悉，这种假设也确实为文学作品所证实。

在早期的希腊著作中，我们首先看到的是专为炼金术目的设计的仪器设备，其中有代表性的是蒸馏器和一种叫作蒸馏皿（kerotakis，边码734）的分馏装置。图660是几种当时所使用的蒸馏装置，根据巴黎的国家图书馆（Bibliothèque Nationale，Paris）所存手稿重绘，图中有细颈瓶、蒸馏器、冷凝器、接受器、熔炉、沙浴器或水浴器、三脚架和蒸馏皿。

有一种蒸馏器带有能被加热的容器[2]，容器的顶部带有排水管，这种头部被称为蒸馏头（ambix）。但是，蒸馏头后来常被用于指整个蒸馏器，经由阿拉伯语al-anbīq，形成了我们现在所用的词汇“蒸馏器”（alembic）。某些蒸馏头有3个喷嘴（图661），被称作三臂蒸馏器，发明者是一位女犹太炼金术士马雷（Mary the Jewess），传说中她是摩西（Moses）的姐姐，名字叫作米丽娅姆。经苏西莫斯引证，马雷的著作中给出了一些制作三臂蒸馏器的要点，例如应制作3根铜管或青铜管，每根长1.5肘尺，管壁比糖果店里用的煎盘稍厚，每根管的末端应做得与接受瓶颈尺寸相符，另一端与铜或青铜的蒸馏头焊接在一起，蒸馏头应接在盛有被加热物质的陶器上，连接处用糨糊密封，在排水管与接受器之间也是如此。

图660　希腊炼金术的装置图。

有蒸馏皿、蒸馏器、烧瓶、水浴装置、沙浴装置。

图661　（A）架在加热器上的三臂蒸馏器；（B）这种蒸馏装置的复制品。

后来，一种叫“智土”（clay of wisdom）的密封材料得到广泛推崇。依据其中一种制法，它由三分之二除去了碎石的黏土和三分之一干粪及碎毛状物组成。软木塞和橡胶管仍然是遥远未来的事情。

犹太人马雷还被认为是重要的化学仪器——水浴器的发明人，并且还是蒸馏皿的发明人。在希腊的有关炼金著作中，对蒸馏皿有广泛的描述。当时，绘画通常采用蜡画法，即把颜料混合在熔融的蜡中——通常用蜂蜡，并用刷子刷到画架上。蒸馏皿是一种金属的盘子或调色板，通常呈三角形，被画家们支放在一个小炭炉上，以便使颜料保持液态。在炼金操作中，蒸馏皿被放在一个底端密封的圆筒形容器里，内盛水银、硫磺或其他通过加热将完全或部分气化的物质，在蒸馏皿[3]上面放置要用蒸气处理的金属（一般做成箔或粉）；仪器的上部用一个半球形的盖封住（图662）。加热过程中，易挥发物产生蒸气，其中一部分沁入金属，其余部分在仪器的顶部冷凝后流回底部。实际上，这种回流在在加热过程中持续进行。根据使用的金属和蒸气的不同，生成物的性质也不同。如果蒸馏皿上放的是铅和铜，用硫来产生蒸气，则会产生一种黑色物质，得到炼金术士们的高度注意。他们假定黑色物质或变黑的过程（melanosis）代表了转变的第一阶段，进而在理论上认为，其后分别变白（leukosis）或产生白色物质、变黄（xanthosis）或产生黄色物质，有时还会出现更进一步的变紫（iosis）或产生紫色物质。

图662　蒸馏皿或者分馏装置。

（A）希腊著作中所示；（B）泰勒推测的复原。

希腊的炼金术士们共提到了大约80种不同类型的仪器装置，包括“熔炉、灯、水浴器、灰浴器、媒剂床、反射炉、煅烧锅、坩埚、盘、烧杯、广口瓶、细颈瓶、管形瓶、杵和臼、过滤器、滤网、长柄勺子、搅拌棒、蒸馏器和升华器。据称，“在他们的工作中，所有这些都作为实验室器具首次出现，这些器具经适当改进后直到今天仍在使用”［5］。

400—700年间炼金术的命运，我们知之很少，没有理由推测在此之间出现过惊人的变化。随着伊斯兰教的出现，炼金术获得了很大的发展动力，同时开始有了更为理性的前景。632年，先知（The Prophet）去世。此后的一个世纪内，他的信徒们攻占了波斯、小亚细亚、叙利亚、巴勒斯坦、埃及和整个北非沿岸、直布罗陀海峡和西班牙。直到732年，铁锤查理在普瓦捷打败了他们，才阻止了这种西进势头。令人惊奇的是，伊斯兰教徒们很快就表现出了渴求知识的热情，并且在古希腊的知识中心里得到完全释放。在诃伦（Hārūn al-Rashīd）和马蒙（Al-Ma'mūn，8—9世纪）等人的统治下，大量的研究院和天文台建立起来，希腊有关哲学、天文学、数学、医学和其他科学的主要著作被翻译成阿拉伯语（主要由说古叙利亚语的基督教徒完成）。不久，伊斯兰世界就产生了自己的学者。

炼金术很快就成了穆斯林们热衷研究的学问，同时也得到了当权者的庇护。大约700年时，开始出现炼金术的阿拉伯著作。关于炼金术的信息主要来自亚历山大的希腊化埃及的炼金术士，也来自叙利亚哈兰的塞比教徒［6］。哈兰（Harran）已被毁坏了很长时间，它在阿基米德时期（约公元前650—前330）是一座世界性的都市，波斯、叙利亚和希腊的自然哲学在这里开始融合。在几个世纪里，这种融合的知识体系都保持着哈兰的印记。到了早期伊斯兰时代，这座城市吸纳知识的广阔胸怀仍然极负盛名。虽然我们对炼金术理论与实践之间的差异所知甚少，但炼金术应该在哈兰知识界中占有一席之地。至少可以肯定，哈兰拥有相当多的高超的冶金技工，广泛地进行贵金属、硫磺、硼砂、雄黄和其他炼金术中常用物质的交易。

亚历山大城的和哈兰的炼金术原理有许多相似之处，前者很大程度上来自后者，苏西莫斯就引用了一位哈兰学者的理论。因此，穆斯林应该从两个来源获得了同样的关于金属转变的思想。

第一本伊斯兰炼金术著作出自贾比尔·伊本·哈（Jābir ibn Hayyān）之手，他大概生活在8世纪，好像一直是哈里发哈伦的宫廷炼金术士。他的名字被西洋化为盖博，备受整个欧洲炼金术界的推崇。大量阿拉伯语炼金术著作被归到贾比尔名下，其中大部分很可能是他的原著的修订和扩充，这些著作表明作者有着广泛的化学和冶金方面的实践知识。特别有意义的是，《释书》（The Book of Explanation）中最早出现了对硫—汞金属构成理论的清晰论述：

从本质上来说，所有的金属都是由与硫化合并结晶的水银构成的……金属的不同仅仅是因为（硫与水银）质量的不同，质量的不同又是由于硫的种类的不同，硫的种类的不同又是土壤的不同及吸收太阳热量的不同造成的。

这种理论以某种形式渗透到炼金术中，在几个世纪的时间里，帮助解释了许多人们希冀着带来转变的工艺过程，最后它演变成了燃烧的燃素理论。燃素理论被拉瓦锡（Lavoisier，1743—1794）推翻，则标志着近代化学黎明的到来。

从贾比尔的著作中，可以归纳出一个穆斯林工人使用的炼金术装置清单，不过我们不必这样做，因为稍后一位名叫拉兹（Rhazes）或拉齐（Rāzī）的作者列出了这些设备的目录。阿布·贝克尔·穆罕默德·伊本·扎卡里亚·阿拉齐（Abū Bakr Muhammad ibn Zakariyya al-Rāzī，866—925）是波斯一位著名的医生，人们都称他拉伊（Ray）。作为“中世纪最伟大的伊斯兰临床医生”，他在他的家乡拉伊（即古代的拉盖）和巴格达的大医院里讲授医学并行医，把“广博的学识”和“真正的希波克拉底智慧”结合了起来。他的兴趣不仅包括医学，而且包括炼金术，在使两者合理化方面作出了很大贡献。据阿勒比鲁尼（Al-Bīrūnī，973—1048）所说，拉齐写了21本关于炼金术的书。遗憾的是，这些书都没能流传下来，但一本叫《秘密中的秘密》（The Book of the Secret of Secrets）的书列出了炼金术士们在实验室中所需的化学药品及仪器［7］。从这本书及其他当时的资料中得知，与以前相比，拉齐把更多的机制和规则引入了炼金术，尽管所使用的方法及材料没有多大的提高。

拉齐的工作程序很有条理，从他对物质材料的分类可见一斑。他把物质材料分为动物、植物和矿物，又更进一步把矿物细分为精神、肉体、石头、硫酸盐、硼砂和泻盐。精神有4种，即两种不易燃烧的挥发物（水银和氯化铵）与两种易燃挥发物（硫和砷，即雄黄和雌黄）。肉体是当时已知的物质，石头则包括诸如黄铁矿、孔雀石、天青石、石膏、赤铁矿、绿松石、方铅矿、辉锑矿还有玻璃等物质。5种硫酸盐没有明确的说明，但包括硫酸亚铁，可能还有明矾。泡碱（碳酸氢三钠）包括在硼砂中，泻盐包括普通的盐、石盐、熟石灰和不纯的碳酸钠和碳酸钾。虽然这种方法在许多方面还不完善（这很大程度上是由于缺乏令人满意的提纯方法和分析方法），但它是建立在物质性质基础上的可行办法，因而是向正确的方向迈出了一大步。随着更多物质的发现和认识，这一分类体系逐渐扩充，但直到18世纪后期仍没有本质的改进。

除了上面提到的自然物质，当时还认识到了很多衍生物质，包括朱砂、白铅、红铅、氧化铅、氧化铁、碱式碳酸铜、氧化铜和醇类化合物。据斯特普尔顿（Stapleton）［8］所说，拉齐可能还知道烧碱和不纯的甘油。波斯学者阿布·曼苏尔（Abū Mansūr Muwaffak）比拉齐晚大约一个世纪，他把碳酸钠（纯碱）与碳酸钾区别开来，能够制备纯白的氧化砷，还很熟悉从竹中提取的硅酸，并提出把混有蛋白的石膏作为膏药用于治疗骨折。

从器具清单中可以看出，拉齐的实验室装备很齐全，包括烧杯、细颈瓶、管形瓶、盆、玻璃结晶皿、水壶、带盖的盘和罐及多孔烧瓶。加热装置有蜡烛灯、油灯、火盆、浸煮炉（边码743）、熔炉、风炉，需要通风时有皮制风箱。工具有锉、抹刀、锤子、大剪刀、钳子或镊子，还有用来碾碎固体的滚筒或碾石，模子和坩埚——包括上半部的底端穿孔的双层坩埚或上加热坩埚[4]——用来熔化和提纯金属。以拉齐严谨的头脑，他当然也不会忘记还需要除尘器。

正像炼金术从亚历山大城和哈兰传入伊斯兰世界一样，伊斯兰教徒又把它传入讲拉丁语的欧洲。将阿拉伯语的炼金术著作译成拉丁语早在12世纪就开始了，当时英格兰切斯特的学者罗伯特（Robert）迈出了开创性的一步。在欧洲的炼金术文献中，有许多从阿拉伯语和波斯语借用的词汇，它们通常以音译的形式出现，例如硫（abric）、碱（alkali）、锡（alcazdir）、酒精（alcohol）、氯化铵（almizadir）、硼砂（anticar）、脂肪酸盐（asabon）、狮子（ased）、熔炉（athanor）、梨状坛（aludel）、樟脑（camphor）、长生不老药（elixir）、黄金（daeb）、铁（hadid）、石头（hager）、银、月亮（kamar）、树脂（luban）、盐（malek）、铅黄（martak）、长颈蒸馏瓶（matrass）、煤焦油（naphtha）、甘松油脂（nard）、铜（noas）、石灰（nora）、雄黄（realgar）、黏土（tain）、滑石（talc）、酒石（tartar）、氧化锌（tutty）、朱砂（usifur）、水银（zaibuch）和碱式碳酸铜（ziniar）。

不久，炼金术手稿开始广泛流传。1350年，博洛尼亚一位传教士就拥有72本。大约一个世纪后，印刷术的发明更促进了它的传播。不过，迄今所知只有两部完整意义上的炼金术古版书，似乎都出自盖博（边码736）之手，一部包括《完美的总结》（Summa of Perfectionis）和《神效药剂的调查》（Investigatio magisterii，1485年？），另一部则是《多彩的自然》（Flos naturarum，1473年）［10］。大约从16世纪中叶起，炼金术著作的出版变得丰富起来。直到玻意耳（Robert Boyle）的著作《怀疑的化学家》（The Sce ptical Chymist，1661年）［11］的出版，炼金术才开始声名扫地。

这个时期最著名的炼金术著作的作者是盖博——即贾比尔·伊本·哈。有两本具名盖博的拉丁文小册子是由贾比尔的大量阿拉伯语著作中翻译而来，但包括《完美的总结》在内的不少著作，没有相应的阿拉伯语原著，真实性因此受到怀疑，可能它们最初的手稿是由13世纪一位不知名的欧洲炼金术士所写。就涉及的材料和仪器而言，书的内容大体上是典型的西方炼金术，像在穆斯林世界甚至更早的炼金术一样，重点仍主要放在蒸馏器和熔炉上。

虽然人们为设计精巧的蒸馏器花费了相当的心思，然而在炼金术的整个历史中，它也没能比最早的模型有多少改进。图663显示的是中世纪及以后通常所用的一些蒸馏装置，看得出来，从亚历山大时期开始，蒸馏器实际上没有什么本质的变化。然而，只要器具有小小的进步，实际操作以及蒸馏产物的获得都将随之得到改进。因此，在由理查德·拉塞尔（Richard Russell）于1678年翻译成英语的《完美的总结》一书中，盖博这样写道：

图663　炉子里面的蒸馏装置：（A）蒸馏罐；（B）水浴口；（C）熔炉；（D）炉箅；（E）除灰装置；（F）接受器。

图664　浸煮炉和升华装置。

图665　其他形式的升华装置，右边的接受器可与左边容器的顶端接合。

图666　工人在检验硫磺的纯度。

将一块硫放在耳边，只有非常纯的硫才能听到爆裂声。

图667　贝甘升华装置，注意用叠纸制成的接受器。

图668　诺顿的化学实验室（局部），正在进行蒸馏和升华操作（参见图677）。

图669　煅烧装置。

图670　熔化装置，黏土坩埚是其中的重要部分。

图671　水浴结晶装置。

图672　放在炉子上的蒸馏器。

蒸馏器后面是燃料加入管。

图673　1500年左右的蒸馏装置。

炉火上水浴加热，侧面有燃烧补给管。

图674　炼金炉，注意其中的风门。

图675　格劳贝尔建造的一种炉子，带有排放废气的高烟囱。

图676　达·芬奇设计的炉子和蒸馏装置。

图677　诺顿的实验室（局部）。

注意桌上的天平，这可能是第一个带有玻璃罩的天平（参见图668）。

图678　阿格里科拉使用的冶金天平。

蒸馏的一种方法是用装满灰的陶盘来进行，但另一种方法可在容器里加水，蒸馏器放在摆放整齐的干草或羊毛上，保证它在实验完成前不会被打坏。在用灰蒸馏时，火要猛一些。如果是用水蒸馏的话，火候应温和、平稳一些，因为水不必像灰一样需要灼热的温度。所以，在用灰蒸馏时，颜料和土壤中那些粗糙的成分易于提取。若是用水蒸馏，那些无色的性质更接近纯水的精细成分易于提取。因此，用水蒸馏比用灰蒸馏更有利于分离物质。当用灰蒸馏“混合物”（oyl）几乎无法从接受器里得到“混合物”的分离产物时，就很清楚地知道分离成功的希望就只能寄托在用水蒸馏上。此后，经过反复尝试，终于把“混合物”的各种组分分离了出来［12］。

从这段文字中我们可以很清楚地了解到，大约早在700年前，分馏的思想就已为人们所熟悉。但它没能被充分利用，因为温度计未能及时出现，在当时无法实现对加热的精确控制。在炼金术文献中，涉及温度的地方无一例外都很含糊。当然也应认识到，除了水浴不可能获得同灰浴一样多热量的明显差别外，“固定的”区分标准只有例如炽热、白热或者像草堆或孵卵的母鸡一样热等模糊概念。直到1622年，德国炼丹家米利乌斯（J.D.Mylius）也只认识到4种热度，分别是人体的热度，六月阳光的热度，煅烧时火的热度，熔化时的热度。

升华作为一种提纯硫、白砷之类物质的方法被广泛应用，重点在于确定前期试验应该用强火、温火还是微火。图664是一种升华装置。熔炉或浸煮炉（边码743）内横穿着一根铁条，位置在离底部5—6英寸的地方，盛有待加热物质的玻璃容器架在上面合适的位置，紧邻铁条但又不会与其接触。细颈瓶的颈部环绕着穿孔的圆盘，这样能使瓶子保持在适当的位置，圆盘上的孔又可作为熔炉内热气的出口。圆锥形的接受器（图665所示的是其另一种形式）安在细颈瓶的口部，用来收集升华物。需要检验升华是否完成时，可将直径相当于小手指、下半部中空的陶棒放到被试物质上。如果棒的腔中有固体生成，则可认为升华还没有完毕。

有时会把升华精炼得到的硫加以熔化铸造成块，拿一块硫放在耳边，分辨是否有爆裂声，就可检验硫的纯度（图666）。即便只含很少量的杂质，硫也不会产生爆裂声。有意思的是，在炼金术盛行的时期，苯甲酸和琥珀酸分别由安息香树胶和琥珀升华制备。诺斯特拉德（Michel de Nostradame，Nostradamus）在1556年最早对苯甲酸进行了描述，阿格里科拉则早在1546年就提及了琥珀酸。图667是一种升华装置，贝甘（Jean Beguin）在17世纪早期，用它从安息香树胶中制备苯甲酸。接受器是用灰纸折叠两层、旋成锥形或杵状指形而成。

蒸馏器的种类很多，熔炉的种类也不比它少，甚至还更多。在当时，多种多样的熔炉是必要的，这不仅是为了适应炭、木材、泥饼和干粪等燃料的多样性（它们每一种都需要专门形状的火炉、烟道、风挡等），还因为人们很难通过调节熔炉获得不同的热度。而且，考虑到燃料的成本，也需要有不同大小的熔炉，这样才不至于在加热小装置时出现浪费。诺顿（Thomas Norton）是布里斯托尔的一位炼金术士（约1477年），他声称自己发明了一种有多种用途的炼金熔炉，可以同时进行60种以上的操作，每一种操作都需要不同的火候。但是，他没有给出这种熔炉构造的细节，他的实验室里熔炉的数量跟其他实验室一样多（图668）。

大约50年后，一位叫扎加利或扎卡里（Denis Zachaire or Zacaire）的法国炼金术士，开始在一位更有经验的内行指导下，从小规模开始，通过建造许多小熔炉来装备实验室。不久，他便拥有了一座完全用小熔炉装备起来的实验室，有的用来蒸馏，有的用来升华，有的用来煅烧，有的用来在水浴器里溶解，有的用来熔化。他的一位炼金高手“死于整个夏天高烧不退，由于他吸入了很多煤烟……他几乎没有离开过房间，而房间里的煤烟都比得上威尼斯的兵工厂了”［13］。在如此恶劣的环境下工作，发生这样的悲剧显然不会让人感到意外。

盖博写过一本关于熔炉的小册子，声称，“工匠们最好能有相当造诣”［14］。他在书中描述了7种类型的熔炉，分别是焙烧炉、升华炉、蒸馏炉、上加热坩埚、熔合炉、溶解炉和凝固炉。焙烧炉是方形的（图669），长4英尺、宽3英尺，炉壁6英寸厚。被煅烧的物质用由硬质黏土制成的盘子盛到炉内，这种黏土可用来制造坩埚，然后便用猛火煅烧。“你不要对煅烧不耐烦，”盖博充满感情地写道，“经过煅烧才能成为宝贵的材料。”

升华炉和蒸馏炉结构是一样的，它们的不同仅在于所需热量的差异。升华炉中热量太多，可能会熔化接受器中的升华物，从而造成回流，蒸馏炉中则“火要根据被蒸馏物质的需要作适时调整”。熔化炉是用来熔化金属的，其中用到了陶制坩埚（图670）溶解炉（图671）则由一个架在火上的水锅，以及一个用铁钳或其他装置固定住的圆锥形细颈玻璃瓶构成，瓶子很大，而且是圆底的。

盖博认为，凝固炉或浸煮炉（阿拉伯语al-tannūr）“一定要仿照焙烧炉的模式去造，里面放一个充满细灰的深锅，但是内盛需凝固物质的容器要先密封好，一定要放在灰的正中间，使其周围上下灰层的厚度正好相当于四个手指”。然而，这个厚度是可以根据被试验物质而改变的。盖博还谦逊地写道：“如果有人能发明更有独创性的类似仪器，不要让他受到我们发明的阻碍。”

浸煮炉（图669）是用结实的砖块砌成的，表面没有炉格。图664是浸煮炉的另一种形式，有炉格，炉边有孔，离地面有几英寸。有时使用三脚架，整体结构像个火盆。其实，从希腊炼金术士时就已经有了自动加料炉。燃料盛放在与熔炉相连的容器内，依靠自身的重力作用流入炉膛，容器本身有一个可移动的盖子（图672），用来防止容器内的燃料燃烧［15］。图673所示也是这种炉，上面放着一个带水套的蒸馏器。图674中的圆柱形炉装备了风门或通风装置，这种装置最初大约出现于1500年，可能是诺顿的创造。熔炉中加强通风的烟囱被认为是格劳贝尔（Glauber，边码745）在1646年发明的（图675）。它用来排烟已经几个世纪了，只有格劳贝尔首先发现并把这种功能应用于加速空气的流动。图676中的炼金炉则告诉我们，达·芬奇几乎比格劳贝尔更早发现这一点。

炼金术实验室装置的研究人员必然会注意到，当时或者不重视或者根本就不用天平，或者仅仅像厨房里的厨师那样称东西。定量化学仍然是未来的科学，它的诞生一直要等到布莱克（Joseph Black，1728—1799）所处的年代。当然，这并不意味着精密的天平在当时不为人所知。早在780年，穆斯林造币厂的工人就能称量出三分之一毫克。“要达到这种精度，必须用最精密的化学天平，采用密闭容器，以两次称量结果相比较，在天平经历无数次来回摆动达到平衡后再读取数据。”［16］对炼金术士来说，重量的变化似乎无关紧要，因此天平在他们眼中没有什么价值。但也有几个例外，例如诺顿的《炼金术的顺序》（Ordinall ofAlchimy，约1477年）［17］里有一张图，所画的可能是最早在玻璃容器里使用的天平（图677）。图678是16世纪的冶金天平。

因为真正的化学概念还没有建立起来，炼金术士对定量观察的重要性认识不足就不让人觉得吃惊了。定量概念是科学化学的基础，发展缓慢，也未能找到它的单一起源。蒂特雷（Titley）［18］认为它与帕拉切尔苏斯（1493—1534）的药物学观点有关，后者反对盖伦的信徒对草药这种复杂混合物的看法，这些信徒提出草药只是从植物或矿物中得到的单一提取物。帕拉切尔苏斯和他的追随者认为，从不纯的物质中提取到的成分越丰富，草药就越有效验，这导致了纯度试验和纯度标准的发展。化学物质的纯度概念由此打下基础，随后在玻意耳、海尔蒙特（J.B.Van Helmont）、布莱克、拉瓦锡和道尔顿（Dalton）的著作中慢慢成形。

帕拉切尔苏斯和他的追随者们被称作化学医学派信徒，比起金属的转变来，他们更对炼金术在医疗方面的功用感兴趣，所用的材料和装置都是既定形式。不过，其中两位信徒对普通化学知识发展所起的作用特别值得一提，他们是海尔蒙特（1577—1644）和格劳贝尔（1604—1668）。海尔蒙特是第一个认识到气体有不同种类的人，实际上是他创造了“气体”这个词，词源是希腊语chaos。他认识到多种不纯的气体，对应于我们现在所说的二氧化碳、一氧化碳、氢气、甲烷、二氧化硫、一氧化氮和氯气，虽然他没有将这些气体分离出来。海尔蒙特有了发酵的概念，它在很多方面与我们现在所用的“发酵”概念相似。他认为食物的消化是一个发酵的过程，或者如我们今天所说的酶催化反应的过程。

虽然格劳贝尔是一位冶金家和炼金者，但他并没有被“哲人石”的“光环”引入歧途。他的大部分著作关注的是具有医疗价值的物品的制备，在这个过程中又产生了很多对化学有重大影响的发现。他第一个制成近乎纯净的盐酸，方法是蒸馏明矾（或绿矾）和盐的混合物，然后加热混有浓硫酸的盐。后来，在实际操作中又得到了硫酸钠，它的结晶体为十水硫酸钠，格劳贝尔称之为“圣盐”，且认为它具有极高的医疗价值，至今它仍以格劳贝尔盐的名称为现代医学所用。格劳贝尔还在密封的曲颈瓶里蒸馏木材，结果除了焦油外，还产生出一种酸和一种醇。从理论上来讲，格劳贝尔已有了化学亲合力的模糊认识，正确解释了某些条件下的复分解反应。他用烟囱改善熔炉拔风的方法，亦已在前文述及（边码743起）。

做炼金术实验的费用非但不容小看，而且往往相当高昂。在《坎特伯雷故事集》中，教士的仆人抱怨道：

那不可捉摸的科学啊，让我一贫如洗

没有了钱财，我又能去哪里？

因为它，我负债累累

借的钱一辈子也还不起

大家永远都要记住我的警示

如果谁把命运押在它身上还执着沉迷

我就让他再也不知道俭省

上帝会帮助我，因此这人绝不会获利

只能落得钱包空空、失去理智

一个半世纪后，一位名叫达米安（John Damian）的炼金术士获得了苏格兰国王詹姆斯四世（King JamesⅣ）的荫护。下面是苏格兰财政大臣的部分账单，列出了1501年至1508年间某些炼金材料和装置的价格［19］（见表21-1）

表21-1　1501至1508年间某些炼金材料的价格

（续表）

*1英石合14磅。

这些价格与现在无从比较，但是根据里德（Read）1938年的记载，当时的价格很可能是1938年的3—4倍。这样一来，炼金的费用可能很高，虽然这并没有妨碍国王供给炼金术士价值15英镑16先令的绸缎长袍，4英镑的丝绒短统袜，再加上30先令的猩红长筒袜。既然富有的庇护人乐意提供这样的奢侈费用，无耻的冒险者也就快速加以利用。诺顿（边码741、边码744）认为，对这些骗子给予警告是必要的。他说：

诚实的人们独自寻找

满怀希望要将神石求到

他们从不会让别人失去什么

所有的一切都自己掏钱

拿出自己舍不得花的腰包

甚至自己的金柜都掏空

而那些“骗子”则是：

永无休止的等待就是他们的手段

用一些没有信义的谎言达到目标［20］

从大约1600年开始，人们对实验室的设计和布置给予了更多的关注，我们的这一判断可从利巴菲乌斯（Libavius，1540—1616）的作品中得到证实。虽然他没有对炼金术的核心理论进行讨论，但从本质上来说他是一位实用化学家，有几项发明得归功于他。他是第一个制备四氯化锡和硫酸铵的人，观察到氨水溶解铜盐形成的深蓝色，发明了各种干、湿的分析方法。他在《炼金术》（Alchymia）一书（1606年版本，此书初版于1595年）中［21］画出了理想中的“化学大楼”的正视图（图679左）和底层平面图（图679右），大楼包括一个主实验室，无疑里面装备了在炼金术操作中迷住炼金术士的熔炉，还有储藏室、制备室、灰浴和水浴室、结晶室、实验室助手办公室、燃料仓库和酒窖。至于设置酒窖，与其说是为全体人员准备欢宴的食物，倒不如说是为了储藏蒸馏出来的酒精尾液。

在主实验室中，实验装置靠墙摆放，除了熔炉以外，还有上加热坩埚、升华器、蒸馏器、坩埚、臼和杵、管形瓶、细颈瓶和盆。但是，那里没有天平。总的说来，利巴菲乌斯的化学实验室设计精巧、排列整齐，与他同时代的普通炼金实验室形成强烈对比，我们从勃鲁盖尔（约1525—1569）、斯特拉达尼斯（约1530—1605）（图版42A、B）、皮尼亚斯（J.Pinas，约1600年）、小特尼尔斯（1610—1690）（图版43A）和斯蒂恩（Jan Steen，1626—1679）等人的绘画中可以获得这种印象。人们可能把利巴菲乌斯将每一样东西都整齐排列的做法归因于他的学术经历，他做过一段科堡中学的校长，还曾任职耶拿大学的历史学教授。

图679　利巴菲乌斯的“化学大楼”：（左）正视图；（右）底层平面图。

图680　炼金术中常用的鹈鹕嘴蒸馏装置。

装备实验室的费用在16世纪还没有明显上升，有一部手稿曾被雪莉（J.W.Shirley）引证过，现保存在阿尼克城堡，里面可以找到这方面的证据［22］。手稿中记载了1606—1607年为“奇才伯爵”亨利·珀西（Henry Percy，第九任诺森伯兰伯爵）在伦敦塔建造的“蒸馏室”，他和沃尔特·罗利（Walter Ralegh）爵士、科巴姆（Cobham）勋爵及格雷（Groy）勋爵一起被监禁在那里。建造过程中，砖、瓦和建造熔炉的其他必需品共花费了12先令6便士，工匠做长凳、架子和梯子的工钱是22先令10便士，两个铅桶花去15先令10便士，两个蒸馏器8先令6便士，一个铜容器7先令7便士，风箱10便士，一个钢凿4便士，一副长圆规4便士，各种玻璃制品共31先令6便士，诸如煤筐、提篮、蜡纸、席子、烛台座之类必需品的费用为22先令6便士。下一年度又增加了一些开支，包括一个新的锡蒸馏器11先令8便士，金工用的天平5先令11便士，与天平配套的砝码4先令4便士，粉刷墙壁、配窗玻璃2先令1便士，铁臼和杵3先令10便士。

炼金术实验室的结构在向合理化迈进，这实际上也就是它向化学实验室逐步转变的过程。玻意耳（1627—1691）所建的实验室便是一个典型的例子。1668年以后的某个时间，他的实验室在靠近考文特花园的梅登巷（Maiden Lane）［23］建成。图681是其实验室的一角，这幅图绘于玻意耳去世后，原来的设备可能被放大了。这个实验室后来被实验室助手的儿子戈费雷（Ambrose Godfrey）接管，通过制造化学产品还维持了很多年。从图中可以看出，熔炉仍然占据头等重要的地位（左下部及21—32），每一种炉子都用于专门的操作，一个（22）用来蒸馏氨水，另一个（27）用于馏出氨草胶盐精，第三个（31）用来萃取挥发盐，第四个（24）用于水浴蒸馏。一种用于蒸馏的仪器（5）由一个小熔炉组成，熔炉顶上有颈部突出的容器，内盛待蒸发的物质，容器上面是3个接受器或梨形罐，最上部是一个带有圆锥形喷嘴的球形帽。带有两个把手的容器（4）叫作“鹈鹕嘴（pelican）”，是一种回流装置，两个把手实际上是输出管。图680是鹈鹕嘴蒸馏器的几种早期形式。在炼金术史中，这种装置以各种各样的形式出现。

图681　玻意耳的实验室

如果比对玻意耳的实验室和100年后普里斯特利（Priestley）的实验室（图版43B）进行比较，就会立刻发现重点已经彻底改变。一个炉箅、一根蜡烛代替了原来的炉子，简单的仪器很有功效，气体是研究的主要对象。然而，阿拉伯之鸟并没有完全死去，如今的原子炼金术（atomic alchemy）就是从它的灰烬中重生的。

第21章 炼金术装置

第21章　炼金术装置