第179章 化学符号(2/2)

最革命性的,是反应方程式的引入。云湛用简单的横线(后改为箭头)表示变化方向,反应物在左,生成物在右,用“+”号连接不同物质。最初只是为了清晰记录物质变化顺序。

例如,铁钉置换铜的反应,他们记录为:

fe + cuso? → cu + feso?

旁边用小字注明观测到的现象:铁钉变红褐色(铜析出),溶液由蓝变浅绿。

燃烧炭的反应记为:

c + o? → co?(他们通过石灰水变浑浊等现象推断有一种“碳气”生成,云湛引入了“?”表示双原子分子或比例的概念,虽未深入解释原子论,但作为计量符号使用)。

制备“爆火粉”的近似配方,被严格定义为:

2kno? + s + 3c → k?s + n?↑ + 3co?↑(他们已认识到产生气体是爆燃关键,用“↑”表示气体逸出)。

符号和方程式的使用,起初遇到了不小的阻力。老派的赵德柱看到纸上那些奇形怪状的字母和数字组合,连连摇头:“这……这成何体统?如同符咒一般,哪还有圣贤学问的体面?”

连一些参与化学实验的学子,起初也觉得别扭,远不如文字描述顺手。但云湛和沈括坚持要求在后续的所有实验记录中,必须同时使用文字描述和符号方程式。强制推行一段时间后,优势逐渐显现。

首先,记录变得极其简洁。原本需要半页纸描述的过程,现在几行符号和方程式,加上简要条件备注即可。实验笔记的体积大幅缩减,信息密度增加。

其次,表达精确无误。“cuso?”明确指向胆矾,不会与绿矾(feso?)或其它蓝色物质混淆。“2kno?”明确表示两份硝石,比例清晰,杜绝了“少许”、“适量”的模糊。

第三,易于分析和发现规律。当沈括将一系列金属与酸、与盐溶液反应的方程式并列书写时,金属活动性的模糊概念开始浮现(虽然他们尚未明确提出“活动性顺序”)。对比不同燃烧反应的方程式,他们开始意识到“氧”(o?)在许多燃烧和氧化反应中作为共同反应物的角色。

第四,知识传递效率飞跃。新学子学习时,只需记住几十个基本元素符号和少数组合规则,就能看懂大部分反应记录,并能依葫芦画瓢地书写新的方程式。沈括不再需要费力地描述“那种蓝色晶体”,只需说“这是cuso?溶液”,对方立刻明白。

最令工匠和其他学科学子信服的,是一次公开演示。云湛请来陆师傅和几位盐场、农技站的负责人,让沈括用方程式讲解肥田粉中“氮磷主肥”的简易制备原理(涉及利用有机物发酵、骨粉酸解等粗略反应)。虽然具体化学过程他们远未完全掌握,但方程式清晰地展示了原料(骨粉、硝土、酸液)与目标产物(含氮、磷的可溶物)之间的物质转换关系,以及可能的副产物。陆师傅看着那简洁的符号链条,挠挠头:“这么说,就像是打铁,生铁(fe)加炭火(c)鼓风(o?),变成熟铁(fe?),还冒出气(co?)?这么一写,倒是比‘百炼成钢’那套说法明白些。”

陈万钧偶然看到一份用新符号记录的商行货物成分分析(书院帮他粗略检测一批矿物颜料),惊讶于其清晰,特意来找云湛:“云山长,这套‘符号文’……虽似天书,却自有章程,尤其标定比例、成分,极为明晰。若用于货品规格描述……”

云湛微笑:“陈员外好眼力。此符号体系,本就是为了精确描述物质组成与变化而生。将来若成熟,或可用于药材炮制、矿物鉴定、乃至工坊配方定标,减少歧义,便利交易与品控。”

当然,这套体系还非常原始。元素观念模糊,许多物质符号是经验性的“基团”而非真正元素;原子分子理论尚未建立,方程式的配平更多依赖实验测得的质量关系而非深层原理;符号本身也远未标准化。但这套初步的化学符号语言,如同给化学研究装上了轮子。它使得隐性的、依赖个人经验的“手艺”,开始向显性的、可公开交流和检验的“知识”转化。

沈括在最新的实验日志扉页,用新符号和方程式概括了本月的主要发现,仅用一页纸便涵盖了以往需要厚厚一册的内容。他搁下笔,望着那些简洁的符号,心中涌起一股前所未有的明晰感与力量感。仿佛手中握有一把新的钥匙,虽然尚未打开所有门锁,但已经能窥见门后那井然有序的物质变化世界的轮廓。

化学,这门古老而又崭新的学问,在格物书院,因为这套简陋却革命性的符号体系,开始挣脱冗杂文字的束缚,向着系统化、理论化的道路,迈出了蹒跚却关键的一步。知识的形式,本身也在被“格物”的精神,重新锻造。