《人類科學技術史-151》中國古代的煉丹術與化學

中國古代的煉丹術與化學
1.煉丹術與化學

中國煉丹術源遠流長，持續了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。隨著醫學的進步，到春秋戰國時期，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、求仙活動也蓬勃發展起來，尤其是北方的燕、齊，南方的楚國，廣泛流傳著關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。秦統一中國后，秦始皇一心欲求長生不老之藥，遂大肆搜求，海內游遍不遇，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的序幕。煉丹術的出現在客觀上為化學的發展積累了一些知識。公元前2世紀的《淮南萬畢術》中就載有"朱沙為澒(gong汞）"即從硫化汞中提取汞的化學知識。

應該說，中國煉金術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。自從東漢張道陵創立道教后，煉丹術便為道士們所掌握，并成為他們立教的基礎；他們傾心修煉，四處采藥，足跡遍及半個中國。

東漢初出現了《黃帝九鼎神丹經》，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存最早的煉丹術專著。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，在涉及物質變化的理論中描述了汞有揮發性并能與硫化合；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，這是化學發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；提出了影響物質起化學變化的配方比例的概念；這種概念雖然表述得不十分清楚，但在客觀上為化學的發展積累了知識。

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

著名醫學家葛洪采眾家之長，寫成《抱樸子》一書，共20卷，論述了戰國以來的神仙家理論，并對煉丹術的指導思想、理論基礎，以及當時煉丹術所取得的成果作了全面系統的總結，主張內修與外養相輔相成，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，又要內練自身，包括凝練精氣、保精守一、導引行氣、閉息歸真、調協陰陽、還精補腦、食飲有度、興居有節。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，提出以神仙養生為內，儒術應世為外的政治主張。

由于葛洪的潛心研究，因而在煉丹術方面有很高的成就，當時他已經掌握諸如化合、分解、置換、升華等化學反應方面的知識，葛洪發現了化學反應的可逆性，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，使其成為現代化學的先驅人物。而《抱樸子》一書也是現存的最完整、最系統、最嚴密的煉丹術專著。

中國煉丹術的發展，給中國古代化學的進步以極大的促進，主要表現在醫藥化學和黑火藥的出現等兩方面。煉丹術士們為后世留下了相當豐富的礦物性醫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在液體溶液中的復雜反應而制丹藥。工藝步驟是：化(加熱使物質溶化）、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(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，漢初出現了用鐵加入硫酸銅中加熱得銅的置換反應。南北朝時的陶弘景發現將醋、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，是化學史上的一大貢獻。

煉丹術與醫學無嚴格界線，煉丹家在當時幾乎都是醫學家，可以這么說，中國明代以前醫藥化學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，主要在后來的醫療實踐中得到檢驗與發揚光大。

而煉丹家們在醫藥化學方面的成就主要集中在汞化學、鉛化學與砷化學方面。在汞化學中，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。春秋戰國時，開始用低溫焙燒法從丹砂中燒煉水銀，其反應如下：HgS＋O2＝Hg＋SO2↑

東漢以后，出現了在密閉系統中加熱分解丹砂。冷凝水銀的生產方法是采用下火上凝的方式，但生產效率低。當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，汞化學還包括鎏金術。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現了黃丹的制法。

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。即可得到單質砷，這應是中國古代砷化學的最大成就。

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，當煉丹術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《神農本草經》中就有熔煉硝石能得膏泥的記載。早期的術士們曾把五金、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。這種現象孕育了火藥的發明。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，其化學反應與現代的簡易配方與反應式"2KNO3＋3C＋S＝N2↑＋3CO2↑＋K2S＋169千卡"很相似。所以可以說他們已經制成了黑火藥。

到了公元650年左右唐代的名醫孫思邈在他的著作《丹經》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，火藥的配制技術已經提高、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明的。這應是把火藥用于軍事上的最早記載。

煉金術從本質上來講是不科學，反科學的。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的思想，促使煉丹家們作了大量的化學實驗活動，諸如蒸餾、升華、溶解等。并且從中發現了諸如化合與分解、酸與堿中和、氧化與還原及金屬置換等化學變化規律。同時，認識了許多元素和化合物，發明了許多化學實驗器具。所以恩格斯(1820年-1895年）把煉金術稱作是化學的"原始形式"。也正是這原始的形式為世界化學的發展產生了推動和促進作用。

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

2.殺蟲劑的發現與使用

殺蟲劑的發現與使用，在化學發展史上應有一席之地。中國是世界上最早發明和使用殺蟲劑的國家之一。公元前2世紀時，《淮南萬畢術》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《神農本草經》。漢魏醫家吳普稱："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，中國古代的醫家不僅對雄黃的性味和功能有所了解，發現了雄黃這種殺蟲劑，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《神農本草經》中，也有用硫化砷和汞等藥物殺滅寄生蟲的記載。《本經》中認為硫化砷(含砷的結晶礦石雄黃）、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業防蟲方面。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。在當時，能發現和認識黃蘗堿的抗菌作用，并成功地應用在造紙業上，說明當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。公元533至544年，著明農學家賈思勰成書的《齊民要術》，也記載了利用艾蒿殺蟲、驅蟲的作法，并對麥種進行防蟲的方法。由此可見，中國古代，防蟲劑的發現與應用的成果甚為豐碩。而這些成果又從另一個側面充分地說明了中國古代化學所取得的進步。