第一章:物质的构成——支撑物质大厦的力
(1)以前关于原子结构的观点
在阐述目前有关物质构成的观念之前，我将简要地提一下迄今为止科学所依赖的那些观念。
根据仍然是经典的观点，物质是由一些不可分割的小元素组成的，这些元素被称为原子。尽管物体发生了各种变化，但它们似乎仍然存在，因此我们认为它们是坚不可摧的。物体的分子，即表现出这些物体特性的最小粒子，是由少量原子组成的。
这个基本概念已经存在了2000多年。伟大的罗马诗人卢克莱修(Lucretius)曾这样描述过，而现代书籍只不过是对其进行了复制:
“当身体从我们的视野中消失时，它们并没有消失。大自然用它们的残骸形成新的生物。只有通过一些人的死亡，它才能赋予另一些人生命。元素是不可改变的，不可摧毁的……物质的原则，大整体的元素是坚固而永恒的:任何外来的行为都不能改变它们。原子是自然界中最小的物体，它代表除法的最后一项。因此，自然界中存在着本质不变的小体，它们的各种组合改变了物体的本质。
直到最近几年，除了一些关于原子结构的假设之外，什么也没有增加。牛顿认为它们是不能变形的硬体。开尔文勋爵认为它们是由漩涡构成的，类似于击打一个充满烟雾的矩形盒子的底部所形成的漩涡，而盒子的上方被一个洞刺穿。这导致旋涡的问题，从一个环组成的气体螺纹绕着环的子午线旋转。这个环作为一个整体是位移的，不会被其他环的接触所破坏。所有这些漩涡都提供了永久的振荡和振动，其强度和频率可以受到各种影响，如热量的影响。
上个世纪，被称为原子的理论在很大程度上是建立在旧的原子假设之上的。人们最初认为，所有处于气态的物体在相同的体积中含有相同数量的分子。它们的重量，体积，被假定为与它们的原子的重量成正比，我们可以简单地称一下处于蒸汽状态的物体的重量，就可以确定所谓的分子的重量，从分子的重量可以通过一种不用在这里说明的分析过程，推导出所谓的原子量。将其与氢作为单位相比较。
(2)关于物质构成的最新观点
目前关于物质构成的观点尚处于形成阶段，要提出这些观点是非常困难的。我们正处于无政府状态的时期，我们看到以前的理论正在消失，而那些将为建立明天的科学服务的理论正在兴起。
在国外出版的评论和科学回忆录中，跟随最杰出物理学家名字的实验和讨论的学者，见证了一个奇怪的景象。他们眼看着那些似乎牢固得足以永存的基本科学概念一天天消失。这是一场正规的革命，现在正在进行中。
从最近发现的事实中得出的解释完全颠覆了物理学和化学的基础，似乎注定要改变我们对宇宙的所有概念。在法国，我们的最高官方教学过于专注于检查考试手册，过于敌视一般的思想，以至于无暇顾及这一惊人的运动。现在出现的新科学哲学对它没有兴趣。
现在正在进行的科学革命似乎迅速，但这种迅速远远大于实际。目前关于物质构成的观念的转变，似乎只花了几年的时间，实际上却经过了一个世纪的研究。
事实上，科学观念的变化是极其缓慢的，当它们似乎突然被修改时，人们总是注意到，这种转变是一种地下进化的结果，这种进化花了很长时间才能完成。
关于物质构成的新思想是在五个基本发现的基础上慢慢建立起来的。它们是:(1)电解解离研究揭示的事实;(二)阴极射线的发现;(3) x光片;(四)铀、镭等被称为放射性物质的物质;(5)证明放射性并非专属于某些物体，而是构成物质的一般性质。
这些发现中最古老的，事实上，可以追溯到戴维，是化合物通过电流解离。许多物理学家，尤其是法拉第，后来完成了这项研究。它相继引出了原子电学理论，并引出了电元素在化学反应和物体性质中的主要影响。
上面提到的第二个发现让我们有了一个微弱的想法，那就是也许存在着一种不同于已知物质的条件;但是这种想法一直没有产生任何影响，直到伦琴更仔细地检查了物理学家们用了20年却什么也没有看到的克鲁克斯管，才注意到它们发出的特殊射线与已知的一切完全不同，他把这种射线命名为x射线。一个未曾预料到的、全新的、与已知现象没有任何相似之处的事实，就这样闯入了科学。
铀和镭的放射性的发现，最后是物质的普遍放射性的发现，是紧随x射线的发现之后的。所有这些现象之间的联系，显然是如此不同，起初并没有被发现。根据我的研究，它们只构成一种东西。
早在这些最新的发现之前，人们就已经知道电在化学反应中起着重要的作用，但人们认为它只是简单地叠加在物质粒子上。通过电解的发现，法拉第证明了化合物的分子携带一定数量的中性电荷，当电流穿过金属盐溶液时，这种电荷就会解离。于是，物体的分子被认为是由两个元素组成的，一个物质粒子和一个与之结合或叠加的电荷。
哥廷根大学化学教授Nernst博士几年前发表的一篇文章很好地表达了在最近的发现之前最普遍接受的观点:
“离子是元素或自由基与电荷之间的一种化学结合”，物质与电的结合与不同物质之间的结合遵循相同的规律(定比定律、倍比定律)……如果我们假设电流体是连续的，电化学定律似乎是难以解释的;相反地，如果我们假设电量是由大小不变的粒子所组成的，那么上述定律显然就是其结果。在电学的化学理论中，除了已知的元素之外，还有另外两种:正电子和负电子。”
在思想发展的这一阶段，正电子和负电子只不过是两种新物质，被添加到简单物体的清单中，并且能够与它们结合。物质原子的旧观念仍然存在。
在目前的进化阶段，有一种走得更远的趋势。在问过自己电子的这种物质支持是否真的必要之后，几位物理学家得出的结论是根本不是这样的。他们完全否定了这种观点，认为原子只是由不含其他元素的电粒子的集合体所构成的。根据上述机制，这些粒子可以解离成正离子和负离子。
这是巨大的一步，但还远远不是所有物理学家都能做到的一步。他们的思想和语言仍然存在很大的不确定性。对于它们中的大多数来说，物质支撑仍然是必要的，电粒子(电子)与物质原子混合或叠加在一起。这些电子仍然按照它们的规律，以与光速相同的速度，通过某种完全不为人知的机制，在诸如金属之类的导电体中循环。
在物质的纯电结构的支持者看来，原子完全是由电涡组成的。在一小部分正电元素的周围，应该围绕着不少于一千个的负电子旋转，而且往往更多。它们一起形成了原子，因此这将是一种微型太阳系。“物质的原子”，拉莫尔写道，“是由电子组成的，没有别的”(《以太与物质》，第137页)。
原子的一般形态是电中性的。只有当它从相反符号的电子中解放出来时，它才会变成正电或负电，就像在电解中所做的那样。所有的化学反应都是由电子的得失引起的。如果电子不是处于快速运动状态，而是处于静止状态，它们就会相互沉淀，但是它们运动时的速度使它们的离心力平衡了它们相互的吸引力。当旋转速度因任何原因而降低时，例如由于电子辐射到乙醚而失去动能，引力可能会占上风，电子倾向于结合;另一方面，如果是离心力赢得了一天，它们就会逃到太空中，这在放射性现象中得到了证实。
因此，原子和物质都处于稳定的平衡状态，这多亏了组成原子的元素的运动。这些元素可以比作一个陀螺，只要它旋转产生的动能超过一定的值，它就会与重力作斗争。如果它低于这个值，顶部就会失去平衡，掉到地上。但是原子元素的运动远比我们刚才设想的要复杂得多。它们不仅彼此依赖，而且还通过它们的力线与以太相连接，实际上似乎只是以太中的凝结核。
概括地说，这就是构成物质的原子的构成的思想在形成过程中的现状。这些观点可以很好地与我在这本书中努力建立的观点相一致，根据我的观点，原子是一个巨大的能量储存器，它凝结在前面已经解释过的形式中。
不管这些理论的前途如何，我们已经可以肯定地断言，原来被认为是十分简单的古老的化学原子，实际上是极其复杂的。它越来越像一种恒星系统，有一个或多个太阳和行星以巨大的速度围绕着它。从这个体系的结构可以推导出各种原子的性质，但它们的基本元素似乎是相同的。
(3)构成物质的元素的大小
物体的分子，尤其是原子，都是非常小的。与物质的原始元素相比，最微小的微生物是巨大的巨人:然而，各种各样的考虑使它们的大小能够被估计出来。他们给出的数字不再吸引人的头脑，因为无限小的数字和无限大的数字一样难以描绘。但正是由于构成原子的元素极其微小，物质在解离过程中才会永久地释放出一团名副其实的粒子云，而其质量却不会明显下降。
我在前一章讲过，一克放射性物体每秒可以释放出数百万个微粒，可以持续几个世纪。这样的数字总是引起一定程度的不信任，因为我们不能成功地向自己表示物质元素的异常微小。当人们注意到，非常普通的物质不经过任何分解，多年来都能释放出丰富的粒子，嗅觉很容易就能辨别出来，而这种释放连最灵敏的天平也发现不了，这种不信任就消失了。
M. Berthelot在这个问题上做了一些有趣的研究(Comptes Rendu a.s.p.， 1904年5月21日)。他努力研究气味很重但有轻微挥发性的物体所经历的体重减轻。人类的嗅觉在灵敏度上远远优于人体的平衡，因为对于某些物质，如碘仿，根据贝特洛先生的说法，它可以很容易地显示出百万分之一毫克的含量。
他对这种物质进行了研究，得出了这样的结论:一克碘仿一年只损失百分之一毫克，一个世纪只损失一毫克，尽管它不断地向四面八方释放出大量的气味颗粒。贝特洛补充说，如果用麝香代替碘仿，减轻的体重会小得多，“也许是1000倍”，也就是说，每减轻1毫克体重就会减少10万毫克。这位学者还在后来的著作中指出，“几乎没有任何金属或其他物体，尤其是在摩擦时，不表现出自身的气味，这只是说，所有的物体都会慢慢蒸发”。
这些实验使我们了解到在无限小的物质中可能包含的粒子的数量是无限的。
从各种实验中得出的结果(最近的作者卢瑟福、汤姆逊等人已经接受了这些结果)，1立方毫米的氢含有36000亿个分子。只有把这些数字转化为易于解释的单位，才能理解这些数字的大小。要知道这些沙的规模有多大，只要求出一个蓄水池的尺寸，这个蓄水池能容纳同样数量的立方沙粒，每立方沙粒的面或模为一毫米。上述数量的沙粒只能装在一个平行六面体蓄水池里，每面底为100米，高为三千六百米。如果我们要表示一立方毫米氢的原子解离所能产生的粒子数，最后这些数字还得增加很多。
(4)维持分子结构的力
我们已经知道，物质是由称为分子和原子的非常复杂的结构元素的结合所构成的。我们不得不假定这些元素是没有联系的;否则，物体既不能扩张，也不能收缩，也不能改变它们的状态。同样，我们不得不假定这些粒子是由永久的旋转运动所激发的。事实上，仅仅这些运动的变化就可以解释在化合物的生成和破坏过程中所注意到的能量的吸收和消耗。
因此，我们应该把任何物体，例如一块钢铁或一块坚硬的岩石碎片，想象成是由孤立的运动而从不接触的元素组成的。构成每个分子的原子本身包含成千上万个元素，这些元素描述了一个或多个圆形中心，像天体一样有规则的曲线。
是什么力量使构成物质的粒子聚集在一起并防止它落入尘埃?这些力量的存在是显而易见的，但它们的性质仍然完全未知。用于他们的内聚性和亲和性并没有告诉我们任何东西。观察只揭示了物质的元素具有吸引和排斥的作用。然而，我们还可以在这个简短的说明之外补充一点，即原子是一个巨大的力的储存库，因此，正如我在另一章中已经说过的那样，我们可以假定，原子内能量的凝聚和亲和是原子内能量的表现。
通过内聚结合在一起的分子结构的稳定性通常是相当大的。然而，仅仅阻止化学物质通过各种途径，特别是通过热，来改变或破坏它是不够的。这就是为什么有可能把尸体液化，使它们变成蒸汽，然后分解。相反，构成分子的原子漩涡的稳定性是如此之大，以至于经过几个世纪的经验之后，人们认为，原子是不可改变和不可摧毁的。
将物体元素聚集在一起的凝聚力表现为分子之间的相互吸引和排斥;产生内聚力的力的大小是由我们为了改变物体的形状而被迫付出的努力来衡量的。当对它的作用停止时，它又恢复了它的原始状态，这一事实证明了在引力的怀抱中存在。它抵制压缩它的尝试，这证明了当分子之间达到一定距离时，斥力的存在。
表现凝聚力的吸引和排斥是强烈的，但它们的活动半径是极其有限的。他们不能在远处进行任何运动，比如引力。要使它们无效，我们只需要用热来分离身体的分子。如果内聚力被消除，最刚硬的物体立即变成液体或蒸汽。
除了同一物体的粒子之间的吸引和排斥之外，不同物体的粒子之间还产生着其他的引力和斥力，这些引力和斥力根据它们的性质而不同。我们用亲缘关系这个通称来描述它们;正是它们决定了大多数化学反应。
由亲合力引起的吸引和排斥使原子形成新的组合，或者使我们能够将它们从这些组合中分离出来。化学反应只是由于存在的物体之间的亲缘关系而破坏和恢复平衡。我们知道，通过炸药的作用，当某些平衡被扰乱时，亲和能产生的作用的力量。
原子按亲和能分组的方式形成了分子结构。他们可能非常不稳定，然后最小的刺激，一个冲击，甚至是羽毛的触摸，足以摧毁他们。汞的雷酸盐、氮的碘化物和其他几种炸药就是这种情况。另一方面，建筑可能是如此坚固，以至于很难被摧毁。这就是砷的有机盐，如碳酸钠，其分子是如此稳定，以至于任何试剂都无法测出它所含砷原子的数量，尽管它是巨大的。王水、发烟硝酸、铬酸对分子结构无作用;这是一座坚固的堡垒。
(5)孤立物质分子的吸引和排斥，以及由此产生的平衡形式
亲和力和凝聚力的能量因此表现为吸引和排斥。我们已经看到，无论是物质的运动，还是电粒子的运动，现象通常是通过这两种运动形式表现出来的。这就是为什么对它们的研究一直在科学中占据主导地位;许多物理学家仍然把宇宙现象归结为受力学定律影响的分子间的吸引和排斥的研究。拉普拉斯说:“所有的陆地现象都依赖于分子引力，就像天体现象依赖于万有引力一样。”然而，现在看来，大自然的事情可能要复杂得多。如果说引力和斥力起着如此大的作用，那是因为在力所能产生的各种效果中，这些运动是我们最容易理解的。
由产生于固体内部的引力和斥力所决定的平衡是很难辨别的，但是我们可以通过分离它们的粒子来使它们可见。这种方法很简单，因为它只需要把固体溶解在合适的液体中。这时分子几乎是自由的，就像身体被转化成气体一样，很容易观察到它们相互吸引和排斥的效果。此外，众所周知，已溶解物体的分子在溶剂中运动，并在相同的压力下形成，就好像它们在同一空间中转化为气体一样。
分子在自由状态下所产生的这种吸引力是日常观察到的。这是由于一滴液体附着在玻璃棒的末端时所呈现的形态。它们是所谓液体表面张力的起源，由于这种张力，表面表现得好像是由拉伸的薄膜组成的。所有的吸引和排斥都只能在一定的距离上起作用。如我们所知，力场的名称是指它们所作用的空间，力线的名称是指产生吸引和排斥作用的方向。
在渗透现象中，分子间的吸引和排斥表现得最为清楚。把水轻轻倒进硫酸铜等盐的水溶液中，我们仅凭颜色的差别就能看出，起初两种液体是分开的，但很快就能看到溶解的盐分子在上面的液体中扩散开来。因此，它们体内存在一种力量，使它们能够克服地心引力。这种扩散力是水粒子和溶解的盐粒子相互吸引的结果。它被称为渗透压或张力。
所有具有溶解于液体性质的物质都能吸引溶剂，反过来又被溶剂所吸引。放置在容器中的石灰迅速吸引大气中的水蒸气，并增加体积，达到破坏容器的程度。
渗透吸引是非常有活力的。在植物细胞中，它们可以在160个大气压的压力下达到平衡，根据一些作者的说法，甚至更高。它们很少小于10个大气压。
虽然渗透压的大小是相当大的，342克糖溶解在一升水中，施加22个大气压的压力，但这种压力不会在容器壁上表现出来，因为溶剂对分子的运动有阻力。为了测量它，存在的物质必须用一个不能渗透其中一个的隔板隔开。因此，这种隔板被称为半渗透隔板。也许更正确的说法是，渗透性不等。就植物细胞而言，这些隔板是由细胞壁形成的。
在渗透现象中，总是产生两种相反方向的电流，称为外渗透和内渗透，其中一种可以克服另一种。在液体的内部，这些简单的分子间的吸引和排斥作用支配着许多生命现象，也许，这是生物形成的最重要的原因之一。“渗透压”，范霍夫说，“是动物和蔬菜各种重要功能的基本因素。根据弗里斯的说法，正是这调节了植物的生长;根据马萨特的说法，它控制着致病菌的生命。”
由于存在于液体中间的分子能够在一定距离上相互吸引或排斥，它们必然被一个力场包围——一个它们发挥作用的区域。通过利用液体中自由分子的吸引和排斥作用，M. Leduc成功地创造了与生物细胞非常相似的几何形状。根据所使用的混合物，他已经能够把粒子带到我们面前，这些粒子相互吸引和排斥，就像原子一样。把硝酸钾溶液洒在玻璃杯上，再往上面倒两滴相距两厘米的墨汁，就得到了两根力线相互排斥的两极。为了获得相反符号的两极，将硝酸钾晶体和去纤维的血液滴放在上述盐的稀溶液中，彼此相距2厘米。通过将几个能够产生相同符号的极点的液滴结合在一起，就获得了生物细胞的多面体外观(图32)。最后，如果一种盐在胶态溶液中结晶，例如明胶，结晶力场的作用方向与渗透力相反，晶体的形态就会发生改变。这些研究使人们对生命基本现象的起源有了深刻的认识。
以上关于物质构成的观点可以总结如下:只要我们揭开表象的面纱，我们就会发现，物质虽然在表面上是惰性的，但却具有极其复杂的组织和强烈的生命。它的主要元素，原子，是一个微型的太阳系，由粒子组成，它们相互旋转而不接触，在引导它们的力的影响下，不断地追求它们永恒的轨道。如果这些力量停止一分钟，世界和所有的居民将立即化为无形的尘埃。
由于原子的结合，在这些极其复杂的原子内生命平衡之上，还叠加着使它们更加复杂的其他平衡。神秘的法则仅仅通过它们的某些作用而为人所知，却介入其中，用原子来建造构成世界的物质大厦。在整个矿物王国中，这些结构相对来说非常简单，但逐渐变得复杂起来，正如我们现在将要展示的那样，最后，经过岁月的缓慢积累，产生了那些极易移动的化学组合，构成了生物。
第二章物质的流动性和感性——环境影响下物质平衡的变化
(1)物质的流动性与感性
我们现在已经到了原子历史的一个阶段，在未知原因的影响下，我们只能注意到其后果，原子最终形成了构成我们的地球和地球上的生物的不同化合物。物质诞生并将持续很长一段时间。
它以不同的特征持续存在，其中最明显的是其元素的稳定性。它们是用来建造化学大厦的，这种大厦的形式很容易变化，但在一切变化中，它的质量实际上是不变的。这些由原子组合而成的化学大厦，表面上看来是固定的，实际上却具有很大的流动性。介质的最小变化——温度、压力等——会立即改变物质组成元素的运动。
事实上，一个表面像钢块一样坚硬的物体，只是它自身的内能和围绕它的外部能量、热量、压力等之间的一种平衡状态。物质屈服于这些最后的影响，就像一根有弹性的线服从于施加在它身上的拉力一样，但一旦拉力停止，它就会恢复原状——如果拉力不是太大的话。
物质元素的流动性是最容易观察到的特征之一，因为只要把手靠近温度计的球泡，就能看到液体柱立即移动了。因此，它的分子在微热的作用下被分离。当我们把手放在一块金属块附近时，它分子的运动也发生了同样的变化，但变化的幅度很小，我们的感官无法察觉，这就是为什么物质在我们看来只有很少的流动性。
此外，我们还观察到，要使一个物体发生相当大的变化，例如使它熔化或使它变成蒸汽，就需要非常有力的手段，这似乎证实了人们对它的稳定性的普遍信念。相反地，有足够精确的研究方法表明，物质不仅具有极端的流动性，而且还具有任何有生命的有意识的感性所不能达到的无意识的感性。
众所周知，生理学家通过使一个生物产生某种反应所必需的兴奋程度来衡量它的敏感性。当它在非常轻微的刺激物下反应时，被认为是非常敏感的。用同样的方法来研究纯粹的物质，我们可以看到，在表象上最僵硬和最不敏感的物质，恰恰相反，是一种意想不到的感性。测辐射热计的物质经过最后的分析变成了一根薄薄的铂丝，它非常敏感，当受到微弱的光线照射时，它的电导率会发生变化，从而使温度上升几亿度。
随着最近检查手段的进步，大自然的这种极端敏感性变得越来越明显。斯蒂尔先生发现，用手指轻轻碰一下铁丝，就足以使它立即成为电流的中心。众所周知，在几百英里之外，赫兹波极大地改变了与之接触的金属的状态，因为它们的导电性发生了巨大的变化。无线电报就是基于这种现象而产生的。
物质具有非凡的感知力，使辐射热计得以发明，无线电报得以发现，这种感知力也被用于工业上的其他仪器;例如，波尔森发明的电报机，通过在装有麦克风的电磁铁的两极之间移动的钢带表面产生的磁性变化，使说话的话语得以保存和再现。当你对着这个薄膜说话时，微音电路中电流的微小波动会引起钢带分子的磁性变化，金属保留了金属的痕迹。这些变化使我们可以通过将电磁铁放入电话电路中，在电磁铁的两极之间传递相同的频带，随心所欲地再现语音。
这种物质的感知力，似乎与普遍的观察所表明的截然相反，正变得越来越为物理学家所熟悉。这就是为什么25年前完全没有意义的“物质的生命”这样的表达现在变得普遍使用的原因。对纯物质的研究产生了越来越多的证据，证明它具有以前被认为是生物专属的特性。玻色先生以“生命最普遍、最微妙的标志是电反应”这一事实为基础，证明了这种电反应“通常被认为是一种未知的生命力的效应”存在于物质中。他通过巧妙的实验证明了金属的“疲劳”及其在休息后的消失，以及兴奋剂、抑制剂和毒药对这些金属的作用。
当我们在物质中发现了曾经似乎只属于生物的特性时，我们不必太过惊讶，对仍然难以理解的生命之谜寻求一个过于简单的解释是徒劳的。所发现的类比，很可能是由于这样一个事实，大自然并没有很大的变化她的程序和构造所有的生物，从矿物到人，都是类似的材料，他们被赋予了共同的性质。它总是运用最小作用的基本原理，这个原理本身就足以提出力学的基本问题。正如我们所知道的，它是如此简单而深刻地阐明，在从一种情况通向另一种情况的所有道路中，一个物质分子在力的影响下只能选择一个方向，即需要最少努力的方向。也许有一天人们会发现，这个原理不仅适用于力学，而且也适用于生物学。这也许也是在许多现象中观察到的连续性法则的秘密原因。
(2)介质影响下物质平衡的变化
因此，物质就像一切存在一样，严格地依赖于它所处的媒介，这种媒介的细微变化也会使物质发生变化。只要这些变化不超过一定的限度，物质分子运动的速度和幅度就会发生变化，而它们的相对位置不会发生任何变化。如果超过这些极限，物质平衡就会被破坏或改变。大多数化学反应都向我们展示了这样的转变。
但是，无论从哪方面看，物质都是如此流动和敏感，以至于介质中最微不足道的变化——例如，温度的百万分之一度的上升或下降——都会产生我们的仪器能够记录下来的变化。
正如我前面说过的，我们所知道的物质只代表一种平衡状态，它所包含的内力和作用于内力的外力之间的一种关系。如果不对第一个进行类似的改变，就不能对最后一个进行修改，就像不能在不引起另一个振动的情况下触摸天平的一个平底锅。因此，用数学的语言来说，物质的性质是几个可变因素，特别是温度和压力的函数。
这些不同的影响可以单独起作用，但也可以联合起作用。因此，每个物体都有一个可变的温度，称为临界温度，超过这个温度任何物体都不能以液态存在。然后，它立即变成气态，并保持这样，无论施加什么压力。如果水在一个封闭的管子里加热，就会有一段时间，突然间，水完全变成了一种看不见的气体，管子似乎完全空了。在很长一段时间里，许多气体不能液化，正是因为人们不知道，如果不首先将气体降低到临界点以下，压力的作用就为零。碳酸在低于31°c的压力下很容易液化。超过这个温度，任何压力都不能使它变成液态。
因此，物质必须被认为是一种最易移动的东西，在平衡状态下非常不稳定，不可能脱离它的周围环境而被设想。除了惯性之外，它没有其他独立的性质，从惯性中，它得到了质量的恒定。这种性质绝对是唯一不受环境、压力、温度等变化所改变的。从物质的惯性出发，我们就看不出如何能定义如此多变的事物。
尽管物质具有极大的流动性，但世界似乎非常稳定。事实上，它是如此，但仅仅是因为，在它目前的进化状态下，它所包裹的媒介在相当狭窄的范围内变化。物质性质的表面恒常性，完全是由它所处的介质的当前恒常性所造成的。
这种介质影响的概念，在过去的化学家们相当忽视的情况下，终于获得了重要的意义，因为已经证明，许多反应都依赖于介质，并且根据温度或压力的变化(有时非常微小)，在非常不同的方向上发生变化。当差异很大时，许多反应被发现完全转变，或变得不可能。如果人们只能在一定温度下观察物质，就会认为它们与在普通温度下观察到的相同物质大不相同。在液态空气的温度下，磷对氧失去了强烈的亲和力，不再对氧起作用;通常对石蕊试纸起显著作用的硫酸不再使它变红。另一方面，在高温下，我们看到在普通温度下不存在的新的亲和性显现出来。氮和碳在低温下不能与其他物体结合，但在3000度时很容易与其他物体结合，形成迄今为止未知的物体——例如电石。一般情况下，氧对钻石没有作用，但在高温下，它对钻石产生了如此强烈的亲和力，以至于它与钻石结合，变成白炽灯。镁对氧的亲和力相当温和，但在足够高的温度下，它对氧的亲和力达到这样的程度，当它被投入碳酸的大气中时，它会分解碳酸，抓住其中的氧气，并在点燃时持续燃烧。
因此，物质的元素都在不停地运动:一块铅、一块岩石、一排山脉都是表面上静止不动的。它们受到介质的各种变化的影响，并不断修改自己的平衡以适应这种变化。大自然从不休息。如果宁静存在于任何地方，它既不在我们居住的世界里，也不在地球表面的生物中;它甚至在死亡中也不存在，死亡只是代替某些原子的暂时平衡，而其他平衡的持续时间也同样是短暂的。
第三章:物质的各个方面——气态、液态、固态和晶体态
1)气态、液态和固态
根据所受外力的不同，物质有三种状态，即固态、液态和气态。然而，最近的研究已经清楚地证明，它们之间并没有很大的区别。液态和气态的连续性已被范德华斯的研究证实，液态和固态的连续性也已被其他实验者证实。在足够的压力下，固体表现得像液体一样，它们的分子在另一个分子上滑动，最终固体金属像液体一样流动。斯普林说:“流体静力学和流体动力学定律适用于受到强压力的固体。”在美国，最硬的物体在一定压力下表现为液体的这种特性已被商业利用，用于用在足够压力下而不需要提高温度的钢块制造工具。然而，这种金属可能被认为是一种几乎不具有延展性的物质。
晶体状态本身不能在固态和液态之间建立非常明确的区分。正如莱曼所指出的那样，它们存在于半液态晶体中，而我自己也发现了一种制备糊状晶体的方法(只需用长钳将一条镁在水银中夹几分钟)。上面我们已经看到，液体虽然仍然是液体，但也可以呈现出类似晶体的几何形态，而且某些光学过程使我们能够揭示它们的存在。
但是，我们将看到，一般说来，晶体状态构成了物质的一个非常特殊的阶段，这个阶段赋予了它自己的个性，从某些观点来看，它接近于生物的个性。
(2)物质的晶体状态-晶体的生命
在一些未知的力中，我们只能通过它们的一些作用来认识它们的存在。在这些力中，我们发现一些力迫使物体的分子严格地采取几何形式，称为晶体。所有的固体都有趋于晶体形态的趋势(1)。这些形态所产生的几何平衡赋予了物质分子一种个性。物质在同样的意义上使它们个体化，正如生物所做的那样——通过结合从媒介本身借来的要素。
[(1)海德堡大学的Quincke教授最近指出，所有物质在从液态转变为固态时，都呈现出他所谓的“泡沫结构”，或者变成一个细胞网络，其中可能包含晶体(Proc。罗伊。Soc1906年7月21日)
在这个表达中——物质的个体化——当应用到它转化成几何形体时，并没有什么特别之处。矿物存在以其水晶形态为特征，正如生物以其解剖形态为特征。他们的水晶也经历，像动物或植物，一个渐进的进化，才达到它的最终形式。同样，像动物或植物一样，残缺的水晶可以修复它的残缺。水晶实际上是一种特殊生命形式的最后阶段。
在可以支持这些观点的事实中，必须特别引用施隆教授关于导致物质分子呈现晶体形态的连续转变的漂亮实验。主要的三个阶段是(10颗粒相;(2)纤维相;(3)均相。这里复制的三张照片代表了他们，我要感谢所提到的那位警官的好意。在即将结晶的溶液中，首先形成球状物，在其中心很快出现颗粒(图33)。这些颗粒拉长并呈纤维状(图34)，随后进入均质状态(图35)，这构成了晶体的最终形式。水晶就这样结束了它的循环。
这些晶体形成的规律是普遍的，根据斯克伦的说法，可以在矿物质的晶体中观察到，也可以在伴随微生物的晶体中观察到。根据他的说法，在每种微生物的分泌物中，总会出现每种微生物特有的晶体。
这些观察表明，在它的前结晶时期——它的婴儿期——未来的晶体表现得像一个有生命的存在。它代表了进化过程中的组织。它是一个有组织的存在，正在经历一系列的转变，其最后阶段是水晶形态，正如橡树是橡子进化的最后阶段。因此，晶体似乎是某种物质平衡的最后阶段，无法上升到更高的生命形式。
不同方向的研究证实了上述结论。因此，卡托先生发现，金属经过抛光，然后用溶解在丙酮中的苦味酸进行处理，会呈现出“一个完全封闭的微观细胞网络……细胞和晶体显示出明显的关联。”具有相同晶体取向的鹅卵石具有具有特定形式和配置的细胞网的特征，这使得晶体可以被视为以相同方式排列的相似细胞的集合体。”因此，细胞结构似乎是胚胎阶段，而晶体结构则是成体阶段。
水晶形态远非一个例外的状态，事实上，所有形态都趋向于这个状态，一旦介质的某些条件被实现，它们就会达到这个状态。在蒸发溶液中溶解的盐和冷却时熔化的金属总是趋于结晶形式;如果我们像现在这样考虑溶液与气体的相似之处，那么可以说自然界最常见的两种形式是气体和晶体。
自然界中除了晶体，几乎没有什么东西具有真正稳定而确定的形态。另一方面，一个普通的生命是一种极易移动的东西，总是在变化，只有在不断地死亡和重生的条件下，它才能继续生存。它的形式之所以显得明确，是因为我们的感官只能感知事物的碎片。眼睛不是生来就能看到一切的。它从浩瀚的形式海洋中挑选出它所能接触到的东西，并相信这种人为的限制就是真正的限制。我们对生物的了解只是其真实形态的一部分。它被自己呼出的蒸汽所包围，被由于温度而不断发出的波长很大的辐射所包围。如果我们的眼睛能看到一切，生物在我们看来就会像云一样轮廓不断变化。
在溶液中出现的晶体从何而来?这种溶液的分子在变成晶体之前所经历的转变的起点是什么?观察表明，一切生物，从细菌到人，都是从更早的存在发展而来的。水晶也一样吗?它也是由于隶属于一个更早的存在而衍生出来的，还是自发地产生的?
现在看来，特别是自从奥斯瓦尔德的研究以来，似乎已经很好地证明了，在晶体中，这两种生成方式都存在。在一定的介质条件下，如压力、溶液浓度等，只有当液体首先受到结晶胚芽时，它们才能结晶。这样形成的晶体，按照达斯特雷在他的伟大著作《生命与死亡》中的表述，可以被认为是一种早期晶体的后代，这完全像在溶液中培养的细菌是最初引入其中的细菌的后代一样。
然而，在培养基的其他条件下，可以在不引入细菌的情况下观察到自发结晶。这些不同的条件是已知的，并且可以随意生产。溶液可以放在允许它自发结晶的条件下，也可以放在只有在引入合适的细菌后才会结晶的条件下。因此，可以说晶体呈现出两种截然不同的繁殖模式——自发生成和依附生成。
这种自发产生的能力，在水晶生物身上是可能的，但众所周知，在生物身上是不可能的。后者只是由于从属关系而产生的，决不是自发产生的。然而，必须承认，在血缘关系产生之前，地质时期的原始细胞一定是在没有父母的情况下出生的。我们对使物质第一次自发地组织起来的条件一无所知，但没有任何迹象表明我们将永远如此无知。
因此，我们看到这样一种观念，即晶体是介于无生命物质和有生命物质之间的一种存在，而且晶体的位置更接近无生命物质而不是无生命物质。它与活人一样具有上述的品质，尤其具有某种与祖先生活极为相似的品质。我们为了使溶液结晶而引入的晶体细菌似乎暗示了一系列早期生命。它们让人想起生物的胚芽——精子构成了一个种族的连续形式的总和，尽管它们的大小微不足道，但包含了生物在到达成人阶段之前所表现出的连续转变的所有细节。
这一顺序的所有事实都属于自然界中充满的无法解释的现象的范畴，一旦我们深入到未探索的地区，这些现象就会变得越来越多。事物的复杂性似乎是研究得越多就越复杂。
第四章简单体构成的统一性
(1)不同的简单体是由一个元素合成的吗?
当我们使自然界中存在的各种化合物进行某种化学作用时，我们就成功地把它们分离成任何反应都不能进一步分解的元素。这些不可约元素被称为单体或化学元素。它们的结合形成了我们的地球和居住在地球上的生物。
所有的物体都应该是简单的，这一观点一定是由一种处于不同凝结或组合状态的单一元素衍生而来的。这一观点是如此自然地出现在人们的脑海中，以至于它是直接在化学中被提出的。在由于缺乏证据而被抛弃之后，当最近关于物质解离的实验似乎表明，各种物体的解离所产生的产物是由相同的元素构成时，它又获得了新生。
很早以前所知道的事实已经表明，最不相似的物体的原子具有某些共同的性质。其中最重要的是比热和电荷的相等，当我们处理的不是物质的质量，而是与原子质量成比例的量时。
每个人都知道，物体的比热——以卡路里表示的热量，为了使它们的温度升高相同的度数，必须传递给它们——因物体的不同而不同。因此，用使一公斤水升高3°所需的热量，可以使一公斤汞的温度升高97°。但是，如果不比较相同重量的不同物质，而比较与它们的原子量成正比的重量，我们就会注意到，所有的物体受到相同的热量所受到的热量都是相同的，而电解也证明，在相同的原子量下，它们所带的电荷是相同的。除了这些早已为人所知的事实之外，还有本文所述的最近研究的结果，这些研究表明，通过物质的解离，可以从大多数不同的物体中获得类似的产物。因此，我们可以承认，一切物体极有可能都是由同一种元素构成的。
但是，即使这种构图的统一性得到了充分的展示，也只能带来一点实际的趣味。通过化学分析，在伦勃朗的一幅画中发现的元素和在一个酒店的招牌上发现的元素是一样的，同样地，狗的身体和人的身体具有相同的成分。像这样的观察完全不能使我们了解这样分析过的天体的结构。就原子而言，我们想要发现的是能够用相似的材料建造出完全不同的建筑物的建筑规律。没有什么比氯原子、锌原子和金刚石原子是由同一种元素组成更有可能的了。但是这个元素是如何赋予不同物质的元素如此不同的性质的呢?对于这一点，我们是如此的无知，以至于我们甚至无法就这个问题提出任何假设。
无论存在于各种简单物体的原子元素之间的平衡的性质如何，可以肯定的是，尽管它们具有流动性，但这些平衡具有非常大的稳定性，因为在最激烈的化学反应之后，简单物体总是被发现是不变的。任何给定数量的元素的任何转换都不能改变其重量的性质。正是由于这个原因，原子至今仍被认为是坚不可摧的。
这种表面上的不可毁灭性，总是给化学种类不变性的信念以极大的力量。然而，我们将看到，通过稍微仔细地观察事物，这个论点失去了它的大部分价值;因为，在不涉及物质的解离现象的情况下，我们可以证明，同样的物体确实可以发生性质的非常彻底的转变，这种转变有时甚至意味着实际的嬗变。
（2）简单物体可以被认为是不变不变的元素吗?
在化学诞生之初，分析方法在某种程度上缺乏精细化，物理研究的过程，如光谱学，还不为人所知。因此，它产生了明确的性质。这些物体明显不同，不可能混淆。于是产生了一种学说，类似于当时在生物学中所承认的学说，即化学物种和生物物种一样是不变的。然而，经过半个世纪的耐心观察，生物学家终于放弃了物种不变性的观点，而化学家仍在捍卫这一观点。
然而，所发现的事实表明，在化学物种之间，就像在生物物种之间一样，存在着大量简单体的转变，这是不容置疑的。必须认识到，许多简单物体绝不具有可以轻易区分的明确定义的性质。相反，有许多物质彼此如此接近，具有如此相似的品质，任何化学反应都无法将它们区分开来;也正是因为这个原因，他们才这么长时间不为人知。在已知的简单天体中，大约有四分之一(约15个)在化学特征上彼此如此相似，以至于如果不采用某些物理研究方法(谱射线、电导率、比热等)，它们是永远不可能被分离出来的。这些物质就是金属，其氧化物形成所谓的“稀土”。M. Wyrouboff和Verneuil说:“它们的区别只在于它们的物理性质和化学性质相同，只有两三个例外。”这种情况是如此之多，以至于还没有发现能把它们分开的反应，为了得到它们或多或少的纯粹的状态，只能通过经验的粗略的分馏过程。”
最近发现的其他事实表明，最显著的化学物种，如普通金属，有许多变种。在每一种元素周围，很可能都存在着一整套具有共同特征的变化，然而，这些变化又具有足以使它们区别开来的自成一体的特性;正如在现存物种中观察到的那样。银，正如我们现在将要看到的，不是单一的金属。银至少有五、六种，构成了截然不同的简单体。铁也是如此，也许其他金属也是如此。
早期的化学仔细地注意到存在一些性质不同但本质上似乎相同的物体。它将这些同一物体的不同状态称为“同素异形体”。如果它没有把它们归类为独立的简单体，那是因为它们总是可以通过各种试剂回到一种共同的状态。红磷与白磷完全不同。钻石和碳的区别也不一样;但是白磷和红磷都能产生同样的化合物，也就是磷酸。用煤或金刚石都可以制造出同样的化合物，即碳酸。
如果没有这些共同的性质，我们永远也不会想到把煤和钻石、白磷和红磷这样截然不同的物体归为一类。白磷是最需要氧气的物质之一，而红磷是最不需要氧气的物质之一。白磷在44℃就会融化，而红磷在任何温度下都不会融化，不经过液态就会变成蒸汽。前者是已知毒性最强的身体之一，而后者是最无害的身体之一。同样显著的差异存在于差别很大的形式中。M.科斯特证明了缓慢冷却的硒是一种导电良导体，因此他给它起了金属硒的名字。相反，通过快速冷却得到的普通玻璃硒是绝缘体，因此不再具有金属的性质。
只要在极少数的物体中观察到同素异形体的状态，就可以把它们看作是例外，但是更敏感的研究方法已经证明，相反，被认为是例外的东西构成了一个非常普遍的规律。博学的天文学家Deslandres认为，在许多物体的光谱中观察到的巨大差异——例如碳和氮——根据它们发生的温度，是由于这些物体的同素异形体状态造成的”(政府建筑渲染的1903年9月14日)。
不需要借助光谱分析所提供的线索，就可以很容易地注意到，最常见和最易区分的物体，如铁和银，显示出许多不同的同素异形体，这使我们能够将它们划分为同一属的不同种。已知的铁和银已经有六种不同的种类，它们有明确的特征，尽管它们具有某些共同的反应，这在以前导致了它们的混淆。有了新的观察方法，这些物种的数量很可能会大大增加。最近对胶体金属的研究——我们将在另一章中提到这些研究——能够进行如此大的修改，使它们失去其来源的金属的所有性质，而更像有机物质而不是金属。
但是，即使不考虑胶体金属的这些极端情况，而只考虑用绝对经典的方法制备的最普通的物体，我们也必须承认，正如我们将要看到的，同样的金属可以以不可能混淆的形式表现出来。
我们知道，各种简单物体在它们的组合中所吸收或释放的热量是一个常数，用精确的数字表示，它构成了它们的基本特性之一。这些以前被认为对每一种物体都是不变的数字，已被用来建立一门特殊的科学，即热化学，
金属的同素异形体一为人所知，人们就着手研究这些数字，而且必须承认，根据金属的制备方式，这些数字可能比用不同方法制备的同一物体的数字高或低20倍。到目前为止所公布的许多数字，甚至不能说它们是大致接近的。正是贝特洛本人，热化学的创始人之一，为证实这一事实做出了贡献。如果他早30年这样做，很可能就不会有热化学的诞生。
(1)此外，这里是M. Berthelot根据所使用的金属种类获得的银的数字——参见Comptes Rendus, 1901年2月4日。下面这些数字代表了同等重量的物质在汞溶液中的热:
(a)薄叶子中的银，+2.03 cal
(b)上述金属在500-550℃、+0.47 cal的氧气电流下加热20小时所产生的银
(c)银针结晶;电解法从溶解在10份水中的硝酸银中获得:+ 0.10 cal;
(d)铜从硝酸盐中析出的银，部分在常温(+ 1.10大卡)下洗涤和干燥
(e)上述银在120℃:+ 0.76 cal干燥
(f)上述银加热至暗红色:+ 0.08卡。]
从我所持的关于化学物种可变性的观点来看，这些结果是最令人感兴趣的。从迄今为止作为热化学基础的主流观点来看，它们显然是灾难性的。贝特洛先生通过以下考虑敦促这样做:
“这样的能量不平等，就像这样通过实验建立起来的，很明显，不能肯定地适用于普通金属，也不能更普遍地适用于元素;在讨论它们的反应时，从不同的状态出发得到的热化学值。
“我所研究的银的状态，除了一个例外，不符合热化学论文中给出的氧化Ag2O的生成热为+7卡的数字。
在银的情况下，这种元素的热化学状态的差异可以增加到2卡路里，对于一个银原子，这使得2个银原子(AgO)形成氧化物的差异为+4卡路里。”
在上述情况下，书中给出的数字将有近50%的误差。这位作者接着问自己，铁的情况是否也一样，因为铁有如此多的同素异形体。这一观察结果可能不仅适用于铁，而且适用于所有其他物体。那么，从前热化学所显示的绝对正确的数字还剩下什么呢?
可能会保留很少，因为即使我们以同样的方法制备金属，也不能确定从相同的物体开始，因为它的简单干燥温度允许它的结化热发生变化，只要稍微改变它的物理状态，就足以改变它的热性质。法拉第说，用化学方法沉积在玻璃板上的银具有很强的折射力，而且透明度很低。法拉第由此得出结论，在这两种情况下，银一定代表着非常不同的形式。实验充分证实了这一预测。
在热化学图形建立的时候，化学家们除了他们自己的推理之外，不可能有别的推理，因为当时他们只能通过无法揭示某些根本差异的反应来区分物体。银，不论来历如何，只要用硝酸处理，总能得到相同成分百分比的硝酸银，而且总能从硝酸中提取等量的金属银。那么，人们怎么可能怀疑在现实中存在着彼此不同的金属，尽管它们代表着相同的外观，并被称为银呢?
我们现在知道这一点，是因为我们的调查方法已经完善了。当它们更加完善时，就像我前面说过的那样，从同一物体衍生出的化学物质的数目很可能会进一步增加。
上述事实确立了这一重要的一般规律;简单物体绝不是由结构上不变的确定的元素组成的，而是由在相当大的范围内可以变化的元素组成的。每个简单体只代表一种类型，从中衍生出许多不同的变种。如果采用用于生物的金属分类，可以说像银或铁这样的金属构成一个属，其中包括几个种。同一属的所有物种，例如铁属和银属，虽然具有共同的特征，却完全不同。如果我们考虑到，在矿物世界中，物种是比较容易改变的，例如，白磷物种可以变成红磷物种，或者银物种，在它的组合中能够分解很多卡路里，可以变成一个分解较少数量的物种，那么我们就可以肯定，化学物种比动物物种更容易转化。这并不奇怪，因为后者的组织要比前者复杂得多。
因此，化学物种是易变的。另一方面，我们知道，在某些适当的作用下，原子可能开始发生解离。相反，我们是否可以希望成功地完全改变一个简单的物体?这就是我们现在要着手研究的问题。
第五章:化学物种的变异性
(1)简单体的变异性
著名化学家大仲马说:“通过研究那些作用最为强烈的现象，就能成功地理解一整类现象的规律，这是非常罕见的。”通常观察到的是相反的情况，几乎总是通过对轻微或缓慢的现象进行耐心的分析，人们才能成功地发现最初无法分析的规律。
整个科学史都证实了这一观点。伽利略正是通过仔细观察一盏吊灯的摆动才发现了最重要的力学定律。正是通过对头发阴影的长期研究，菲涅尔建立了改变光学科学的理论。正是通过分析微小的电现象，伏特、安培和法拉第从虚无中创造了一门科学，这门科学不久就成为我们文明中最重要的因素之一。
庞加莱写道:“可以肯定的是，在未来和过去一样，最深刻的发现，那些将突然揭示完全未知的领域，并打开全新视野的发现，将由少数天才做出，他们将在孤独的冥想中从事他们固执的工作，而他们，为了验证他们最大胆的想法，无疑只需要最简单和最便宜的实验方法。”
当独立的追求者发现自己因缺乏手段而陷入困境，或者发现自己的努力往往遭到冷漠或敌意时，他们应该始终牢记这样的考虑。也许存在着任何一种物理现象，只要对其进行全方位的耐心研究，最终都能揭示出一些完全出乎意料的事实，即使是用非常简单的研究方法也能做到。因此，对光照射在金属上所产生的流出物的仔细研究，是我在这本书中所提到的所有研究的起源，最终使我证明，关于物质不可毁灭的百年教条是多么缺乏根据。
这种研究的巨大兴趣在于，如果固执地继续下去，就会不断看到新的事实出现，而且永远不知道自己将被引向哪个未知的领域。在我从事实验的这些年里，我不止一次地注意到这一点。我从另一个完全不同的对象着手，用实验方法研究化学物质的变异性问题;如果我给出前面的解释，那么我在某种程度上是在为自己处理一个乍一看似乎不在我的研究范围之内的问题而辩解。
从哲学的角度来看，化学物种的变异性问题与长期以来困扰科学界的生物物种的变异性问题是同一层次的。这种物种的可变性最初被大力否认，但最终被接受了。导致它被采用的主要论点是，生物可以成为研究对象的变异的程度，尽管从来没有人成功地获得过某些化学物种的巨大变异，但它们转化的可能性是可以被承认的，其原因与生物学家所信服的那些原因是相同的。
化学物质的可变性，在前一章中以简单的已知事实陈述作为证据，需要首先讨论，以便为读者解释我现在将要详细介绍的实验做好准备。
要使某些物体发生转变，我们不需要诸如高温、大电势之类的能量手段。我已经表明，物质对强大的作用力非常抗拒，相反，在适当的条件下，它对轻微的刺激物很敏感。正是由于这个原因，尽管它是稳定的，但在诸如微弱的光线这样的微小因素的影响下，它也会解离。
我已经指出了添加到某些物体上的外来物质的痕迹所起的非常重要的作用。当我看到这种混合物所产生的诸如磷光这样奇特的性质，以及诸如放射性这样重要的性质时，它的重要性就给我留下了深刻的印象。如果如此重要的现象可以用如此简单的方法创造出来，难道不可能用类似的方法成功地改变某些元素的所有基本性质吗?
通过基本性质，我们可以了解那些化学家赖以进行分类的显然不可约的性质。因此，铝在冷时不分解水和在常温下不氧化的特性构成了这种金属的基本特性之一。如果仅仅在水里加入某些物体的痕迹就能使水氧化，我们显然就有权说水的基本性质已经改变了。
这些实验只是辅助实验，超出了我的研究范围，我只对铝、镁和汞这三种金属进行了实验。尽管它们很简单，但也需要一些技术上的解释，因此我建议读者查阅这本书的纯实验部分的详细描述。我们可以看到，把前两种金属放在各种物质的微量物质中——例如，用蒸馏水来洗掉以前装有汞的空烧瓶——就有可能改变它们的特性，如果根据它们的新特性来分类，它们在元素列表中的位置就必须改变。这些金属通常不会对水起任何作用，但在这之后就会猛烈地分解水;铝在空气中立即被氧化，在人的眼睛下面长出厚厚的一簇，使一盘抛光铝看起来像丛林埃及研究所公报第4节，1904年11月19日，第464页等)。
当以我的名义向科学院提交这些事实时，人们提出了几个假设来解释这些事实。贝特洛指出，两种金属在彼此存在的情况下可以形成电偶，这可能是所注意到的现象的起源，因此，所观察到的不是金属本身的性质，而是它们对的性质。这显然是一个很不充分的解释。
其他学者把这种转化的金属比作合金，根据现在流行的某些观点，合金是由规定比例的组合组成的，溶解在所讨论的一种金属的过量中。但在合金中，所获得的变化，如硬度、熔合性等，尤其具有物理顺序，并且在它们中没有观察到类似于我所获得的化学转变。
通过这些研究的扩展，一定会发现大量相同次序的事实。化学已经有了一定数量的分子。也许，正如我说过的，没有比白磷和红磷更不同的尸体了。就它们的某些基本化学性质而言，其中包括它们的氧化能力，它们之间的区别几乎就像钠与铁的区别一样大。然而，在白磷中加入微量的碘或硒就足以将其转化为红磷。
钢铁和纯铁和普通铁的例子同样具有代表性。众所周知，钢在硬度和外观上与铁截然不同，但在化学性质上，钢与铁的区别仅仅在于碳含量的千分之几。我们还知道，纯铁的性质与普通铁的性质完全不同。事实上，最后一种在干燥空气中不会氧化。用加热的氢还原倍半氧化铁而得到的纯铁氧化性很强，在空气中自燃，因此又称燃铁。
在这些事实的存在下，我们甚至可以探究几种普通金属的经典性质是否仅仅是由于一些无限小的其他物体的存在，这些物体的存在往往对我们是隐藏的，当它们通过分析向我们揭示时，我们称之为杂质。我们将看到，在有机化学中最重要的化合物disastases，一旦被剥夺了某些金属的踪迹，它们就失去了所有的性质，而这些金属的存在在以前甚至连怀疑都没有。
因此，我的研究所提供的证据，以及我所收集的同类研究所提供的证据，似乎都证明了简单物体并不具有它们所具有的不变性。承认它们不是不变的，就是说改变它们是可能的，从而回到物质的变化这个老问题上来，这个问题使中世纪的炼金术士们十分苦恼，而现代科学最终认为，这个问题就像圆的平方或永动一样，是不值得研究的。长期以来，它被认为是虚幻的，如今，它又回到了前台，占据了最杰出的化学家的思想。
莫瓦桑先生写道:“今天将要实现的伟大的现代发现，因此不是增加一个单位的元素数量，而是通过有条不紊地从一个简单的物体转移到另一个简单的物体，从而减少元素的数量……我们最终能实现简单物体相互转化吗?这种转化在化学中所起的作用，如拉瓦锡敏锐的头脑所掌握的燃烧思想那样重要吗?”伟大的问题在这里意味着解决。而这种矿物化学，我们认为已经枯竭了，但它还只是在它的黎明”。实际上，根据现代的电解解离理论，化学家们不得不承认，炼金术士们所幻想的嬗变是司空见惯的事情，因为只要把盐溶解在水中，就足以使盐的原子完全发生嬗变。
我们知道，即使在当时，根据阿伦尼乌斯在几年前大大发展起来的古老的理论，在盐的水溶液(例如氯化钾)中，氯原子和钾原子分离了，并且仍然存在于液体中。氯化钾仅凭它的溶液解离为氯和钾。但是，由于钾是一种金属，它不能留在水中而不剧烈地分解，也不能在氯的存在中不与氯进行能量结合，必须承认，这种溶液中的氯和钾获得了与它们的普通性质不同的新性质。由此可见，它们的原子已经完全转化了。此外，这一点也得到了承认，因为对这种现象的解释是这样的:在溶液中，氯原子和钾原子是由带有相反电荷符号的离子形成的，这些电荷在普通的氯和钾中会相互中和。因此，必然存在着两种截然不同的钾，实验室里的钾具有我们在其中观察到的所有性质，而电离的钾与前者没有任何关系;氯的情况也一样。这一理论已被接受，因为它便于计算，但很明显，这将导致我们认为原子是世界上最容易转化的东西，因为它足以使一个物体溶解在水中，以获得其特征元素的根本转化。
此外，以前有几个化学家在这个方向上做了一些研究。圣克莱尔·德维尔对他的学生宣称，他不相信化合物中元素的持久性。莱比锡大学化学教授W.奥斯特瓦尔德同样断言，元素不能继续以化学组合形式存在。根据他的说法，“与所有证据相反，物质在化学反应中不会消失，并为另一种具有不同性质的物质腾出空间”。例如，氧化铁就不含铁和氧。当氧作用于铁时，氧和铁就发生了完全的转变，如果从这样形成的氧化物中，氧和铁随后就被提取出来，那也只是通过进行相反的转变。奥斯特瓦尔德(M. Ostwald)写道:“声称一种特定的物质可以在不具有任何原始属性的情况下继续存在，这难道不是无稽之谈吗?事实上，这种纯粹形式的假设只有一个目的，那就是使化学的一般事实与关于不变物质的完全武断的概念相一致。”
从上面所说的看来，构成原子的元素的平衡是可以很容易地改变的，但同样无可争辩的是，它们有一种不可战胜的倾向，即回到各自特有的某种形式的平衡;因为，在每一种可能的改变之后，它们总是能够回到它们最初的平衡形式。因此，我们可以说，在目前的科学水平下，化学物种的可变性是可以证明的，但以我们所掌握的手段，这只能在一定的范围内实现。
(2)复合体的变异性
我刚才所说的简单物体的可变性以及使这种可变性发生作用的方法，同样适用于复合化学物体。当今存在着一种非常重要的工业，即白炽灯的制造，它的基础仅仅是化合物的某些性质在少量其他物体的存在下发生变化的原理。当这些灯的灯罩浸泡在纯氧化钍中，它们在加热时不发光，或者只是很轻微地发光;但是如果加入百分之一的氧化铈的氧化钍，白炽就会立刻减弱。这是一个非常不可预见的现象，也是为什么这种照明模式的创造需要长期研究的原因。
但是，也许只有在生物体内发生的化学现象中，才能更经常地证实这一原理。潜水员的岩浆岩完全失去了它们的性质，因为它们被剥夺了它们所含的矿物物质的痕迹，特别是锰。像砷这样的物质，现在从许多组织中以极低的剂量提取，很可能发挥着早期化学未曾怀疑到的重要影响。
这可能是由于少量物体的存在所产生的作用，这是由于在以前被认为相同的化合物中观察到的差异造成的，然而，这些化合物似乎随着它们的起源而不同。在过去，定义明确的自由基，如糖、叶绿素、血红蛋白、尼古丁、挥发性精华等，无论它们来自什么生物，都被认为是相同的。但是阿尔芒·戈捷认为这是一个错误:“虽然这些自由基仍然属于同一个化学家族，但当它们被分离出来并被仔细研究时，它们会通过异构化、取代和氧化，从一个蔬菜种族变成另一个蔬菜种族:简而言之，它们已经变成了另一个确定的化学物种。动物界也是如此。血红蛋白不是一种，而是几种，每一种都有自己的种类。”
在注意到彼此相似但起源不同的物体之间的这些差异时，戈捷并没有给出它们的原因。通过类比，我认为上述差异是由各种物质的痕迹和它们数量的变化所产生的。我已经指出，有机发酵液一旦失去它们一贯含有的那一小部分金属物质，它们的性质就会丧失。血红蛋白似乎起到了催化发酵的作用，其含铁量因动物种类而有很大差异。
这种通过加入极少量的另一种物质而改变一种物质性质的原理，显然具有普遍的重要性。然而，这只是对经验观察的阐述，其中的秘密原因仍然不为人所知。这样形成的特殊组合，我们将在下一章中再讨论，它们完全不受化学基本定律的约束。
我对这一原理的各种应用已经向我证明，它不仅在化学和生理学上，而且在治疗学上，都将是富有成效和实用的。我的这一论断是基于我几年前进行的一些研究，这些研究是关于咖啡因在一定条件下与非常小剂量的可可碱(一种生物碱，当分离出来时，只在非常大剂量时才对生物体起作用)结合时所具有的全新性质。查尔斯·亨利(Charles Henry)教授在索邦大学(Sorbonne)的一个实验室里用登记仪器对不同的病人进行了实验，从中可以发现，可可化咖啡因似乎是已知的能量最高的肌肉兴奋剂。对一些艺术家和作家的观察也同样证明了它在智力活动中的独特力量。
关于化合物化学组分的可变性的实验显然不如那些关于简单体的可变性的实验重要，因为化学很早就知道如何通过各种反应来修饰化合物。如果我把它们详细地说出来，那是为了表明，允许简单物体的性质变化的方法的原理，也适用于许多复合物体，并提前引起人们对其结果的注意。在早期的矿物化学中，任何化合物，例如硝酸银，都被认为是由某些元素严格按恒定比例组合而成的明确界定的物质。他们可能根本不是那种人。定比定律无疑只是一个近似的定律，就像马里奥特定律一样，它表面上的正确只是由于我们观察方法的不足。
就简单物体的可变性而言，应当指出，从我的研究中推导出的一个非常严重的理由，无疑总是反对原子服从于完全的平衡转变。我已经展示了它是一个巨大能量的蓄水池。因此，要完全改变它，似乎需要大量的能量，远远超过我们所能掌握的。
但是实验证明，在不能完全破坏原子平衡的情况下，我们可以修改它们。我们也知道，用很简单的方法，我们就能引起物质的解离，从而释放出它的一部分能量。因此，如果发现不可能给原子添加足够的能量来改变它，我们至少可以希望剥夺它的一部分能量，使它下降一个在它的连续步骤的规模上无法返回的台阶。失去一定量能量的原子就不能再处于失去能量之前的状态。那么，毫无疑问，一个真正的嬗变就会出现。
综合上述事实，我们得出了这个结论。物质，我们的实验已经排除了它的长生不老，但它不再具有固有的固定性。由此可见，关于化学种类不变性的一切仍然占支配地位的观念似乎注定要消失。当我们看到所谓的同素异变是多么深奥的时候，即在电解溶液中物体的转变，以及在少量特定物质的存在下几种金属的完全转变;当我们也看到物体能够分解和简化为相同的元素时，我们就会很自然地放弃经典的观念，提出以下的原则:
化学物种不是一成不变的，就像生物物种一样。
第六章:物质元素的化学平衡
(1)矿物化学平衡
从组成地球的矿物质到构成生物组织的化合物，各种各样的元素结合在一起，可以产生越来越复杂的物体。
长期以来，化学学界一直在研究这些组合。因此，我们可能会认为我们即将进入一个非常著名的领域。在那里停留很短的时间就会发现，恰恰相反，它是一个充满了完全不为人知的地方的世界。
由于矿物世界是早期化学方法所能接触到的唯一世界，自然是化学方法的第一个研究对象。这是比较容易的，因此化学起初似乎是一门简单而精确的科学。
事实上，矿物一般是由少量元素如氧、氢、硫等结合而成的。这些组合具有恒定的组成，并代表结构复杂度小的分子结构。只有当我们接触到生物组织内的化合物时，这些现象才变得难以解释。因此，分子结构具有过度的复杂性和非常大的不稳定性，这是维持生命所必需的快速能量生产所必需的。由几块石头组成的矿物世界的基本建筑已经变成了一个城镇。有机物的结构有时达到如此复杂的程度，以至于我们常常完全不知道。
但是，无论简单的矿物结构可能出现，我们都远不能辨别出能够产生这些结构的平衡的性质。只有这些平衡所产生的影响才是我们所能理解的。我们不可能知道一个硫原子与一个氧原子或任何其他形式的原子有什么不同，同样也不可能理解由它们组合而成的化合物中不同性质的原因。我们只能说，原子的相对位置似乎比原子固有的属性更能决定物体的性质。几乎没有任何元素的性质是不能通过改变它们结合在其中的分子结构来改变的。在金刚石与氧结合形成的气态碳酸中发现刚性金刚石的什么性质?令人窒息的氯和可变的钠在它们结合形成的海盐中具有什么性质?羧基和砷是剧毒的物质，钾是腐蚀性很强的物质;钾的钙酸钾，含有42%的砷，是一种既不刻薄又完全无害的物质。
于是，进入元素结构的原子位置的改变就能完全改变元素的性质。在化学中，就像在建筑中一样，建筑物的形状远比组成它的材料重要得多。
它主要是异构体-具有相同百分比的组成部分，但表现出不同的性质，这表明了分子结构的重要性。在称为异聚体的同分异构体中，不仅有相同的比例组成，而且通常每个分子的原子数也相同。同一似乎是完全的，但性质的不同表明它不是完全的。
在被称为聚合物的物体中，百分比组成同样保持相同，但分子量因两个分子的缩合或分裂而变化。至少给出的解释是这样的。如果我们能从已知的金属中制造出聚合元素，我们可能就能成功地制造出新的物体，就像简单地加热乙炔就能聚合成苯一样。
只要化学还只能处理矿物世界中非常简单的化合物——水、酸、盐等等，这些化合物的组成是众所周知的——它就能通过系统地改变它们的组成，改变它们的性质，并随意创造新的物体而成功。
例如，以一种复杂程度很低的组合为例，沼气或甲烷是由碳和氢(CH4)．人们可以用氯原子依次取代一个氢原子，得到非常不同的产物，如单氯、双氯、三氯(氯仿)或四氯碳(四氯化碳)。
所有这些反应都非常简单，可以用非常简单的公式来表示。如果化学在这个阶段就停止了，它可能被认为是一门完整的科学。对有机物质化学平衡的研究表明了早期概念的不足。
(2)有机物质化学平衡
化学一越过矿物世界的界限，渗透到有机世界的研究中，它的现象就变得越来越复杂。人们很快注意到，存在着与物体的百分比组成无关的平衡，因此，如果对非常不同的物体不给出相同的公式，习惯的公式就无法表示它们。因此，有必要抛弃早期的方法，而求助于几何图形，以便近似地表示即将出现的结构。起初，人们认为原子按照几何线在一个平面上排列——这是完全不可能的，而六边形就是几何线的类型。后来，人们终于明白了，它们必然是按照空间的三个维度来排列的，然后，它们就被以四面体为代表的实体图形所表示。立体化学就这样诞生了，它没有明确地告诉我们任何关于原子的难以接近的结构，却允许把某些已知的事实放在一起，并发现其他的事实。但是，这些与现实没有任何关系的图解结构，从长远来看是非常不充分的。于是我们就假定物体的元素不是静态的，而是动态平衡的。由此产生了一种尚在形成过程中的新化学，可以称之为运动学化学。在它的公式中，原子用小圆圈表示，圆圈周围画有箭头，表示它们的假定旋转方向。 The idea that atoms and their component elements are in perpetual motion in bodies is quite in conformity with the notions I have set forth, but to interpret by diagram such complicated movements is evidently beyond our powers.
当前概念中最显著的特征是，化合物越来越多地表现为流动平衡，随着它们所处的外部条件(如温度和压力)的变化而变化。
化学方程所表明的反应之所以具有明显的刚性，只是因为它们所处的介质没有明显的变化。当这些条件大大改变时，反应立即发生变化，通常的方程就不再适用了。在化学中所谓的相律就是通过注意到这个事实而建立起来的。任何化学组合都应该被认为是物体周围的外力和物体内部的力之间的一种平衡状态。
只要化学只研究非常简单的矿物或有机化合物，基本的化学定律就足够了，但仔细研究就会发现，存在着任何已知的化学定律都无法适用的物质，而这些物质正是在生命现象中起主要作用的物质。有生命的生物是由少量元素结合形成的化合物的集合体组成的，这些元素相互关联，构成了具有很大流动性的分子结构。这种流动性是迅速生产大量能量所必需的，也是人类生存的条件之一。生命是在不断地建造和破坏非常复杂和非常不稳定的分子结构中形成的。相反，死亡的特征是回到不那么复杂的分子结构，这种结构具有非常稳定的平衡。
大量的化合物聚集在一起构成了有生命的生物，它们具有旧的化学定律都不适用于的结构和性质。在这个结构中，有一系列的身体——糖苷酶、毒素、抗毒素、抗毒素等等，在大多数情况下，它们的存在只能通过生理特征来揭示。没有公式能表达它们的组成，也没有理论能解释它们的性质。大多数的生命现象都依赖于它们，它们具有一种神秘的性质，在其组成上没有任何明显的变化，仅仅是通过它们的存在就能产生巨大的影响。
因此，作为细胞基本物质的原生质似乎从未改变过，尽管它的存在决定了最复杂的化学反应，特别是那些导致低势能的物体转化为高势能的物体的反应。植物能够制造复杂程度小的化合物，如水和碳酸，非常复杂的可氧化分子结构，这些结构带有能量。从围绕它的低张力能量，它因此产生了高张力能量。它压缩了弹簧，其他生物就会放松弹簧来利用它的力。
不起眼的细胞所能形成的化学大厦，不仅包括我们实验室中最熟练的操作，即醚化、氧化、还原、聚合等，而且还有许多我们无法模仿的更熟练的操作。重要的细胞能够以我们甚至想不到的方式构造那些复杂多样的化合物——类白蛋白、纤维素、脂肪、淀粉等等，这些都是维持生命所必需的。它们能够分解最稳定的物质，如氯化钠，从氨盐中提取氮，从磷酸盐中提取磷等。
所有这些行动，如此精确，如此令人钦佩地适合于一个目的，是由我们无法想象的力量指导的，它们的行动完全就像拥有一种比理性更强大的洞察力。它们在我们生存的每时每刻所完成的事情，是最先进的科学所无法实现的。
有生命的生物是细胞生命的集合体。只要我们不能理解发生在一个孤立的细胞里的现象，也没有发现指导这些现象的力量，那么建立解释生命的哲学体系是没有用的。化学至少已经取得了如此大的进步，它让我们直面一个完全未知反应的世界。它取代了一门过于年轻的科学以前的确定性，最终取代了一门更先进的科学一直背负的不确定性。但是，它们不应该太突出，因为我们面前的路程太长，会使一切努力都化为乌有。令人高兴的是，那些从事这些研究的人并没有看到他们有多么进步，他们的老师也往往看不到这一点。我们不缺乏掩盖无知的学问公式。
原子内部的能量在我们所知之甚少的发生在细胞内部的反应中起什么作用呢?这就是我们现在要探讨的问题。
第七章:原子内部能量和未知的物质平衡
(1)原子内化学
我刚才简单地证明了一些化学作用的存在，这些化学作用揭示了迄今完全未知的物质的某些平衡。不声称能够确定这些平衡的性质，难道现在不可能或多或少地预示它们的起源吗?我们所提到的许多无法解释的反应，似乎极有可能不仅影响分子结构，而且也影响原子结构，并使我们已经证明存在于原子结构内部的重要力量发挥作用。普通化学可以取代构成化合物的物质，但迄今为止还没有想到如何处理这些被认为是坚不可摧的物质。
无论对下面的事实作何解释，可以肯定的是，它们证明了物质平衡的存在，而这种平衡是任何早期化学理论都无法解释的。在它们身上，我们看到了由微小的化学反应产生的重要作用，我们的天平无法检测到它们，看到了任何化学理论都无法预见的现象，而且这些现象在很大程度上与它们相矛盾。我们正处在一门新科学的开端，在这门科学中，我们普通的试剂和天平是无能为力的，因为这是一个反应的问题，尽管反应的影响是巨大的，但所起作用的是无限小的物质。
揭示物质分离的基本现象已经在别的地方提到过了，所以再重新讨论这个问题是没有用的。在我看来，我将要列举的事实证明，这种分离对许多至今无法解释的现象有重要的影响。
这些事实不能以任何系统的方式进行分类，因为我们必须与尚未诞生的科学有关。因此，我将限制自己在一系列段落中描述它们，而不努力以有序的方式呈现它们，因为它们的碎片性不允许。
(2)胶体金属
不受一般化学定律约束的最好的物质类型之一是胶体金属。只要有一种制备方法就足以说明，除了它们的特殊性质外，它们的原子一定是部分解离的。我们已经看到，从静止机器的金属极在那里运动，作为物质解离的结果，电子和离子。为了实验的方便，我们不用静止的机器，而是用一个感应线圈，线圈的两极末端是我们想要分离的金属棒，例如金或铂，这些金属棒浸入蒸馏水中。正如Bredig所描述的那样，通过使火花在两个棒之间传递，将看到电极周围形成云/经过一段时间后，液体变得有色，除了从电极上撕裂的金属外，还包含金属的解离。胶体金属的名字就是给这种未知的东西取的。如果操作持续时间长，胶体就会停止形成，就像液体饱和了一样。
金属在胶体状态下的性质与它们所发出的物体的性质完全不同。在1/300毫克/升的极小比例中，胶体金属会产生非常能量的作用，我们稍后将对此进行演示。
发现金属胶体的液体是有颜色的，但是不可能从液体中分离出任何东西，也不可能通过过滤从液体中分离出任何东西，或者用显微镜观察到其中的任何颗粒，如果它们存在的话，它们的大小低于光的波长。
离子理论适用于大多数现象，自然也适用于胶体。今天，胶体溶液被认为是含有带电荷的颗粒，有些带正电荷，有些带负电荷。但是，不管这个过于简单的学说有什么价值，很明显，胶体金属在普通状态下没有保留同一种金属的痕迹。它的原子很可能经历了一次分离，正是因为这个原因，它们不再具有以前的任何性质。胶体铂或金当然不再是金或铂，尽管它们是由这些金属制成的。
事实上，胶体金属的性质与相同金属的盐在溶液中的性质没有任何相似之处。就其某些作用而言，与矿物盐相比，它们更像某些有机化合物，特别是氧化酶。它们与毒素和发酵液最相似，因此有时也被称为无机发酵液。胶体铂分解含氧的水，就像血液中的某些发酵物一样;它通过氧化将酒精转化为乙酸，这与乙支霉菌的作用相同。胶体铱以某种细菌的方式将石灰中的甲酸盐分解成碳酸钙、碳酸和氢。更奇怪的是，人体像普鲁士酸、碘等一样，能毒害有机发酵物，以同样的方式麻痹或破坏胶体金属的作用。
这些金属的特性，既特殊又充满能量，迫使人们不得不研究它们对生物体的作用，这种作用是非常强烈的。加里古教授将这些水的几个特性归因于它们在各种矿泉水中的存在——例如，可以消除中毒现象。M.罗宾曾用胶体金属注射治疗各种疾病，特别是伤寒和肺炎。通过每升注入5到10立方毫克的金属。其结果是有机交换的显著增加，以及尿素和尿酸过量生产所显示的消除产物的氧化。不幸的是，这些解决方案瞬息万变，它们的实际应用是非常困难的。
我们将会看到，胶体金属和它们的衍生物之间没有关系，无论是密切的还是遥远的。没有化学反应可以解释它们所具有的特性。它们的制备方式允许我们假设它们含有，如我所说的，游离物质的某些元素。然而，我并没有在它们中观察到任何放射性现象，但是很容易理解，如果这些现象是在物质解离过程中产生的，那么当物质已经解离时，它们的出现就没有理由了。
除了金属之外，许多物质可以以胶体状态存在，现在有一种倾向，认为这种未知的物质平衡形式在生理学中占主导地位。例如，原生质可能只是胶体物质的混合物——然而，这一事实对原生质奇妙的特性几乎没有什么说明。
(3)淀粉酶、酶、毒素和存在作用
与通过各种单体解离而得到的胶体金属相比，必须把那些反应与胶体金属的反应近乎相似的化合物归入糖苷酶、毒素、酶等类别。它们的化学组成是完全未知的。它们的作用几乎完全取决于它们的存在，有时毒性极强，剂量几乎无法估量。根据阿曼德·戈捷的说法，两滴破伤风毒素含有99%的水，只有1%的活性物质——这几乎不到一毫克——足以杀死一匹马。他说，一克这种物质足以杀死75000人。这样的能量使人想到那些极轻微的原子分离可能表现出来的能量。
在人们认为细菌是中毒的活性物质的时候，可以用它们的迅速增殖来解释所观察到的毒性强度，但现在已经知道，在细菌被过滤分离之后，毒素仍然保持同样的活性。一种叫做酵母菌的活性物质能把葡萄糖转化为酒精和碳酸，但在把这种酵母菌加热到一定温度后，就能从其中提取出一种不含任何有机体的叫做酶的物质，这种物质和活性酵母菌本身一样能发酵。因此，几年前归因于微生物的现象是由它们制造的无生命化学物质造成的。
刚才所提到的各种物质在生命现象中所起的作用是非常重要的。大多数情况下，只有生理反应才能揭示它们的存在，并使它们被隔离开来。我们对它们所知道的只是，如果剥夺了它们以一种我们认为近似于胶体的形式所含的无限小的矿物质，它们就会失去它们的性质。
上述大多数物质——胶体金属、糖析物、发酵物等——都具有这种性质。到目前为止，光凭他们的存在，就行动，至少在外表上，是非常令人费解的。它们并不出现在它们所激发的反应的产物中。这些存在的作用，也称为催化作用，在化学中已经被观察了很长时间。例如，我们知道，氧气和硫酸虽然彼此不相互作用，但在铂黑存在的情况下，铂黑却不参与反应，就联合起来形成硫酸。所以氨的硝酸盐，虽然通常是不变的，但在铂黑存在的情况下，也会使氮持续脱离。后者不与氧气结合，但它能吸收相当于自身体积800倍的氧气。人们认为——但这显然只是一种假设——它的作用通常是从空气中吸收氧气，并将其输送到与它接触的物质上。
在那些可以严格地说只有在它们存在时才起作用的物质中，可以发现水蒸汽，它在极少量的情况下，在各种反应中起重要作用。完全干燥的乙炔对氢化钾没有作用，但在微量湿度的存在下，两种物质相互猛烈反应，使混合物变成白炽灯。完全干燥的碳酸对氢化钾也没有作用，但在少量蒸汽的存在下，它会产生甲酸盐。许多其他物质也是如此——例如氨气和盐酸气，它们通常结合在一起，释放出浓厚的白色烟雾，但在仔细干燥后就不再这样了。大家应该记得，我曾指出，在奎宁干盐中加入微量水蒸气，就会产生磷光和放射性。
虽然催化作用很早就为人所知，但直到最近几年，它们才被证明在生物化学中起着重要作用。现在已经承认，那些作用如此重要的灾难和各种发酵，只是由于它们的存在才起作用。
在仔细考察那些仅仅由于它们的存在而起作用的物体时，我们注意到它们的行为就好像能量从催化体被运送到被催化体一样。在我看来，这一事实很难解释，除非通过催化体开始进行原子分解。我们知道，由于物质粒子在解离过程中具有巨大的速度，大量物质的解离可以产生相当大的能量，这种物质的数量是如此难以估量，以至于无法对其进行称重。因此，催化物质应该仅仅是能量的解放者。
如果情况确实如此，我们就应当注意到，催化体最终经历了某种变化。这正是观察所证实的。从长远来看，铂黑和胶体金属都已经磨损了——由于使用，它们失去了很大一部分催化作用。
(4)振荡化学平衡
我再说一遍，上述所有的反应都是目前的观念所无法解释的。它们甚至违背了最重要的化学定律，如定比定律和倍比定律。事实上，我们看到，有些物体在不可估量的剂量的某些物质的作用下会发生变化，而另一些物体仅仅因为它们的存在就会引起强烈的反应，等等。
早期化学的研究给人们留下了这样的概念:化学产物必须非常稳定，成分必须明确而不变，除非使用诸如高温这样的猛烈手段，否则无法进行修饰。后来出现了不那么固定的化合物的概念，它们能够随着介质、温度和压力的变化而发生一系列的变化。近年来，逐渐出现了这样一种观点，即任何物体都只是代表了构成它的内部要素和作用于它的外部要素之间的一种平衡状态。如果这种联系在某些物体中不明显，那是因为它们是这样组成的，它们的平衡在介质的相当大的变化范围内保持自己而不发生可察觉的变化。水在从0°C到100°C的温度变化中都能保持液态，而大多数金属在更大的范围内似乎都不会改变状态。
现在有必要更进一步地承认，除了迄今为止化学所考虑的质量、压力和温度这些因素之外，还有其他的因素，在这些因素中还存在着由原子分解而产生的元素。这些元素应该能够给物体提供这样的流动性平衡，这些平衡可以在很短的时间内在非常微小的外部影响下被破坏或再生。
这一连串的变化将伴随着物质中所含的原子内能量的一定数量的释放。在生活现象中如此重要的仅仅存在的行为，也许可以在这个理论中找到解释。正是我对磷光的研究使我得出了这个假设。我们记得，纯物质、各种硫化物、石灰的磷酸盐等等，在正常情况下是从来不发磷光的，只有在经过一段时间的赤热后，加上铋、锰、铜等其他各种物质的痕迹，才会发磷光。另一方面，我已经证明，这种温度的升高总是引起物质的解离。因此，我们可以假设，从这种分离过程中产生的元素在随后形成的未知化合物中具有活性部分，这使这些物体具有磷光能力。
这样得到的组合恰恰具有上面所指出的属于极端流动性的特征——迅速地自我毁灭和自我再生。一束蓝光落在硫化锌屏幕上，在十分之一秒内照亮它，一束红光落在同一屏幕上，在同一时间内破坏磷光——它使屏幕恢复到原始状态。这两个相反的操作，必然意味着两个相反的反应，可以无限地重复。
无论情况如何，本章列举的事实向我们表明，化学即将出现一种全新的现象，其特征很可能是原子内的反应伴随着能量的释放。由于物质中含有大量的原子内能量，用我们的天平检测不到的物质损失可能会伴随着巨大的能量释放。
在试图把原子的解离现象引入解释无法解释的化学反应的过程中，我显然只是提出了一个假设，而这个假设的理由还不够充分。它至少有一个优点，可以解释迄今为止没有任何解释的事实。可以肯定的是，象物质解离这样重要而频繁的现象，在许多反应中一定起着主要的作用。原子能是一门我们几乎只看到曙光的科学。在这门新科学中，化学家的旧材料，他们的天平和试剂，可能会发现他们的职业消失了。
第八章:物质的诞生、进化和终结
(1)原子的起源与演化
仅仅在40年前，关于我现在讨论的这个问题，人们还不可能根据科学观察得出一行字，人们可能会认为，原子的起源和发展的历史将永远笼罩在黑暗之中。而且，它们怎么可能进化呢?他们不是举世公认的坚不可摧吗?世界上的一切都在变化，都是短暂的。生命之所以成为生命，总是以新的形式出现;星星终于熄灭了;但是只有原子不服从时间的作用，它似乎是永恒的。它不可改变的教义统治了2000年，没有什么能让我们设想有一天它会被动摇。
我们已经进行了一系列实验，这些实验最终摧毁了这个古老的信念。我们现在知道，物质消失得很慢，因此注定不会永远存在。但是，如果原子也同样注定是一个相对短暂的存在，那么很自然地，我们就会认为它们并不总是像今天这样，它们一定是在时代的更替中进化而来的。他们经历了哪些连续的阶段?他们一步步呈现出什么形式?以前我们在周围看到的不同物质是什么——石头、铅、铁，总之，所有的物体?天文学本身就能给这些问题一些答案。通过光谱分析，它能够深入到照亮我们夜晚的不同年龄的恒星的结构，它向我们揭示了物质在开始变老时所经历的变化。我们知道，光谱分析证明，白炽体的光谱随着温度的升高而进一步接近紫外线。此外，同样的光谱也有一个最大亮度，当光源的温度升高时，它也会向紫外线移动，当光源的温度降低时，它也会向红色移动。 We know, on the other hand, that the spectral rays of a metal vary with its temperature. Watteville has even shown that if potassium be introduced into a flame, its spectrum changes according as the metal is in the more or less heated regions of this flame. The spectroscope gives us, then, the means of knowing from what elements the stars are composed, and how they vary with the temperature. In this manner it has been possible to follow their evolution.
根据几位天文学家的说法，那些只显示出氢或碳产物等永久气体光谱的星云，一定构成了天体演化的第一阶段。通过凝结，它们必须形成新的物质阶段，最终形成恒星。后者代表了非常不同的进化时期。
最白的恒星，也是最热的恒星，正如它们的光谱延伸到紫外线所证明的那样，只由非常少量的化学元素组成。例如，天狼星和天琴座α星几乎只含有白炽氢。在红色和黄色的恒星中，加热较少的恒星开始冷却，因此年龄很大，其他化学元素出现了。首先是镁、钙、硅等。某些天体只能在最冷的恒星中观测到。因此，随着温度的降低，原子元素经历了新的进化阶段，其结果是某些简单体的形成。
我们所观察到的固体元素，如金、银、铂等，很可能是失去了不同数量的原子内能量的物体。气态的简单物体——氮、氢、氧——是地球上数量最少的。要变成固态，它们必须在极低的温度下才能变成固态，它们必须首先损失大量的能量。
热是不是原子在恒星中演化的唯一原因，这似乎很值得怀疑。其他力量很可能在其中起了作用。我们知道，正如德兰德雷斯所指出的那样，压力的变化可能引起光谱射线的相当大的变化;“在越来越大的压力下，新的系列出现了，它们只存在于较低压力下的胚芽中”。
总而言之，对恒星的观测向我们展示了原子的演化，以及在这种演化的影响下各种简单天体的形成。
我们不知道这些力的性质和作用方式，这些力能够将宇宙中充满的乙醚的一部分凝结成气体原子，如氢或氦，然后将这些气体转化成钠、铅或金等物质。但是观察到的恒星变化证明了能够产生这种变化的力量是存在的，它们在过去起过作用，并且在现在继续起作用。
在拉普拉斯所揭示的世界体系中，太阳和行星最初是一个巨大的星云，在星云的中心形成一个由旋转运动带动的原子核，从原子核中依次分离出环，这些环后来形成了地球和其他行星。起初是气态的，这些质量逐渐冷却，最初被星云填充的空间不再被占据，除了少数围绕太阳旋转的球体。我们可以假定原子不是这样形成的。我们已经看到，每一个星系都可以看作是一个小的太阳系，由一个或几个中心部分组成，围绕着中心部分以极快的速度旋转着成千上万的粒子。正是这些微型太阳系的结合构成了物质。
我们的星云，就像所有那些仍然在夜晚发光的星云一样，一定是来自于某种东西。在目前的科学状况下，就我们所能看到的而言，构成这个宇宙起点的只有以太;这就是为什么所有的研究总是把我们带回宇宙，认为它是宇宙的基本元素。世界在那里诞生，又回到那里死去。
我们说不出原子是怎样构成的，也说不出它最后为什么慢慢地消失了，但至少我们知道，一个类似于这个过程的演化过程在不停地进行着，因为我们观察了世界在演化的每一个阶段，从星云到冷却的行星，从仍然像我们自己的太阳一样白炽的太阳开始。无机世界的变化现在看来就像有组织的生命的变化一样确定无疑。原子，也就是物质，都逃不出主宰法则，这个法则使我们周围的生物和天空中居住着的无数星星诞生、成长和死亡。
(2)物质的终结
在这项工作中，我试图确定物质非物质化的产物的性质，并证明它们按其性质构成介于物质和醚之间的物质。
物质非物质化的最终术语似乎是它所置身的以太。它如何回到它?它假设什么样的均衡形式会影响这个回报?在这里，我们显然是在我们的智力所能理解的事物的极限上，并不可避免地被迫形成假设，但如果有可能提供精确的事实和类比作为支持，这些假设就不会是徒劳的。
在研究电的起源时，我们看到它可以看作是物质非物质化的最一般的形式之一。此外，我们还认识到，放射性物质解离的最终产物是电原子。因此，这些最后阶段应该代表物质实体存在的最后阶段之一。
物质解离后电原子的命运是什么?它是永恒的，而物质不是吗?如果它有个性，它能保持多久?如果它不保留它，原子会变成什么样子呢?
电子原子注定没有尽头，这是极不可能的。它是事物的极限。如果这些元素自形成以来一直存在，在导致物质缓慢分解的各种原因的影响下，它们最终会积累到形成一个新的宇宙的程度，或者至少，形成一种星云。因此，他们很可能最终失去了他们的个体存在。但是，它们是以什么方式消失的呢?难道我们要假设它们的命运就像那些漂浮在极地地区的冰块一样，只要能够毁灭它们的唯一原因——温度上升——不攻击它们，它们就能保持一个个体的存在吗?一旦它们被这种破坏的原因所控制，它们就会消失在海洋里，消失不见。毫无疑问，这就是电子原子的最终命运。一旦它辐射掉了所有的能量，它就会消失在以太中，不复存在。
实验对这一假设提供了一定的支持。我用实验室里的机器发出的游离物质的元素来证明，运动中的原子总是伴随着以太的振动。根据对我们的感官或对我们的仪器的影响，这种振动被称为赫兹波、辐射热、可见光、紫外线等，但我们知道它们的性质是一样的。它们可以比作海浪，只是大小不同。
以太的这些振动，永远是电子原子的同伴，很可能代表了它们在所有能量的辐射下消失的形式。这种具有自己的个体性、具有一定的恒定大小的电粒子，将构成物质消失的倒数第二阶段。最后一种振动可以用以太的振动来表示，这种振动并不比扔一块石头在水中形成的波更持久，而且很快就消失了。
来自物质非物质化的电子原子如何能保持它们的个性并在以太的振动中转化它们自己?
所有现代研究都认为这些粒子是由类似陀螺仪的漩涡构成的，它们形成于以太的怀中，并通过它们的力线与以太相连。因此，问题可以归结为:流体中形成的漩涡如何通过引起振动而消失在流体中?
从这种形式来看，问题的解决没有什么大困难。事实上，很容易看出，一个以液体为代价而产生的漩涡，在其平衡受到干扰时，它所含的能量会以卷入漩涡的介质的振动形式辐射出去，从而消失。例如，通过这种方式，由液体旋转形成的水柱失去了它的个性，消失在海洋中。
毫无疑问，以太的振动也是如此。它们代表了物质非物质化的最后阶段，即物质最终消失之前的阶段。在这些短暂的振动之后，以太又回到了它的静止状态，物质也确实消失了。它已经回到了原始的以太中，只有几亿年的岁月和我们未知的力量才能使它出现，就像它在遥远的年代出现一样，当时我们的宇宙的第一个痕迹在混沌中勾勒出来。事情的开始，毫无疑问，无非是重新开始。没有什么能让人相信他们有一个真正的开始，或者他们可以有一个结束。
如果在这本著作中所提出的观点是正确的，那么物质一定先后经历了非常不同的存在阶段。
第一个理论把我们带回到世界的起源，避开了所有的实验数据。这是古代传说中的混沌时代。那时的宇宙只是由无形的以太云构成的。
在我们所不知道的力量的作用下，这种力量经过年代的积累而逐渐极化和凝结，这个以太最终以原子的形式被组织起来，正是从这些原子的聚集中，我们的地球上存在的物质，或者我们在不同进化阶段的恒星中观察到的物质，才得以组成。
在逐渐形成的过程中，原子储存了所需的能量，这些能量必须以各种形式——热、电等等——在一段时间内消耗掉。从那时起，它们慢慢地失去了最初储存的能量，它们经历了各种各样的进化，因此呈现出不同的面貌。一旦它们以发光、热量或其他振动的形式辐射掉了所有储存的能量，它们就会通过这些连续辐射的事实，回到它们的分离状态——回到它们来的原始以太中。因此，这最后一个，代表了最后的涅槃，所有的事物在或多或少短暂的存在之后，都会回到涅槃。
因此，在最后的分析中，世界的演化将包括两个非常不同的阶段——一个是能量凝结到原子中，另一个是这种能量的消耗。
在我们的宇宙开始和结束时，这些简短的草图显然只是投射到笼罩着我们的过去和遮蔽着我们的未来的黑暗深处的微弱的闪光。这些无疑是非常不充分的解释，但科学还不能提供其他的解释。它还看不到什么时候可以发现事物的真正的最初原因，甚至也没有达到一个单一现象的真正原因。因此，必须把能够满足我们求知渴望的想象系统的工作留给宗教和哲学。所有这些制度都是我们的无知和希望的综合，因此只是纯粹的幻想;但是我们梦想的这些创造总是比现实更有诱惑力，因此人们从未停止选择它们作为向导。
(3)结论
这项工作中分析的实验使我们能够跟踪原子从诞生到衰亡的过程。我们已经看到，迄今为止被认为是坚不可摧的物质，随着其组成元素的分离而慢慢消失。这种物质，从前被认为是惰性的，只具有把所传递给它的能量还给它的力量，现在却相反地，向我们显示出它自己是一个巨大的力的宝库。从这些力可以推导出大部分已知的能量模式;分子引力，太阳热，特别是电。
我们已经知道，物质在多种原因的作用下可以解离，而它的连续的非物质化的产物，根据其性质，就构成介于物质和醚之间的中间物质。这样做的结果是，在可衡量的世界和不可估量的世界之间的古老的二分法，以前如此广泛地分开，必须消失。对物质存在的连续阶段的研究使我们得出这样的结论:物质进化的最后阶段是回归到以太中。
在这样努力地窥见物质的起源、它的演变和它的终结的过程中，我们一步一步地到达了科学所能达到的那些半确定性的极端极限，在这一极限之外，只有未知的黑暗。
因此，我的工作完成了。它是多年来进行的艰苦调查的综合结果。从仔细观察光在金属碎片上产生的影响开始，我先后被各种现象的串联所引导，去探索非常不同的物理学领域，并勾勒出宇宙的综合轮廓。
毫无疑问，实验一直是我的主要指导，但为了解释所获得的结果并发现其他结果，我不得不建立不止一个假设。一旦进入了晦涩难懂的科学领域，就不可能继续前进。如果你拒绝以假设为指导，那你就只能听命于机会，听命于你的老师。庞加莱说:“假设的作用是任何数学家都不能忽视的，就像实验主义者一样。”提出假设，通过实验加以验证，然后试图通过概括来把所发现的事实联系起来，这是建立我们全部知识所必需的几个阶段。
科学的伟大大厦不是通过其他方式建立起来的。尽管这些理论令人印象深刻，但仍然包含着大量未经证实的理论，而在每一个时代的研究方向上，往往是那些未经证实的理论发挥着最大的作用。
科学是实验的女儿，这句话说得很对，但是实验没有假设作为指导是非常罕见的。这最后一根魔杖能从未知中召唤出已知，从虚幻中召唤出真实，为最阴暗的幻想赋予躯体。从英雄时代到现代，假设一直是人类活动的主要动力之一。最壮丽的文明是通过宗教假设建立起来的，现代最伟大的发现是通过科学假设完成的。现代科学对它们的接受程度不亚于我们的祖先——事实上，它们的作用比以往任何时候都要大得多，没有它们的帮助，任何科学都无法取得进步。
首先，假设是用来发现那些至高无上的教条的，这些教条在科学中，就像在宗教和哲学中一样，占有支配地位。有学问的人和无知者一样，都需要信仰来指导他的研究和思想。如果没有某种信念的激励，他什么也创造不出来，但也不能在这种信念中无动于衷太久。教条一旦开始老化，就会变得危险。
假设和由此产生的信念是不够的，这无关紧要;它们富有成效就足够了，一旦引发研究，它们就会变得如此富有成效。严格可验证的假设并不存在。绝对肯定的法则也不适用。所有科学所依赖的最重要的原则只是在一定范围内近似正确的真理，但是，超出这些范围，它就失去了所有的正确性。
科学建立在事实的基础上，但产生这些事实的总是那些伟大的概括。如果不立即改变科学研究的方向，根本理论是不可能被修改的。从关于原子的构成和不变性的观念正在转变这一单一事实出发，曾经构成物理学、化学和力学基础的学说，连同研究的方向，也将不得不发生同样的变化。这种新的研究方向必然会带来意想不到的新事实的爆发。
在原子还被认为是由简单的、不可约化的、不可接近的、不可毁灭的元素构成的时候，没有人能想到要研究原子的世界。今天，我们知道科学能够对付这些元素，它们中的每一个都是一个结构极其复杂的小宇宙，是以前未知的力量的宝库，其规模大大超过了迄今已知的所有力量。化学和物理学自以为最了解的东西，实际上是他们最不了解的东西。
正是在这些原子宇宙中，其性质长期以来被误解，必须寻求对我们周围的大多数谜团的解释。原子，不是永恒的;正如古老的信条所断言的那样，力量远比坚不可摧而无法改变的力量强大得多。它不再是一种惰性的东西，不再是宇宙中所有力量的盲目运动。它是事物的灵魂。它储存着能量，这些能量是世界的主要动力，也是赋予世界生命的动力。尽管原子无限微小，但它也许包含着无限伟大的全部秘密。
