第一章:物质的构成-支撑物质大厦的力量
(1)关于原子结构的旧认识
在阐述目前有关物质构成的观点之前，我先简要地谈一谈迄今为止科学所研究的那些观点。
根据仍然很经典的观点，物质是由被称为原子的不可分的小元素组成的。尽管身体发生了种种变化，但它们似乎仍然存在，因此人们认为它们是坚不可摧的。物体的分子，即具有这些物体特性的最小粒子，是由少量的原子组成的。
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)曾这样阐述过，而现代书籍只不过是在重复:
“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命。只有通过一些人的死亡，它才能赋予另一些人生命。物质的原则，构成大整体的要素是坚实而永恒的:任何外来行为都不能改变它们。原子是自然界中最小的物体，它代表了除法的最后一项。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身体的本质”。
直到最近几年，除了几个关于原子结构的假说外，还没有对上述理论进行任何补充。牛顿认为它们是不变形的硬体。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，矩形盒子的上部被打了一个洞。这导致漩涡从环的内部产生，环由气体螺纹组成，绕环的子午线旋转。环作为一个整体移位，不被其他环的接触破坏。所有这些漩涡都提供了永久的振荡和振动，其强度和频率可受各种影响(如热的影响)而改变。
被称为原子的理论是在上个世纪建立的，这在很大程度上是基于旧有的原子假设。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、体积和原子的体积是成正比的，因此，只要在蒸气状态下称量物体的重量，就可以确定所谓的分子质量，通过一种分析方法，就可以推断出所谓的分子质量，这里就不需要说明了。它与氢的单位相比较。
(2)目前关于物质构成的观点
目前关于物质构成的观点还处于形成的过程中，要阐明它们是非常困难的。我们正处于无政府状态之中，我们看到以前的理论正在消失，而那些将有助于建立明天科学的理论正在涌现。
学者们在国外出版的评论和科学回忆录中，以最著名的物理学家的名字作为实验和讨论的附录，目睹了一个奇怪的奇观。他们看到的是，科学的基本概念正一天天消失，而这些概念似乎已经牢固地建立起来，可以永远存在下去。这是一场有规律的革命，现在正在进行中。
从最近发现的事实中产生的解释完全颠覆了物理和化学的基础，似乎注定要改变我们对宇宙的所有概念。在法国，我们最高的官方教育是一心一意地忙着检查考试手册是否被适当地欺骗，它对一般观念怀有敌意，以致于不去关心这一伟大的运动。现在崭露头角的新科学哲学对它没有兴趣。
目前正在进行的科学革命似乎很快，但这种速度的表象远远大于实际。目前关于物质构成的观念的转变，似乎只花了几年时间，实际上是经过了一个世纪的研究才准备好的。
事实上，科学思想的变化是极其缓慢的，当它们似乎突然改变时，人们总是注意到，这种转变是一种地下进化的结果，这种进化是花了多年时间才完成的。
五个基本发现是有关物质构成的新思想逐渐建立的基础。它们是:(1)电解解离研究所揭示的事实;(二)阴极射线的发现;(三)x光检查;(四)铀、镭等放射性物质的放射性;(五)证明放射性不完全属于某些物体，而是构成物质的一般性质。
这些发现中最古老的，实际上要追溯到戴维，就是化合物通过电流解离的发现。许多物理学家，尤其是法拉第，后来完成了对它的研究。它相继引出了原子电学理论以及电元素对化学反应和物体性质的主要影响。
上面提到的第二个发现给了我们一个闪光的想法:也许存在着一种不同于已知的物质状态;但这个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二十年却什么也看不见的克鲁克斯管，发现它们发出的特殊射线与一切已知的射线完全不同，他把这种射线称为x光。一个无法预见的、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，以及物质的普遍放射性的发现，是紧随x射线的发现而来的。所有这些现象之间的联系，显然是如此的不同，起初并没有被发现。根据我的研究，它们只形成了一样东西。
早在这些最后的发现之前，大家都知道电在化学反应中起着重要作用，但人们认为电只是叠加在物质粒子上。通过电解的发现，法拉第证明了化合物的分子带有一定的恒定数量的中性电荷，当金属盐的溶液被电流穿过时，这种电荷就会解离。物体的分子被认为是由两种元素组成的，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中，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，那么电化学的规律似乎无法解释;相反地，如果我们假设电的数量是由大小不变的粒子组成的，那么上述定律显然就是由此产生的结果。在电学的化学理论中，除了已知的元素之外，应该还有另外两个:正电子和负电子。”
在思想进化的这一阶段，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名单上，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，一些物理学家得出的结论是根本不是这样的。他们完全否定了它，认为原子仅仅是由不含其他元素的电粒子的集合体构成的。根据上面解释的机理，这些粒子可以分解成正离子和负离子。
这是一个巨大的进步，但并不是所有物理学家都能做到的。他们的思想和语言中仍然存在着很大的不确定性。对它们中的大多数来说，物质支持仍然是必要的，而电子粒子(电子)与物质原子混合或叠加在一起。根据他们的理论，这些电子以与光速相同的速度在金属等导电体中循环，其机制是完全未知的。
对于物质的纯电结构的拥护者来说，原子完全是由电漩涡构成的。围绕少量正电元素旋转的应该是负电电子，数量不少于1000个，通常更多。它们一起形成了原子，从而形成了一种微型的太阳系。“物质的原子”，拉莫尔写道，“是由电子组成的，别的什么都没有”(以太与物质，第137页)。
原子在一般形式下是电中性的。只有当它从相反符号的电子中释放出来时，它才会变成正负，就像电解过程中所做的那样。所有的化学反应都是由于电子的失去或获得。如果电子不是处于快速运动的状态，而是处于静止状态，它们就会在彼此身上沉淀，但它们运动的速度使它们的离心力平衡了彼此的相互吸引。当旋转速度因任何原因而降低时，例如由于电子辐射到以太而失去动能，引力就可能占上风，电子就倾向于结合;另一方面，如果是离心力占上风，它们就会逃到太空中去，这在放射性现象中得到了证实。
因此，由于组成原子的元素的运动，原子和物质都处于稳定的平衡状态。这些元素可以比作陀螺，只要陀螺旋转产生的动能超过一定值，陀螺就可以对抗重力。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想象的要复杂得多。它们不仅相互依赖，而且通过它们的力线与以太相连，实际上似乎只是以太中的凝结核。
概括地说，这就是关于构成物质的原子的构成的观念在形成过程中的当前状态。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，根据这些观点，原子是一个巨大的能量蓄水池，浓缩成前面解释过的形式。
无论这些理论的未来如何，我们都可以肯定地说，以前被认为很简单的古老的化学原子是极其复杂的。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绕着它旋转。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。
(三)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庞然大物:然而各种各样的考虑使它们的大小得以估计。他们给出的数字不再吸引人的头脑，原因是无限小的数字和无限大的数字一样难以描绘。但是，正是由于构成原子的元素极其微小，物质在分解过程中才会永久地释放出一团真正的粒子云，而不会明显地减轻其重量。
我在前一章里讲过，一克放射性物体可以在数个世纪内每秒释放出数百万个微粒。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特别细微。当人们注意到，非常普通的物质能够在不发生任何分离的情况下，多年来散发出大量的粒子时，这种不信任感就消失了。气味很容易证实这种粒子的散发，而最灵敏的天平却发现不了。
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)。他努力研究了气味很重但有轻微挥发性的物体所经历的失重过程。嗅觉的灵敏度比天平的灵敏度高得多，因为在某些物质，如碘仿的情况下，根据贝特洛的说法，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，得出的结论是，一克碘仿一年只损失百分之一毫克——一个世纪才损失一毫克，尽管不断地向四面八方散发出大量有气味的颗粒。M. Berthelot补充说，如果用麝香代替碘仿，减轻的重量会小得多，“可能是1000倍”，也就是每减少1毫克就减少10万磅。这位学者还在后来的著作中说，“几乎没有任何金属或其他物体不表现出自身的气味，特别是在摩擦时，这只是简单地说，所有的物体都在慢慢蒸发”。
这些实验使我们认识到，在无限小的物质中所包含的粒子的数量是无限的。
从各种实验(最近的作者卢瑟福、汤姆逊等人都接受了这些实验的结果)来看，1立方毫米的氢将包含36000亿个分子。只有把这些数字转换成易于解释的单位，才能理解其大小。要想知道它们的巨大规模，就要计算一个能容纳同样数量的立方沙粒的水库的尺寸，每立方米沙粒的面为1毫米。上述数量的沙粒只能装在一个平行六面体水库中，每个面底为100米，高度为3600米。如果我们要表示一立方毫米的氢原子在原子分解时所产生的粒子的数量，最后这些数字就必须大大增加。
(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构成的。我们不得不假设这些元素是没有联系的;否则，身体既不能扩张，也不能收缩，也不能改变它们的状态。我们同样不得不假设，这些粒子受到永久的旋转运动的激励。事实上，仅这些运动的变化就可以解释在化合物的形成和破坏过程中所注意到的能量的吸收和消耗。
因此，我们应当把任何物体，如一块钢铁或一块坚硬的岩石，想象成是由运动但从不接触的孤立元素组成的。构成分子的原子本身包含数以千计的元素，这些元素描述了一个或多个圆心，像天体的曲线一样规则。
是什么力量使形成物质的粒子聚集在一起，防止它落入尘埃?这些力量的存在是显而易见的，但它们的性质却完全不为人知。应用于它们的术语内聚性和亲和性告诉我们什么。观察只能揭示物质的元素进行吸引和排斥。然而，在这一简短的陈述之外，我们还可以补充说，原子是一个巨大的力的宝库，我们可以假定，正如我在另一章中已经说过的，内聚力和亲和性是原子内部能量的表现。
由内聚力连接在一起的分子结构的稳定性通常是相当高的。然而，这还不足以阻止化学物质通过各种方式，特别是通过热，来改变或破坏它。这就是为什么可以把物体液化，把它们变成水蒸气，然后分解它们。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，人们认为正确地宣称原子是不可改变和不可摧毁的。
使物体各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;产生凝聚力的力的大小是由我们为了改变一个身体的形式而被迫付出的努力来衡量的。当作用在它身上的作用停止时，它又恢复了它的原始状态，这一事实证明了引力的存在。它抵抗了压缩它的企图，这证明了当分子之间达到一定距离时，斥力的存在。
凝聚表现出来的吸引和排斥是强烈的，但它们的活动半径是极其有限的。它们不能在远处进行任何动作，例如，引力。要消除它们，我们只需要用热把身体的分子分开。如果内聚力被消除，最刚体立即变成液体或蒸汽。
除了在同一物体的粒子之间产生的引力和斥力之外，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“亲和力”一词来描述它们;而正是它们决定了大部分的化学反应。
由亲和引起的吸引和排斥使原子形成新的组合，或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。通过炸药的作用，我们知道当某些平衡被扰乱时，亲和作用所产生的力量。
正是从原子按亲和能分组的方式中产生了分子结构。它们可能非常不稳定，然后最轻微的刺激，一个冲击，甚至是羽毛的触摸，都足以摧毁它们。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，这座大厦可能非常坚固，以至于很难摧毁。这就是砷的有机盐，就像碳酸钙一样，它的分子是如此稳定，以致于任何试剂都无法查出它所含的砷原子的数量，尽管它的数量是巨大的。王水、发烟硝酸和铬酸对分子结构没有作用;这是一座坚固的堡垒。
(5)孤立物质分子的吸引与排斥及其产生的平衡形式
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，一般现象就是通过这两种运动形式——无论是物质的运动还是电粒子的运动——来表现出来的。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简化为研究受力学定律影响的分子间的吸引和排斥。“所有的地球现象”，拉普拉斯说，“都取决于分子的吸引力，就像天体现象取决于万有引力一样”。然而，现在看来，自然界的事情可能要复杂得多。如果说吸引和排斥似乎起着如此大的作用，那是因为力所能产生的所有作用，所以这些运动是我们最容易掌握的。
由固体内部产生的吸引和排斥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使它们可见。这种方法很容易，因为它只需要将固体溶解在适当的液体中。这时分子几乎是自由的，就好像身体变成了气体，很容易观察到它们相互吸引和排斥的影响。此外，众所周知，溶解物体的分子在溶剂中运动，并以同样的压力在溶剂中发展，就好像它们在同一空间中转化为气体一样。
在自由状态下的分子所产生的这种吸引力是可以日常观察到的。这是由于一滴液体吸附在玻璃棒的末端时所形成的形状。它们是所谓液体表面张力的起源，由于这种张力，表面的表现就像由一层拉伸的薄膜组成。所有的吸引和排斥都只能在一定的距离内发生作用。如大家所知，力场的名称是用来表示施加力场的空间，而力线的名称是用来表示产生吸引和排斥作用的方向。
分子间的吸引和排斥是在所谓的渗透现象中表现得最为清楚的。当把水轻轻地倒入硫酸铜等盐的水溶液中时，我们从颜色的简单差别就可以看出，最初两种液体是分开的，但不久我们就会看到溶解的盐分子在上面的液体中扩散开来。因此，它们内部存在一种力，使它们能够克服重力。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。
所有具有溶于液体性质的物质都吸引溶剂，反之又被溶剂吸引。放置在容器中的石灰会迅速吸引大气中的水蒸气，其体积会增加到破坏容器的程度。
渗透性吸引是非常有能量的。在植物细胞中，它们可以在160个大气压的压力下保持平衡，据一些作者说，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所施加的压力是22个大气压，但这个压力并不表现在容器的壁上，因为溶剂对分子的运动有阻力。要测量它，存在的物质必须用其中一种不能渗透的隔板隔开。因此，这种隔板称为半渗透性隔板。也许说不平等渗透性更正确。在植物细胞中，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，称为外渗和内渗，其中一种电流可以克服另一种。这些简单的分子在液体中相互吸引和排斥，支配着许多重要的现象，也许也是生物形成的最重要的原因之一。范霍夫说:“渗透压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，正是这一点调节了植物的生长;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所包围——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，M. Leduc成功地创造了与生物细胞非常相似的几何形态。根据所使用的混合物，他已经能够把相互吸引和排斥的粒子带到我们面前，就像电子原子一样。把硝酸钾溶液洒在一个玻璃杯上，在上面滴上两滴相距两厘米的印度墨水，就得到了两个极点，它们的力线互相排斥。为了获得相反的两极信号，将一颗硝酸钾晶体和一滴去纤维血放在上述盐的稀释溶液中，彼此相距2厘米。通过将几个能够产生相同符号极点的液滴联合起来，生物细胞的外观就得到了多面体(图32)。最后，如果一种盐在胶体溶液中结晶——例如明胶——结晶力的作用方向与渗透力的作用方向相反，结晶的形式就会改变。这些研究使人们对生命的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为:只要我们掀开表象的面纱，我们就会发现，从外表看来是惰性的物质，却具有极其复杂的组织和激烈的生命。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，互不接触，在引导它们的力的影响下，不断地沿着它们永恒的轨道前进。如果这些力量停止一分钟，世界和它所有的居民将立即化为无形的尘埃。
在原子内部生命的这些极其复杂的平衡上，由于原子的联系，还叠加着使它们更加复杂的其他平衡。仅凭原子的某些作用而为人所知的神秘法则，介入其中，用原子建立起构成世界的物质大厦。在整个矿物王国中，这些相对简单的结构逐渐变得复杂起来，正如我们现在将要说明的那样，经过漫长的岁月积累，最终产生了构成生命体的极其灵活的化学结合。
第二章:物质的流动性和感性——在环境影响下物质平衡的变化
(1)物质的移动性与感性
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，原子最终形成了不同的化合物，构成了我们的地球和地球上的生物。物质诞生了，并将持续存在很长一段时间。
它具有不同的特性，其中最明显的是其元素的稳定性。它们用来建造化学大厦，其形式随时变化，但其质量在所有变化中实际上保持不变。这些由原子组合而成的化学结构，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，一个表面像一块钢一样刚硬的物体，只是代表了它自身的内能与它周围的外界能量、热量、压力等之间的一种平衡状态。物质屈服于最后这些因素的影响，就像弹性线服从于施加在它身上的拉力一样，但如果拉力不是太大的话，一旦停止，它就会恢复原状。
物质元素的流动性是最容易观察到的特性之一，因为只要把一只手靠近温度计的球，就能看到液体柱立即移位。它的分子因此被微热的影响而分离。当我们把手放在一块金属旁边时，它分子的运动也同样发生了变化，但变化很小，我们的感官感觉不到，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气，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看法。相反地，充分精确的考察方法表明，物质不仅具有一种极端的流动性，而且还被赋予一种无意识的感性，这是任何生物的有意识的感性所不能接近的。
众所周知，生理学家根据人产生反应所需的兴奋程度来衡量人的敏感度。当它在非常轻微的刺激物下反应时，它被认为是非常敏感的。用同样的方法去考察纯粹的物质，我们就会发现，表面上最僵硬和最不敏感的物质，恰恰相反，是一种出乎意料的感性。辐射热计的物质，经过最后的分析，变成了一根细的铂丝，它是如此的敏感，以至于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分之一度。
随着最近检验手段的进步，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，只要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，赫兹波会极大地改变与之接触的金属的状态，因为赫兹波会极大地改变金属的导电性。无线电报正是基于这一现象而产生的。
物质的非凡灵敏度使测辐射热计得以发明，无线电报得以发现，这种灵敏度也应用于工业上的其他仪器;例如，波尔森的电报装置，它通过连接着麦克风的电磁铁两极之间的钢带表面所产生的磁性变化，使口语得以保存和再现。当你对着最后一层薄膜说话时，微音器电路中电流的微小波动会引起钢带分子的磁性变化，金属保留了金属带的痕迹。这些变化使得我们可以通过与电话连接的电磁铁两极之间的同一波段来随意复制语音。
这种物质的感性，与流行的观察结果似乎截然相反，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”这样的表述现在已经被广泛使用。对纯粹物质的研究得到越来越多的证据，证明它具有以前被认为是生物的专属属性。“生命最普遍、最微妙的标志是电反应”这一事实作为基础，Bose先生证明了这种电反应“通常被认为是一种未知的生命力的影响”存在于物质中。他通过巧妙的实验展示了金属的“疲劳”及其在静止后的消失，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，不必太过惊讶，在物质中寻求对至今仍无法解开的生命之谜的过于简单的解释是徒劳的。所发现的相似之处，很可能是由于自然界的过程并没有太大的变化，它用相似的材料构造所有的生物，从矿物到人，因此它们被赋予了共同的特性。它总是应用最小作用量的基本原理，这个原理本身就足以确定力学的基本问题。正如我们所知道的，它的含义是如此简单而深刻:在所有从一种情况通往另一种情况的道路中，物质分子在力的作用下只能走一个方向，也就是说，需要最少努力的方向。也许有一天，人们会发现这一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)介质作用下物质平衡的变化
因此，物质就像所有的存在一样，严格地依赖于它所处的媒介，并且会因这种媒介的最细微的变化而改变。只要这些变化不超过一定的限度，物质分子运动的速度和振幅就会得到修正，而它们的相对位置则不会发生任何变化。如果超过这些极限，物质的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种转变。
但是无论如何，物质是如此的流动和敏感，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，都能产生我们的仪器能让我们注意到的变化。
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它们的外力之间的关系。如果不改变第一个，就不能改变最后一个，因为触摸天平的一个平底锅就会导致另一个平底锅摆动。因此，可以用数学的语言说，物质的性质是几个可变因素的函数，特别是温度和压力。
这些不同的影响可以单独起作用，但它们也可以联合起作用。因此存在着一个温度变量，称为临界温度，高于临界温度，任何物体都不能以液体状态存在。然后它立即变成气态，保持这样，无论施加在它身上的压力是多少。如果水在一个封闭的管子里被加热，到某个时候，它会突然完全转变成一种看不见的气体，以致于管子似乎完全空了。在很长一段时间里，许多气体都不能液化，这正是因为人们不知道，如果气体不先降到临界点以下，压力的作用就为零。在低于31°c的温度下，碳酸很容易在压力下液化，超过这个温度，任何压力都不能使它变成液体。
因此，物质必须被认为是一种最易流动的东西，在平衡状态下非常不稳定，不可能脱离它的周围环境而被构想出来。除了它的惯性，它没有任何独立的性质，它的质量恒定就是由惯性得来的。这种特性绝对是环境、压力、温度等任何变化都无法改变的唯一特性。从物质中除去它的惯性，我们就看不出怎么可能给如此多变的事物下定义。
尽管物质具有极端的流动性，但世界似乎非常稳定。事实上，它之所以如此，只是因为在它目前的发展状态下，包裹它的媒介在相当狭窄的范围内变化。物质性质的表观恒定完全是由它所处的介质的当前恒定所决定的。
这种被老化学家们所忽视的介质影响的概念，现在终于变得十分重要了，因为事实证明，许多反应都依赖于介质，而且随着温度或压力的变化，它们的变化方向非常不同，有时变化非常微小。当差异相当大时，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的温度下观察物质，就会认为它们与在常温下观察到的相同物质有很大的不同。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;通常在石蕊试纸上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缘关系显现出来。氮和碳在低温下不会与其他物体结合，但在3000°时很容易与几个物体结合，形成迄今为止未知的物体——例如电石。通常对钻石没有作用的氧，在高温下对钻石产生如此强烈的亲和力，以至于它与钻石结合，变成白炽灯。镁对氧有相当温和的亲和力，但在足够高的温度下，镁对氧的亲和力达到这样的程度，当镁被投入到碳酸的大气中时，它会分解碳酸，抓住其中的氧气，并在点燃时持续燃烧。
因此，物质的各个元素都在不断地运动:一块铅，一块岩石，一座座山，都是明显的静止不动。它们受到介质的各种变化的影响，并不断地调整自己的平衡以适应介质的变化。大自然从不休息。如果宁静存在于任何地方，它既不在我们所居住的世界中，也不在其表面的生命中;它甚至在死亡中也不存在，死亡只是取代了原子的某些瞬间平衡其他持续时间同样短暂的平衡。
第三章:物质的各个方面——气态、液态、固态和结晶态
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，两者之间没有很大的区别。液态和气态的连续性已经被范德华斯的研究证明了，而液态和固态的连续性则被其他实验者证明了。在足够的压力下，固体的行为就像液体一样，它们的分子一个滑到另一个上，固态金属最终会像液体一样流动。“流体静力学和流体动力学的定律”，斯普林说，“适用于承受强压力的固体”。在美国，最坚硬的物体在一定的压力下像液体一样运动的这一特性已被商业利用，用于在不需要提高温度的情况下，用受到足够压力的钢块制造工具。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。
晶体本身不能在固态和液态之间建立非常清楚的区分。正如莱曼所展示的，它们存在半液态晶体，而我自己也发现了一种制备糊状晶体的方法(只需用长钳夹住一条镁，在水银中浸泡几分钟)。上面我们已经看到，液体虽然仍然是液体，但也可以有类似于晶体的几何形态，而且某些光学过程可以使我们揭示它们的存在。
但是，一般说来，晶体状态构成了一种特殊的物质阶段，使它具有自己的个体性，从某些观点来看，它接近于生物的个体性。
(2)物质的晶体状态——晶体的寿命
在我们只能通过它们的一些作用来感知其存在的未知力中，有一些力迫使物体的分子采取严格的几何形式，称为晶体。所有固体都倾向于结晶形式(1)。这些形式所产生的几何平衡赋予物质分子某种个性。物质和有生命的存在一样，通过结合从媒介本身借来的元素，使它们个性化。
(1)海德堡大学的昆克教授最近指出，所有物质从液体变为固体时，都呈现出他所称的“泡沫结构”，或变成包含晶体的细胞网络。Proc。罗伊。Soc1906年7月21日)
这种表达——物质的个体化——在应用到它转化为几何形体的过程中，并没有什么出格的地方。矿物的存在以其水晶形态为特征，正如生命的存在以其解剖形态为特征一样。它们的晶体也像动物或植物一样，在达到它的最终形态之前经历一个渐进的进化过程。同样，就像动物或植物一样，被损坏的水晶可以修复它的损坏。水晶实际上是一种特殊生命形式的最后阶段。
在可以支持这些考虑的事实中，必须特别引用Schron教授关于使物质分子呈现结晶形式的连续转变的美丽实验。三个主要的是(10颗粒相;(2)纤维相;(3)均相。在这里复制的三张照片代表了他们，我要感谢有关的校长的礼貌。在即将结晶的溶液中，首先形成球状物，在球状物的中心很快出现颗粒(图33)。这些颗粒拉长并呈纤维状(图34)，随后是均质状态(图35)，构成了晶体的最终形式。水晶就这样结束了它的循环。
这些晶体的形成规律是普遍的，可以在矿物的晶体中观察到，也可以在斯克伦所说的伴随微生物的晶体中观察到。根据他的说法，在每一种微生物的分泌物中，总会出现每一种微生物的晶体特征。
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。它代表了组织的进化过程。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一样。因此，晶体似乎是某些物质平衡的最后阶段，无法上升到更高生命的形式。
不同方向的研究证实了上述结论。因此，M. Cartaud发现，金属经过抛光，然后被溶解在丙酮中的苦涩酸攻击，表现出“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。”具有相同晶体方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。”因此，细胞结构似乎是胚胎期，而晶体结构似乎是成体期。
水晶形态非但不是一种特殊的状态，事实上，它是所有形态都趋向的一种状态，一旦媒介的某些条件实现了，它们就会达到这种状态。溶解在蒸发溶液中的盐，以及冷却后熔化的金属，总是趋向于结晶的形式;如果我们像现在这样认为，这些溶液与气体有着密切的相似之处，那么可以说，自然界最常见的两种形式是气体和晶体。
自然界中除了晶体之外，几乎没有什么东西具有真正稳定而确定的形态。另一方面，一个普通的生物是一种极易移动的东西，总是在变化，只有在不断死亡和重生的条件下才能继续生存。因为我们的感官只能感知到事物的碎片，所以它的形式才显得明确。眼睛不是生来就能看见一切的。它从它所能触及的形式的海洋中挑选出来，并相信这种人为的极限就是真正的极限。我们对生物的了解只是它真实形态的一部分。它被它呼出的蒸汽和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所有的东西，一个生物就会像云一样在我们面前呈现出变化的轮廓。
出现在溶液中的晶体从何而来?这个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，从细菌到人，所有的生物都是从更早的存在进化而来的。水晶也一样吗?它也是来自于一个早期存在的从属关系，还是天生的?
现在看来，特别是自从奥斯瓦尔德的研究以来，对晶体来说，这两种产生模式都是存在的。在介质的某些固定条件下，如压力、溶液浓度等，液体只有首先收到结晶芽才会结晶。因此，根据达斯特雷在他的伟大作品《生活与死亡》中的表述，这样形成的晶体可以被认为是早期晶体的后代，就像在溶液中培养的细菌代表最初引入的细菌的后代一样。
然而，在其他培养基条件下，不引入任何细菌也可以观察到自发结晶。这些不同的条件是已知的，也可以随意生产。溶液可以放在使其自发结晶的条件下，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，可以这样说，晶体呈现两种截然不同的繁殖模式-自发生成和从属生成。
这种自发产生的能力，对于晶体生物是可能的，但众所周知，对于活人是不可能的。后者只是由从属关系产生的，而不是自发产生的。但是，必须承认，地质时期的原始细胞在因亲缘关系而生之前，一定是没有父母而生的。我们不知道使物质第一次自发地组织起来的条件，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，即晶体是介于禽兽与生命体之间的一种存在物，它更接近禽兽与生命体，而不是禽兽。它具有以上所述的各种品质，尤其具有一种特别象祖先生活的东西。我们为了使溶液结晶而引入的结晶细菌似乎暗示了一系列早期生命。它们使人想起生物的细菌——精子，精子构成了一个种族的各种连续形态的总和，尽管它们的体积微不足道，却包含了生物在到达成年阶段之前所表现出的连续转变的所有细节。
这一秩序的所有事实都属于自然界中充满了无法解释的现象的范畴，而且一旦我们深入到未被探索的领域，这种现象就会变得越来越多。事物的复杂性似乎随着研究的深入而增加。
第四章:单体构成的统一性
(1)不同的简单体是由同一元素合成的吗?
当我们把自然界中存在的各种化合物进行某种化学操作时，我们就能成功地把它们分离成任何反应都不能进一步分解的元素。这些不可还原的元素被称为单质或化学元素。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，这一观点必须是从一个单一的元素在不同的凝结或结合状态下产生的，这一观点是如此自然，以致于它被直接提出，化学就建立了。在因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，各种物体解离所产生的产物是由相同的元素构成时，这一理论得到了重生。
很早以前就知道的事实已经表明，最不同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恒等式，当我们用与原子质量成正比的量而不是物质的重量时。
每个人都知道，物体的比热——用卡路里表示的热量，为了使它们的温度升高相同的度，必须传递给它们的热量——因物体的不同而不同。也就是说，把一公斤水升高3度所需要的热量，就可以使一公斤水银的温度升高97度。但是，如果不比较不同物质的重量相等，而是比较与它们的原子量成正比的重量，就可以注意到，所有的物体都从同样的热量中受到同样的热量，而电解也证明了它们在同样的原子量下携带相同的电荷。除了这些早已为人所知的事实之外，这里所描述的最近的研究结果还表明，通过物质的解离，可以从大多数不同的物体中得到类似的产物。因此，我们可以承认，所有物体都极有可能是由同一种元素构成的。
但是，即使这种构成的统一性的论证完成了，它也只能提供一点实际的兴趣。通过化学分析，伦勃朗的一幅画中所发现的元素与酒店招牌上所发现的元素相同，同样，狗的身体和人的身体的成分也被证明是相同的。这样的观察完全不能使我们了解所分析的物体的结构。就原子而言，我们想要发现的是如何用相似的材料建造出完全不同的大厦的建筑规律。氯原子、锌原子和钻石原子是由一种元素组成的，这是最可能的。但是这种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体的原子元素中的平衡的性质是什么，可以肯定的是，这些平衡尽管具有流动性，却具有非常大的稳定性，因为在最激烈的化学反应之后，总是能再次发现未发生变化的简单体。任何元素的某一给定量所经受的变换，都不能改变其重量的性质。正是由于这个原因，原子至今被认为是坚不可摧的。
这种表面上的不可破坏性，总是使人们相信化学物质是不变的。然而，我们将看到，通过稍微仔细地观察事物，这种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经历性质的非常彻底的变化，这种变化有时甚至意味着真正的嬗变。
（2）简单的物体可以被认为是不变的固定的元素吗?
在化学发展之初，分析方法有些缺乏改进，物理研究的过程，如光谱学，是未知的。因此，它具有明确的性质。这些尸体差异太明显，不可能被混淆。于是就产生了一种学说，类似于当时在生物学中所承认的学说，即化学物质的种类，象生物的种类一样，是不变的。然而，经过半个世纪的耐心观察，生物学家最终放弃了物种不变性的观点，而化学家仍在为它辩护。
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，在许多简单的物体上也存在着转变，这是不容置疑的。必须认识到，许多简单的物体绝不能具有使它们易于区分的明确定义的性质。相反，有许多物质彼此非常接近，具有非常相似的性质，任何化学反应都不能将它们区分开来;也正是因为这个原因，他们才长期不为人知。在已知的简单天体中，大约有15个，几乎有四分之一的天体在化学特征上非常相似，如果不采用某些物理研究方法(光谱射线、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”。Wyrouboff和Verneuil说:“除了两三个例外，它们的物理性质和化学性质是相同的。这种情况是如此严重，以至于还没有发现能将它们分离的反应，为了使它们处于或多或少纯净的状态，我们只能通过经验的和粗暴的分馏过程。”
其他最近发现的事实表明，最显著的化学物种，如普通金属，有许多变种。在每一种元素的周围，也许都有一系列具有共同特征的变化，而这些变化又有各自的特点，足以加以区分;正如在现存物种中观察到的那样。我们马上就会看到，银不是单一的金属。至少有5或6种银，构成了非常不同的简单体。铁也是如此，也许所有其他金属也是如此。
早期的化学仔细地注意到一些性质不同但本质上似乎相同的物体的存在。它称之为"同素性"即同一身体的不同状态。如果它没有把它们归为独立的简单体，那是因为通过各种试剂，它们总是可以恢复到共同的状态。红磷与白磷完全不同。而钻石和碳的区别也不一样;但是白磷和红磷都能产生相同的化合物——即磷酸。用煤或钻石都可以制成同样的化合物，即碳酸。
如果没有这些共同的性质，我们决不会想到把煤和钻石、白磷和红磷这样大不相同的天体归为一类。白磷是最贪婪氧气的一种，而红磷是最不贪婪氧气的一种。白磷在44°C熔化，而红色在任何温度下都不会熔化，不经过液态就变成水蒸气。第一种是已知的毒性最强的尸体之一，而第二种则是最无害的。同样显著的差异以截然不同的形式存在。M.科斯特证明，慢慢冷却的硒是导电的良导体，因此他将其命名为金属硒。相反，通过快速冷却得到的普通玻璃硒是一种绝缘体，因此不再具有金属的特性。
只要只在极少数的物体中观察到同素异状态，就可以把它们看作例外，但是更灵敏的研究方法已经证明，被认为是例外的东西，恰恰相反，构成了一个非常普遍的规律。博学的天文学家德兰德雷斯认为，许多天体——例如碳和氮——根据它们发生的温度而在光谱上观察到的巨大差异，是由于这些天体的同素异构状态所致。政府建筑渲染的1903年9月14日)。
不需要借助光谱分析的提示，我们就很容易注意到，最普通和最易区分的物体，如铁和银，表现出许多不同的同素异形体，这使我们能够把它们归为同一属的不同种。已知的铁和银已经有六种不同的种类，它们有明确的特性，尽管它们有某些共同的反应，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)能够进行如此大的修饰，使其失去金属的所有性质，而象有机物质而不是金属。
但是，即使不看胶体金属的这些极端情况，而只拿最普通的、用绝对经典的方法制备的物体来说，我们也必须承认，正如我们将要看到的，同样的金属也可以以不可能混淆的形式表现出来。
我们知道，在各种简单物体的组合中，吸收或释放的热量是一个用精确数字表示的恒定量，这是它们的基本特性之一。这些数字以前被认为对每一种物质都是不变的，现在却有助于建立一门特殊的科学，即热化学，
一旦知道了金属的同素异形体，这些数字就得到了掌握，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样的物体的数字高或低20倍。对于到目前为止公布的许多数字，甚至不能说它们是粗略的近似数字。正是贝特洛自己，热化学的奠基人之一，为证实这一事实做出了贡献(1)。很有可能，如果他早30年这么做，热化学就不会诞生。
(1)此外，以下是贝特洛根据所使用的金属种类得出的银的数字——见康泰斯·伦图斯，1901年2月4日。这些数字表示同等重量的物质在汞中溶液的热:
(a)薄叶银，+2.03 cal
(b)上述金属转化后在500-550℃、+0.47 cal的氧气电流下加热20小时产生的银
(c)银在针中结晶;硝酸银溶于10份水:+ 0.10 cal电解制得;
(d)部分在常温:+ 1.10卡下，经铜洗涤和干燥从硝酸盐中析出的银
(e)上述银在120℃:+ 0.76 cal干燥
(f)上述银加热至暗红色:+ 0.08卡。]
从我对化学物质的可变性所持的立场来看，这些结果是最有意义的。从迄今为止热化学赖以建立的主导思想的立场来看，它们显然是灾难性的。M.贝特洛特通过以下考虑敦促这样做:
"由于实验建立了这样的能量不平等现象，很明显，对于普通金属，或者更普遍地说，对于元素，都不存在确定性;在讨论它们的反应时，从不同的状态出发所得到的热化学值。
“我所研究的银的状态，除了一个例外，与热化学论文中给出的氧化Ag2O的生成热+7大卡的数字不符。
就银而言，一个银原子的热化学状态差可上升到2大卡，这使形成氧化物的两个银原子(AgO)的热化学状态差为+4大卡”。
在上述情况下，书中给出的数字会错近50%。这位作者接着问自己，铁有如此多的同素异构体，这是否可能与铁不同。这种观察可能不仅适用于铁，而且适用于所有其他物体。那么，以前热化学所显示的那些绝对正确的数字，现在还剩下什么呢?
因为即使我们从用同样的方法制备的金属开始，也不能肯定是从一个完全相同的物体开始，因为它的简单干燥温度允许它的化合热发生变化，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和非常微弱的透明度。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。这一预测已被实验充分证实。
当热化学的数字建立起来的时候，化学家们只能用他们自己的方法进行推理，因为那时他们不能区分物体，除非通过无法揭示某些基本差别的反应。无论银的来源是什么，只要用硝酸处理，总能得到相同比例的硝酸银，也总能从银中提取出同样数量的金属银。那么，我们怎么可能怀疑在现实中存在着不同的金属，虽然表现出相同的外观，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。当它们更加完善的时候，就像我前面说过的，从同一种物质中衍生出来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。每一个简单体只代表一种类型，从中衍生出截然不同的变种。如果采用用于生物的金属的分类，可以这样说，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，物种的改变是比较容易的，例如，白磷的物种可以变成红磷的物种，或者银的物种，在它的组合中能够分解很多卡路里，可以变成分解较少的物种，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，给予某些适当的作用，原子可能开始发生解离。我们能希望，相反地，成功地完全改变一个简单的身体吗?这就是我们现在要着手研究的问题。
第五章:化学种类的变异性
(1)简单体的变异性
著名的化学家大仲马说:“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，几乎总是通过对一个轻微的或缓慢的现象进行耐心的分析，人们才能成功地发现那些起初没有被分析的规律。
整个科学史证实了这一观点。正是通过仔细观察一盏悬挂的灯的摆动，伽利略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，菲涅耳建立起了改变光学科学的理论。伏特、安培和法拉第正是用简陋的仪器分析微小的电现象，从虚无中创造出了一门不久就成为人类文明中最重要的因素之一的科学。
庞加莱写道:“可以肯定的是，在未来，就像在过去一样，那些最深刻的发现，那些将突然揭示完全未知的地区，并打开完全新鲜的视野的发现，将由少数天才完成，他们将在孤独的冥想中从事他们顽固的工作，为了验证他们最大胆的想法，无疑只需要最简单、最廉价的实验方法。”
当独立的寻求者发现自己因经济困难而受阻，或因付出的劳动往往得到回报而遭到冷漠或敌意时，应始终牢记这些考虑。也许，只要对物理现象的各个方面进行耐心的研究，只要用非常简单的调查方法，就会发现完全出乎意料的事实。因此，对被光击中的金属块上的光所产生的流出物的仔细研究，是这本书中所提到的所有研究的起源，最终使我证明，关于物质不可摧毁的百年教条是多么缺乏基础。
这种研究的最大的兴趣在于，如果坚持下去，就会不断地看到新的事实出现，而且永远不知道自己将被带入什么未知的领域。在我多年的实验中，我不止一次地注意到这一点。在另一个完全不同的对象上，它们引导我从实验上研究化学物质的变化性问题;如果我作出上述解释，那多少是在为我处理了一个乍一看似乎不在我研究范围内的问题而辩解。
从哲学的角度来看，化学物种的多样性问题与长期以来困扰科学界的生物物种的多样性问题属于同一等级。这种物种的可变性起初被大力否认，后来终于被接受了。采用这一理论的主要理由是，生物可以在多大程度上发生变化。尽管还没有人成功地获得某些化学物种的非常大的变化，但它们发生变化的可能性还是可以被承认的，其原因与生物学家认为有说服力的那些原因是一样的。
化学物质的可变性，在前一章通过对已知事实的简单陈述得到了证明，需要首先讨论一下，以便让读者对我下面将要详细介绍的实验有充分的理解。
要使某些物体发生转变，我们不需要能量手段，例如高温、大电势等。我已经证明，物质对强大的作用力是非常抵抗的，相反，在适当的条件下，对轻微的激发剂是敏感的。正是因为这个原因，尽管它很稳定，但在轻微的因素(如微弱的光线)的影响下，它也会被分解。
我已经指出，当某种外来物质被添加到某些人体中时，它所起的作用是非常重要的。当我看到这种混合物的影响所产生的诸如磷光这样的奇特特性和诸如放射性这样的绝妙特性时，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都可以用如此简单的方法产生，难道不可能通过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，我们可以了解化学家赖以分类的那些显然不可约的性质。因此，铝在寒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。如果只要在水中加入某些物体的痕迹就能使水氧化，那么我们显然有权说，它的基本性质已经被改变了。
由于这些实验只是附属品，超出了我的研究范围，所以我只对三种金属进行了实验，即铝、镁和汞。虽然很简单，但它们需要一些技术解释，我建议读者详细描述这项工作的纯实验部分。可以看到，把前两种金属放在各种物质的痕迹中——例如，蒸馏水用来洗掉先前盛有汞的空烧瓶——就有可能改变它们的特性，如果按照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。然后，这些通常对水没有任何作用的金属就会剧烈地分解水;铝在空气中立即被氧化，在人的眼睛下面长出厚厚的一簇，使抛光的铝板看起来像丛林埃及学院公报，第4节，1904年11月19日，第464页及之后)。
当以我的名义向法国科学院(Academie des Sciences)提交这些事实时，有人提出了几种假说来解释这些事实。贝特洛指出，两个金属在相互存在的情况下可能会形成一个电偶，这可能是所注意到的现象的起源，因此，被观察到的不是金属的性质，而是金属偶的性质。这显然是一个非常不充分的解释。
其他学者将这种转化的金属与合金进行了比较，根据现在流行的某些观点，合金是由确定比例的组合组成的，溶解在过量的一种金属中。但在合金中，所获得的变化，如硬度、熔断性等，是特别符合物理顺序的，在它们中没有观察到类似于我所获得的化学转变。
通过扩展这些研究，一定会发现大量相同顺序的事实。化学已经有了一定数量的分子。也许，就像我说过的，没有比白磷和红磷更不同的物质了。在它们的某些基本化学性质上，其中包括它们的氧化能力，它们彼此之间的差别几乎就像钠与铁之间的差别一样大。然而，在白磷中加入微量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也同样典型。众所周知，钢虽然在硬度和外观上与铁截然不同，但在化学上与铁的区别仅在于碳的含量只有千分之几。我们还知道，纯铁的性质与普通铁的性质是完全不同的。事实上，最后一种物质在干燥的空气中不会氧化。用加热的氢还原倍二氧化铁得到的纯铁具有很强的氧化性，它在空气中自燃，因此被称为燃铁。
有了这样的事实，我们甚至可以去探究一下几种普通金属的经典性质是否仅仅是由于某些其他物质的无穷小数量，而这些物质的存在往往是不为我们所知的，当我们通过分析发现它们时，我们称之为杂质。我们将看到，有机化学中最重要的化合物，在失去了某些金属的痕迹之后，就失去了它们所有的性质，而这些金属的存在以前甚至连怀疑都没有。
因此，我的研究和我所收集到的同一级别的研究所证明的事实似乎都证明了简单的物体并没有被赋予的不变性。承认它们不是不变的，就等于说它们有可能被改变，于是就回到物质变化的老问题上来，这个问题使中世纪的炼金术士们苦恼不已，而现代科学最终认为这个问题就像圆的平方或永动力一样不值得研究。长期以来被认为是幻想的，现在它又回到了前面，占据了最杰出的化学家的思想。
莫伊桑先生写道:“因此，今天要实现的伟大的现代发现，不是增加一个单位的元素数量，而是通过有系统地从一个简单的物体传递到另一个简单的物体，从而减少元素的数量……我们最终能否实现简单物体之间的相互转化，这种转化在化学中所起的作用，就像拉瓦锡敏锐的头脑所掌握的燃烧的概念一样重要?”伟大的问题需要解决。这种矿物化学，我们原以为已经枯竭了，但现在才刚刚开始。”事实上，根据电解解离的现代理论，化学家们不得不承认，像炼金术士们所梦想的那样奇特的嬗变是每天都在发生的，因为只要把盐溶解在水中就足以使它的原子完全转变。
根据早在当时就已经很古老但在几年前由阿伦尼乌斯发展起来的理论，我们知道，在盐的水溶液(例如氯化钾)中，氯原子和钾原子分离并留在液体的内部。仅凭氯化钾的溶液就分解成氯和钾。但是，由于钾是一种金属，它在水中不可能不被猛烈地分解，在氯的存在下也不可能不与氯发生能量结合，因此必须承认，这种溶液中的氯和钾获得了与它们的通常性质截然不同的新性质。由此可见，它们的原子已经完全转变了。此外，这一点也得到了承认，因为对这一现象的解释是，我们所注意到的差异是由于这样一个事实:在溶液中，氯原子和钾原子是由带相反电荷的离子形成的，这些离子在普通的氯和钾中会相互中和。因此，肯定存在着两种截然不同的钾，一种是具有我们在实验室中观察到的所有性质的钾，另一种是与第一种没有任何关系的电离的钾;氯的情况也一样。这个理论已经被接受了，因为它便于计算，但很明显，它会使我们认为原子是世界上最容易变换的东西，因为只要把一个物体溶解在水中，就能使它的特征元素发生根本的变换。
此外，以前有几个化学家在这个方向上做了一些研究。H.圣克莱尔·德维尔向他的学生宣称，他不相信化合物中元素的持久性。莱比锡大学的化学教授W.奥斯特瓦尔德同样肯定元素不能继续以化学组合形式存在。根据他的说法，“这与所有的证据相反，在化学反应中，物质不会消失，不会为另一种具有不同性质的物质腾出空间。”例如，氧化铁绝不会含有铁和氧。当氧气作用于铁时，氧和铁就会发生完全的转变，如果从这样形成的氧化物中提取氧和铁，也只是通过相反的转变。奥斯特瓦尔德写道:“宣称一种特定物质可以继续存在而不具有它原有的任何特性，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绝对武断的不可改变物质的概念相一致。”
以上所述，构成原子的各元素的平衡态是可以轻易改变的，但同样无可争辩的是，它们有一种不可战胜的倾向，趋向于回到各元素所特有的某种平衡态;因为，在每一次可能的调整之后，它们总是能够回到最初的平衡状态。因此，可以这样说，在目前的科学状况下，化学物质的可变性是被证明的，但以我们所掌握的手段，它只能在一定的限度内实现。
(2)复合体的变异性
我刚才所说的简单体的可变性和使其受到影响的方法的可变性同样适用于复合化学体。目前存在着一种非常重要的工业，即制造白炽灯，它的基础仅仅是化合物的某些性质在少量其他物体存在的情况下发生变化的原理。当这些灯的外壳在纯氧化钍中浸泡时，它们在加热时不会发光，或者只会发光非常微弱;但如果在氧化钍中加入氧化铈的百分之一，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时间的研究。
但是，也许只有在发生在生物体内的化学现象中，这一同样的原理才能更经常地得到证实。不同的地层完全失去了它们的特性，因为它们被剥夺了含有矿物质的痕迹，特别是锰。很可能，像砷这样的身体，现在从许多组织中以极微量的剂量提取，发挥着早期化学未曾怀疑到的重要影响。
在以前被认为是相同的化合物中所观察到的差异，很可能是由于极少量的物体的存在所产生的作用，然而，这些化合物似乎随着它们的起源而不同。从前，定义明确的自由基，如糖、叶绿素、血红蛋白、尼古丁、挥发性的精华等，无论它们来自什么生物，都被认为是相同的。但阿尔芒·戈瑟却认为这是一个错误:“尽管这些自由基仍然属于同一个化学家族，但当我们将它们分离出来并加以仔细研究时，它们会通过异构化、取代和氧化的方式从一个蔬菜族转变为另一个蔬菜族:简而言之，它们已成为其他特定的化学物种。”动物王国也是如此。不是一种血红蛋白，而是多种血红蛋白，每一种都有自己的种类。”
在注意到彼此相似但起源不同的身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，有机发酵液中通常含有的一小部分金属物质一旦被剥夺，就失去了它们的特性。血红蛋白似乎起着催化发酵的作用，它所含的铁含量因动物种类的不同而有很大差异。
因此，通过加入极少量的另一物质而改变一物质性质的这一原理显然具有普遍的重要性。然而，这仅仅是对经验观察的说明，其中的秘密原因仍然隐藏着。这样形成的特殊组合，我们将在下一章中讨论，它们完全脱离了化学的基本定律。
我对这一原理的各种应用已经证明，它不仅在化学和生理学上，而且在治疗学上，都将是富有成效的，具有实际用途。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特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，只对生物体产生非常大剂量的作用)相结合时所具有的全新特性。在各种病人身上用注册仪器进行的实验中，查尔斯·亨利(Charles Henry)教授在索邦大学的一个实验室中反复进行了一些实验，结果表明，可可化咖啡因似乎是已知的最有效的肌肉兴奋剂。对一些艺术家和作家的观察也同样证明了它对智力活动的独特力量。
关于化合物化学种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，因为化学早就知道如何通过各种反应来修饰化合物体。如果我把它们详细地列举出来，那是为了说明，允许简单体的性质变化的方法的原理，也适用于许多复合体，并使人们预先注意到它的结果。在早期的矿物化学中，任何化合物体——例如硝酸银——都被认为是由某些元素按严格恒定的比例组合而成的有明确定义的物质。他们可能根本不是这类人。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，它表面上的正确性只是由于我们观察方法的不足。
就简单体的可变性而言，应该指出，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平衡的完全转变。我已经证明了它是一个巨大能量的蓄水池。因此，似乎很有可能，要把它完全改造，所需要的能量远远超过我们所能掌握的能量。
但是实验证明，即使不能完全破坏原子平衡，我们也可以改变它们。我们还知道，通过非常简单的方法，我们可以激发物质的分离，从而释放出它的一部分能量。因此，如果我们发现不可能给原子增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，使它走下一个在它的后续步骤中无法折回的步骤。失去一定量能量的原子不能再处于失去能量之前的状态。那么，毫无疑问，真正的嬗变将会出现。
综合上述事实，我们得出了这个结论。物质，我们的实验已经把它逐出了不朽，它不再具有被认为是固定不变的性质。进一步说，所有仍然占主导地位的关于化学种类不变性的观点似乎注定要消失。当我们看到所谓的同素异体转化，即电解质溶液中物体的转化，以及在少量特定物质存在的情况下几种金属的完全转化是多么深刻的时候;当我们也看到物体能够分离并简化为相同的元素时，我们就会自然地放弃传统的思想，而提出以下的原则:
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。
很长一段时间以来，化学一直在研究这些组合。因此，我们可以认为我们即将进入一个非常著名的领域。只要在那里停留很短的时间，你就会发现，相反，它是一个充满了完全未知的地方的世界。
由于矿物世界是早期化学方法所能触及的唯一领域，自然成为化学的首要研究对象。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，矿物通常是由极少量的元素(氧、氢、硫等)结合而成的。这些组合具有恒定的组成，代表了结构复杂性小的分子大厦。只有当我们到达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能量的迅速产生所必需的。由几块石头组成的矿物世界的基本大厦，已经变成了一座城镇。有机物的结构有时复杂到我们完全无法理解的程度。
但是，无论多么简单的矿物大厦可能出现，我们还远远不能辨别能够产生它们的平衡的性质。只有这些平衡所产生的效应才是我们可以理解的。我们不可能知道一个硫原子与氧原子或任何其他形式的原子在什么地方不同，同样也不可能了解由它们的组合而成的化合物的不同性质的原因。所能说的是，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分子结构来改变的，而分子结构是元素结合的基础。在金刚石与氧结合产生的气态碳酸中发现了刚性金刚石的什么性质?在它们结合形成的海盐中，令人窒息的氯和可变的钠具有什么性质?碳酸钙和砷是剧毒物质，钾是腐蚀性很强的物质;而含42%砷的碳酸钙酸钾，绝不是一种具有腐蚀性和完全无害的物质。
于是，进入元素结构的原子位置的变化就能够完全改变元素的性质。在化学中，就像在建筑学中一样，建筑物的形状远比组成它的材料重要得多。
主要是同分异构体——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。在被称为异聚体的同分异构体中，不仅有相同的比例组成，而且每个分子的原子数通常也相同。同一性似乎是完整的，但性质上的差异表明它不可能是完整的。
在被称为聚合体的物质中，组成的百分比同样保持相同，但分子量因两个分子的凝聚或分裂而变化。至少给出的解释是这样的。如果我们能从我们已知的金属中制造出聚合元素，我们也许就能成功地制造出新的物体，就像把乙炔简单地加热就能聚合成苯一样。
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，而这些化合物的组成是众所周知的——化学就能通过有系统地改变它们的组成，改变它们的性质，随心所欲地创造出新的物体。
例如，作为一种非常简单的组合，沼气或甲烷是由碳和氢(CH4)．一个氢原子连续地被一个氯原子取代，可以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表示。如果化学在这个阶段停止，它可能会被认为是一门完善的科学。有机物质化学平衡的研究表明了早期概念的不足。
(2)有机物质的化学平衡
化学一越过矿物世界的界限，进入有机世界的研究，其现象就变得越来越复杂。人们很快注意到，存在着不依赖于物体的百分比组成的平衡，因此，如果不给非常不同的物体同样的公式，习惯的公式就无法表示这些平衡。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，人们不顾一切地认为原子在一个平面上是按照几何线排列的，而六边形就是几何线的典型。后来人们终于明白了，它们是按照空间的三个维度被迫排列的，于是它们就用以四面体为代表的实心图形来表示。立体化学就这样诞生了，它不明确地告诉我们任何关于原子结构的晦涩难懂的东西，却允许一些已知的事实被归纳起来，另一些被发现。但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足的。于是我们就假定物体的元素不是静止的，而是动态平衡的。由此产生了一种尚在形成过程中的新的化学，我们可以称之为运动化学。在它的公式中，原子是用小圆表示的，圆上画的箭头表示原子的旋转方向。 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.
当前的概念中最显著的特点是化合物越来越多地表现为流动平衡态，随着所处的外部条件如温度和压力的变化而变化。
化学方程式所表示的反应，其表面上的刚性，只是由于实现这些反应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。化学中所谓的相定律就是通过注意到这个事实而建立起来的。任何化学组合都应被视为物体周围的外力与内部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，基本的规律就足够了，但仔细研究就会发现，有些物质是任何已知的化学规律都不能适用的，而这些物质正是在生命现象中起主要作用的物质。生物是由一堆化合物组成的，这些化合物是由少量相互关联的元素组合而成的，构成了具有极大流动性的分子大厦。这种流动性是快速生产大量能量所必需的，也是存在的条件之一。生命与非常复杂和非常不稳定的分子大厦的不断构建和破坏紧密相连。相反，死亡的特征是回到不那么复杂的分子结构中，达到非常稳定的平衡。
许多化合物的集合组成了一个生命体，它们具有旧的化学定律都不能适用的结构和性质。在这个结构中是完整的一系列的身体-分离酶，毒素，抗毒素，抗毒素，等等，它们的存在，在大多数情况下，只是通过生理特征来揭示。没有公式能表示它们的组成，也没有理论能解释它们的性质。生命中的大多数现象都依赖于它们，它们具有一种神秘的特性:在它们的成分没有任何明显变化的情况下，仅仅是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，尽管它的存在决定了最复杂的化学反应，特别是那些导致含有低势能能量的物体转化为势能更高的物体的反应。这种植物能够制造复杂程度很小的化合物，如水和碳酸，非常复杂的可氧化分子结构，这些分子结构带有能量。从周围低张力的能量中，它产生了高张力的能量。它压缩弹簧，其他生物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，如醚化、氧化、还原、聚合等，而且还包括许多我们无法模仿的更熟练的操作。通过我们甚至不怀疑的方式，重要的细胞能够制造那些复杂而多样的化合物——类蛋白、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，是由一种我们无法想象的力量所指导的，这种力量的行动，就好像它们拥有一种比理性更优越的洞察力。它们在我们存在的每一刻所完成的事情，远远超过了最先进的科学所能实现的。
生物是细胞生命的集合。只要我们不能理解发生在一个孤立的细胞内部的现象，如果我们还没有发现引导这些现象的力量，那么建立解释生命的哲学体系将是毫无用处的。化学至少取得了这么大的进步，它使我们直面了一个完全未知的反应世界。它最终取代了一门太年轻的科学以前的确定性，取代了一门更先进的科学永远背负的不确定性。但是，这些问题不应该过于突出，因为我们前面的路程太长，会使一切努力都付诸东流。令人高兴的是，从事这些研究的人并不知道他们是多么落后，他们的老师也常常看不到这一点。我们并不缺乏用来掩饰无知的公式。
在发生在细胞内部的我们所知甚少的反应中，原子内部的能量会起什么作用呢?这就是我们现在要探讨的问题。
第七章:原子内能量与物质的未知平衡
(1)原子内化学
我刚才简单地证明了化学作用的存在，揭示了迄今完全未知的物质的某些平衡态。如果不宣称能够确定这些均衡的性质，难道现在不可能或多或少地预示它们的起源吗?似乎极有可能的是，我们所提到的大量无法解释的反应不仅影响分子的结构，而且也影响原子的结构，并发挥我们已经证明其内部存在的重要力量。普通化学可以取代构成化合物的物质，但迄今还没有想到如何处理这些被认为是坚不可摧的物质。
无论接下来的事实如何解释，可以肯定的是，它们证明了物质平衡的存在，这是任何早期化学理论都无法解释的。在它们身上，我们看到了由反应产生的重要作用，这些作用是如此微小，以至于我们的天平无法检测到它们，而这些现象是任何化学理论都无法预测的，而且在很大程度上与化学理论相矛盾。我们正处于一门新科学的开端，在这门科学中，我们普通的试剂和天平都起不到任何作用，因为这是一个反应的问题，其影响是巨大的，尽管起作用的物质是无限量的。
揭示物质解离性的基本现象在别的地方已经提到过了，因此，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，这种分离与许多迄今尚未解释的现象有重要关系。
这些事实不能用任何有条理的方式来分类，因为我们必须与一门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，而不是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
胶体金属是逃避一般化学规律的最好的物质类型之一。只要有一种制备它们的方法就足以表明，除了它们非常特殊的性质外，它们的原子一定是部分分离的。我们已经看到，从静止机器的金属极在那里运动，作为物质、电子和离子解离的结果。为了实验的方便，我们不用静态的机器，而是用一个感应线圈，线圈的极端是我们想要分离的金属棒，比如金或铂，这些金属棒被放入蒸馏水中。正如Bredig所描述的那样，通过使火花在两个电极之间传递，可以看到电极周围形成云/经过一定时间后，液体变得有色，并包含了从电极上撕裂的金属和金属的分离。这种未知的东西被称为胶体金属。如果这种操作持续很长时间，胶体就会停止形成，就好像液体被饱和了一样。
金属在胶体状态下的性质与它们所产生的物体的性质是完全不同的。在非常小的1/300毫克/升的比例下，胶体金属会发挥非常强的作用，我们稍后将对此进行演示。
发现胶体金属的液体是有颜色的，但是不可能从液体中分离出任何东西，不可能通过过滤把任何东西从液体中分离出来，也不可能用显微镜观察到液体中的任何颗粒，即使它们存在，它们的大小也小于光的波长。
离子理论适用于大多数现象，自然也适用于胶体。今天，人们认为胶体溶液含有带电荷的颗粒——有些带正电荷，有些带负电荷。但是，不管这个过于简单的理论有什么价值，很明显，胶体金属在普通状态下没有保留任何相同金属的痕迹。它的原子可能已经开始游离，也正是因为这个原因，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，尽管是由这些金属制成的。
事实上，胶体金属的性质与溶液中相同金属的盐的性质没有任何相似之处。就它们的某些作用而言，它们更像某些有机化合物，特别是氧化酶，而不是矿物盐。它们与毒素和酵母菌最相似，因此有时被称为无机酵母菌。胶体铂分解含氧水，就像血液中的某些发酵物一样;它通过氧化将酒精转化为醋酸，就像枝霉菌丙酮一样。胶体铱以某种细菌的方式将石灰的甲酸盐分解成碳酸钙、碳酸和氢。更奇怪的是，像普鲁士酸、碘等一样的物质会使有机物发酵，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别又充满能量，这迫使人们不得不对它们对生物体的作用进行非常激烈的研究。加里古教授认为，正是由于它们存在于各种矿泉水中，这些水才具有某些特性——例如，可以消除中毒现象。罗宾曾用胶体金属注射治疗各种疾病，特别是伤寒和肺炎。每升注入5到10立方毫克的金属。结果是有机交换和消除产物氧化的显著增加，这是由尿素和尿酸的过量生产所揭示的。不幸的是，这些解决方案瞬息万变，它们的实际应用非常困难。
人们可以看到，胶体金属和它们的来源之间没有任何关系，或近或远。任何化学反应都不能解释它们所具有的性质。它们的制备方式允许我们假设它们包含，如我所说的，游离物质的某些元素。然而，我没有在它们中观察到任何放射性现象，但是很容易理解的是，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，它们就没有理由出现了。
除了金属之外，许多物质也可以以胶体态存在，现在有一种倾向，认为生理学上的物质平衡的这种未知形式占了很大一部分。例如，原生质因此只能是胶体物质的混合物——然而，这一事实使人们对原生质的神奇特性知之甚少。
(3)分离酶、酶、毒素和存在作用
与通过各种简单体解离而得到的胶体金属相比，必须把反应与胶体金属近似的化合物分类为分离酶、毒素、酶等。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，有时具有几乎无法估量的剧毒。根据阿曼德·戈瑟的说法，两滴破伤风毒素含有99%的水，只含有1%的活性物质——这几乎不能代表一毫克——足以杀死一匹马。他说，一克这种物质足以杀死7.5万人。这样的能量使人想到那些非常轻微的原子分离可能显现的能量。
在人们认为细菌是中毒的活性物质的时候，可以用它们的快速增殖来解释所观察到的毒性强度，但现在人们知道，毒素在细菌被过滤分离后仍然保持活性。这种叫做酵母菌的活性物质把葡萄糖转化为酒精和碳酸，但是把酵母菌加热到一定温度后，就可以从酵母菌中提取出一种不含任何生物体的叫做酵母酶的物质，这种物质和酵母菌本身一样能够产生发酵。因此，几年前归因于微生物的现象是由于它们制造的非生命化学物质。
刚才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，并使它们得以被孤立。我们所知道的只是，如果它们失去了无限小的矿物质，就会失去它们的性质。矿物质是它们所含的一种我们认为接近胶体的形式。
上述大多数物质——胶体金属、酵母菌、酵母菌等——都具有这种性质。仅凭他们的存在，行为，至少在外表上，还是很令人费解的。它们不会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，在化学中已经观察了很长一段时间。例如，众所周知，氧气和硫酸虽然互不作用，但在铂黑存在的情况下，在铂黑不参与反应的情况下，会联合形成硫酸。所以氨硝态氮，虽然通常是不变的，但在铂黑的存在下，氮也会持续分离。后者不与氧结合，但它能吸收800倍于自身体积的氧。据推测——但这显然只是一种假设——氧气通常是从空气中吸收氧气，并将其输送到与之接触的物质中。
在那些可以严格地说只有存在才起作用的物质中，有水蒸气，它在各种反应中起着极少量的重要作用。完全干燥的乙炔对氢化物钾没有作用，但在有一丝潮湿的情况下，这两种物质彼此发生强烈的反应，以致混合物变成白炽的。干燥良好的碳酸对氢化物钾也没有作用，但在少量蒸汽的存在下，它会产生甲酸盐。许多其他的气体也是如此，例如氨气和盐酸气，它们通常会散发出浓厚的白色气体，但在仔细干燥后就不再这样了。大家应该记得，我曾指出，在干燥的奎宁盐中加入微量水蒸气，它们就会发出磷光并具有放射性。
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。现在人们已经承认，那些起着如此重要作用的酵素和各种酵素只是由于它们的存在而起作用的。
在仔细研究那些仅凭自身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传输到被催化体。在我看来，这一事实很难解释，除非由正在发生原子分解的催化体来解释。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数量的能量，这种能量是无法估量的，以致无法用任何方法来衡量。因此，催化物质应该仅仅是能量的解放者。
如果真是这样的话，我们应当能够注意到，催化体最终经历了某种变化。这正是观察所证实的。铂金黑和胶体金属在长期使用中都是磨损的——它们在使用中失去了很大一部分催化作用。
(4)振荡化学平衡
我再说一遍，上面提到的所有反应，都是目前的观念所无法解释的。它们甚至违反了最重要的化学定律，如定比定律和倍数定律。事实上，我们看到，有些物体在某些物质的不可估量的剂量的影响下会发生变化，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留下了一个概念，那就是非常稳定的产物，有明确而恒定的成分，除了高温等剧烈手段外，不能被改变。后来出现了不太固定的化合物的概念，这些化合物能够随着介质、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:任何物体，无论什么，都只是代表构成它的内部因素与作用于它的外部因素之间的一种平衡状态。如果这种联系在某些物质中不明显，那是因为它们的结构是这样的，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。水在温度从O°C到100°C的变化范围内仍能保持液态，而大多数金属在更大的范围内似乎也不会改变其状态。
现在我们有必要进一步承认，在迄今为止化学所考虑的仅有的因素——质量、压力和温度之外，还有其他由原子分解而产生的元素。这些元素应该能够给身体提供具有流动性的均衡，这些均衡可以在非常轻微的外部影响下在很短的时间内被破坏或再生。
这一连串的变化将伴随着物质中所含的原子内部能量的一定数量的释放。在生命现象中具有如此重要意义的存在行为，也许可以在这个理论中找到解释。正是我对磷光的研究让我得出了这个假设。我们记得，纯物质，如各种硫化物、石灰中的磷酸盐等，通常是不会发磷光的，只有在长时间被加热到红色时，加上其他各种物质的痕迹，如铋、锰、铜等，才会发磷光。另一方面，我已经证明，温度的升高总是会引起物质的分解。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，这赋予了这些物质磷光的能力。
这样得到的组合恰恰具有上述所指出的属于极端流动性的特征，即非常迅速地毁灭和再生自己。一束蓝光落在硫化锌的屏幕上，在十分之一秒内照亮它，一束红光落在同样的屏幕上，在同样的时间空间内破坏磷光——它使屏幕恢复到原始状态。这两个相反的运算，必然意味着两个相反的反应，可以无限地重复。
尽管如此，本章所列举的事实告诉我们，化学正处于一种全新现象的开端，其特征很可能是原子内的反应伴随着能量的释放。由于物质中含有巨大的原子内部能量，如果物质的损失小到无法被我们的天平检测到，那么就会伴随着能量的巨大释放。
在努力把原子的解离现象纳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。它至少有解释迄今尚未解释的事实的优势。可以肯定的是，像物质解离这样重要而频繁的现象，一定在许多反应中起着主要作用。原子内部能量是一门我们几乎只能看到曙光的科学。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、演化和终结
(1)原子的起源和进化
仅仅在40年前，对于我现在所讨论的这个课题，要从科学观察中推导出一行字是不可能的，人们可能会认为，原子起源和发展的历史将永远笼罩在厚厚的黑暗之中。此外，它们怎么可能进化呢?难道人们不都承认它们是坚不可摧的吗?世界上的一切都在变化，都是短暂的。存在者的成功在于总是采用新的形式;星星终于熄灭了;但只有原子不受时间的作用，它似乎是永恒的。它的不可改变的学说统治了2000年，没有任何东西允许我们设想有一天它会被动摇。
我们已经进行了种种试验，这些试验最终摧毁了这种古老的信念。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种相对短暂的存在，我们自然会认为它们并不总是今天的样子，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?它们一步一步呈现出什么形式?以前我们周围的各种物质是什么——石头、铅、铁，总之，所有的身体?只有天文学才能对这些问题给出一些答案。通过光谱分析，它能够洞察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受的变化。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，它同样向紫外线移动，当光源的温度降低时，它向红色移动。 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，那些只显示出像氢这样的永久气体或碳的产物的光谱的星云，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，天狼星和天琴座阿尔法星几乎只包含白炽氢。在红色和黄色的恒星中，其他化学元素出现了，这些恒星温度较低，开始冷却，因此年龄较大。一、镁、钙、硅等。某些天体只能在最冷的恒星中观察到。因此，随着温度的降低，原子元素经历了新的演化阶段，其结果是某些简单体的形成。
我们所观察到的固体元素——金、银、铂等——很可能是损失了不同数量的原子内部能量的物体。氮、氢、氧等气体状态的简单物体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，它们首先必须损失大量的能量。
热是否是原子在恒星中演化的唯一原因，这似乎很值得怀疑。其他力量很可能也在其中发挥了作用。我们知道，正如Deslandres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;“在不断增加的压力下，只存在于较低压力下的细菌中的新系被发现了”。
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体的形成。
我们不知道这种力量的性质和作用方式，这种力量能把宇宙中的一部分以太凝聚成气体原子，如氢或氦，然后把这种气体转化成钠、铅或金等物质。但是在恒星中观察到的变化证明了能够产生这种转变的力量是存在的，它们过去曾经起过作用，现在还在继续起作用。
在拉普拉斯所揭示的世界体系中，太阳和行星起初是一个大星云，在星云的中心形成一个原子核，原子核通过旋转运动产生动力，从原子核中不断分离出一些环，这些环后来形成了地球和其他行星。这些物质起初是气态的，逐渐冷却下来，最初被星云填充的空间不再被占据，只剩下少数绕着自己的轴绕着太阳旋转的球体。我们可以假设原子不是以其他方式形成的。我们已经看到，它们中的每一个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，由成千上万的粒子以极快的速度围绕这些中心部分旋转。正是从这些微型太阳系的结合中，物质才得以构成。
我们的星云，就像所有那些仍在夜间发光的星云一样，一定是有什么来源的。在目前的科学研究中，就我们所能看到的而言，只有以太可以构成这个宇宙的起点;这就是为什么所有的研究总是让我们把它看作是宇宙的基本元素。世界在那里诞生，又回到那里死去。
我们不能说原子是怎样构成的，也不能说为什么它最终会慢慢地消失，但至少我们知道，类似于这个过程的进化在不停地进行着，因为我们观察了世界从星云到冷却行星的每一个进化阶段，从和我们一样还是白炽灯的太阳开始。无机物世界的变化现在看来就像有组织的生物的变化一样确定无疑。原子，也就是物质，都无法逃脱这一至高无上的法则，正是这一法则决定了我们周围的生命以及居住在天空中的无数星星的诞生、发展和消亡。
(2)物质的终结
在这项工作中，我试图确定物质的非物质化产物的性质，并表明它们由它们的性质构成介于物质和醚之间的物质。
物质的非物质化的最终术语似乎是它所堕入的怀抱的以太。它是如何回归的?它假设什么形式的均衡会影响收益?显然，我们的智力所能理解的事物已经达到了极限，因此不可避免地不得不形成假设。但是，如果能够提供精确的事实和类比作为支持，这些假设就不会徒劳无功。
在研究电的起源时，我们看到它可以被视为物质非物质化的最普遍形式之一。此外，我们还认识到，放射性物体解离的最终产物是由电原子构成的。因此，这些最后阶段应该代表物质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?如果它拥有任何个性，它能保持多久?如果它不保存它，原子会变成什么呢?
说电子原子注定是没有尽头的是极不可能的。它是事物的极限。如果这些元素从它们形成之日起，在产生物质缓慢分解的各种原因的影响下继续存在，那么它们最终将积累到形成一个新的宇宙的程度，或至少形成一种星云。因此，他们很可能最终失去他们的个体存在。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吗?只要能消灭它们的唯一破坏因素——气温上升——不攻击它们，这些冰块就能保持个体的存在吗?因此，一旦它们被这种破坏的原因压倒，它们就会消失在海洋中，消失不见。毫无疑问，这就是电子原子的最终命运。一旦它辐射掉所有的能量，它就会消失在以太中，不复存在。
实验为这一假设提供了一定的支持。关于我们实验室里的机器发出的游离物质的元素，我证明了运动中的电子原子总是伴随着以太的振动。根据对我们的感官或仪器的作用，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相同的。它们可以与海洋的波浪相比，只是大小不同。
以太的这些振动，永远是电子原子的同伴，极有可能代表着电子原子在其全部能量的辐射下消失的形式。因此，具有自己的个体性、大小固定不变的电粒子就构成了物质消失的倒数第二个阶段。最后一种是以太的振动，这种振动并没有更持久的个性，就像扔进一块石头在水中形成的波一样，而且很快就会消失。
从物质的非物质化中产生的电原子如何能保持它们的个体性并在以太的振动中转化自己呢?
所有现代的研究都认为这些粒子是由漩涡构成的，类似于陀螺仪，形成于以太的怀抱中，通过它们的力线与以太相连。因此，这个问题可以归结为:在流体中形成的漩涡如何通过引起流体中的振动而消失在流体中?
从这种形式来看，解决这个问题没有什么严重的困难。事实上，我们很容易看到，一个以液体为代价而产生的漩涡，当它的平衡被打乱时，它是如何通过辐射它所处的介质的振动形式所包含的能量而消失的。例如，通过这种方式，由液体旋转形成的水柱就失去了它的个性，消失在海洋中。
毫无疑问，这与以太的振动是一样的。它们代表了物质非物质化的最后阶段，即它最终消失之前的阶段。在这些短暂的振动之后，以太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，从那里，只有数亿个时代和我们所不知道的力量才能使它出现，就像它出现在遥远的时代，当我们的宇宙的最初痕迹在混沌中勾画出来的时候。毫无疑问，事情的开始只不过是重新开始。没有什么能让人相信他们有一个真正的开始，或者他们会有一个结束。
如果这本书中所阐述的观点是正确的，那么物质一定先后经历了非常不同的存在阶段。
第一个概念把我们带回到世界的起源，摆脱了所有的实验数据。这是古代传说中的混沌时代。当时的宇宙是由不成形的以太云构成的。
这种乙醚在我们所不知道的力量的作用下，经过年复一年的作用，逐渐极化和凝结，最后形成了原子的形式，正是由这些原子的聚集，构成了地球上存在的物质，或者我们在不同演化阶段的恒星中观察到的物质。
在逐渐形成的这段时间里，原子储存了所需的能量，它们必须以各种形式消耗掉——热、电等。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。一旦它们以发光的、热量的或其他振动的形式辐射掉了它们储存的所有能量，它们就会由于这些连续辐射的事实而返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终的涅槃，所有的事物都在或多或少短暂的存在之后回归涅槃。
因此，说到底，世界的发展将包括两个截然不同的阶段——一个是能量凝聚到原子中的阶段，另一个是能量消耗的阶段。
这些关于宇宙起源和宇宙尽头的简短描绘，显然只是投射在笼罩着我们的过去和遮蔽着我们的未来的黑暗中的微弱微光。毫无疑问，这些解释是非常不充分的，但科学还不能提供其他解释。它对发现事物真正的第一原因的时间还没有丝毫的把握，甚至也没有达到某一现象的真正原因。因此，能够满足我们求知欲的想象系统，必须交给宗教和哲学去操心。所有这些体系都是我们的无知和希望的综合，因此只是纯粹的幻想;但是，我们的梦想创造的这些东西总是比现实更有诱惑力，因此，人们从来没有停止选择它们作为向导。
(3)结论
这项工作中所分析的实验使我们能够跟踪原子从诞生到衰落的过程。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解而慢慢消失。这种物质，以前被认为是惰性的，只具有把被传递给它的能量返还给它的力量，现在却恰恰相反，在我们看来，它是一个巨大的力量的蓄水池。从这些力可以推导出大多数已知的能量模式;分子引力，太阳热，尤其是电。
我们已经看到，物质可以在多种原因的影响下解离，它连续的去物质化的产物构成了物质和醚之间的中介物质。其结果是，以前泾渭分明的可衡量的世界和不可估量的世界之间的古老二分法必须消失。通过对物质存在的连续阶段的研究，我们得出了这样的结论:物质进化的最终阶段是回到以太。
在这样努力去了解物质的起源，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的极限，而在这些极限之外，就只有未知的黑暗了。
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。从仔细观察光对金属碎片产生的影响开始，我一直被现象的串联所引导，探索非常不同的物理领域，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，但为了解释得到的结果和发现其他的东西，我不得不建立不止一个假设。一旦进入了科学的晦涩领域，就不可能进行其他的研究。如果你拒绝以假设为指导，你就必须听凭机遇做你的老师。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，用实验来验证它们，然后试图借助概括的方法将所发现的事实联系起来，这代表了我们积累所有知识的必要阶段。
科学的伟大大厦是通过其他方式建成的。尽管它们令人印象深刻，它们仍然包含着大量未经证实的理论，而在每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艺术作用。
常言道，科学是实验的女儿，但很少有实验没有假设为指导的。这是一根魔棒，把已知的从未知中唤醒，把真实的从虚幻中唤醒，给最阴暗的幻想以身体。从英雄时代到现代，假设一直是人类活动的主要动力之一。最伟大的文明是通过宗教假设建立起来的，最伟大的现代发现是通过科学假设完成的。现代科学对他们的接受程度不亚于我们的祖先——事实上，他们的作用比以往任何时候都要大得多，没有他们的帮助，任何科学都无法进步。
假设首先是为了找到那些至高无上的信条，而这些信条在科学中所占的地位，同在宗教和哲学中所占的地位一样。有学问的人和无知者一样，都需要信仰来为他的研究和思想指明方向。如果没有某种信仰的激励，他就不能创造任何东西，但也不能在这种信仰中长期无动于衷。教条一旦开始变老，就会变得危险。
假设和由此产生的信念是否不充分无关紧要;只要它们富有成果就足够了，而且一旦它们引发了研究，它们就会变得富有成果。严格可验证的假设并不存在。绝对肯定的定律也是如此。所有科学所依赖的最重要的原则，只是在一定限度内近似正确的真理，但超出了这些限度，就失去了所有的准确性。
科学以事实为基础，但产生事实的总是伟大的概括。一个基本理论如果不立即改变科学研究的方向，就不可能被修改。从关于原子的组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、化学和力学基础的理论，以及研究方向也必须发生同样的变化。这种新的研究方向必然会带来意想不到的新事实的涌现。
在那时，人们还认为原子是由简单的、不可还原的、不可接近的、不可摧毁的元素构成的，因此没有人能想到要研究原子的世界。今天我们知道，科学能够研究这些元素，每一种元素都是一个结构极其复杂的小宇宙，是以前未知力量的宝库，其威力之大远远超过迄今所知的一切力量。化学和物理学自认为最懂的东西，实际上却是他们最不懂的。
正是在这些性质长久以来被误解的原子宇宙中，我们必须寻求对我们周围大多数奥秘的解释。原子，它不是永恒的;正如古老的信条所断言的那样，它远比坚不可摧而无法改变的强大得多。它不再是一种惰性的东西，不再是宇宙一切力量的盲目运动。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，也是使世界充满活力的生物的动力。尽管原子是无限微小的，但它也许包含着无限伟大的所有秘密。
