「燃燒素」雖謬誤多 可引導討論啟發新理論
上次跟大家分享了有關燃燒的故事：在十七八世紀的歐洲，氧氣還未被發現，人們反而設想了另一種與燃燒有關的元素：「燃燒素（phlogiston）」。在這個理論中，物料燃燒就是在釋放本身含有的「燃燒素」，因此含有較多「燃燒素」的材料就會很容易被燒起來，而原來的物質也因為其離去而在燃燒後變成另一個模樣。這個理論在當時十分成功，成為理解燃燒現象的主流思想。
那麼這個理論的致命傷又是什麼？各位讀者可能會發現，這個理論跟現代的「氧氣」理論其實有點相似，不過剛好相反了：古人以為燃燒時「燃燒素」會被釋放，而在現代科學的認知裡，燃燒會促使空氣中的氧氣跟物料結合。
因此，兩套理論都能解釋為什麼燃燒前後，物料會變得不一樣，以及為什麼沒有空氣時，燃燒就無法進行。
「燃燒素」理論難解釋燒完重量增
那麼我們又是如何判定「氧氣」理論比較優勝？
氧氣的重量，為此提供了看來出奇的簡單的解答：由於氧氣並不是毫無重量，因此燃燒後所得的氧化物會比原來的物料重；相反，如果燃燒時會放出「燃燒素」，那麼燃燒後的物質不是應該比之前輕嗎？
不少人曾經嘗試解釋這個弱點，比如說：也許正在燃燒的物料在釋放「燃燒素」後，會再和其他更重的物質結合，因而就變得更重了。
很不幸地，這些嘗試都令人覺得很難信服（例如假定空氣中含有更重的物質），無法令這個理論變得更加完善。
阻礙對氫氧等氣體理解
「燃燒素」理論的流行，其實也阻礙了我們對各種氣體的理解。現在我們認識到氫、氧等各種不同氣體的存在，也知道它們各自不同的特性。十七八世紀歐洲的科學家雖然已接觸過它們，卻認為它們是含有不同分量「燃燒素」的空氣。
比如說氧氣幫助燃燒，因此好像能夠從其他物料吸收更多的「燃燒素」，所以被認定是缺乏「燃燒素」的空氣（dephlogisticated air）；氫氣極度易燃，因此被看成是充滿了「燃燒素」的空氣（phlogisticated air）。
雖然這種思路看來很有道理，可惜無法一一解釋各種氣體元素和它們化合物的各種特徵，反而令理論變得更為混亂。
小 結
要注意的是，今天的分享並不是在嘲諷當時歐洲的科學水平如何低落，而是想為大家介紹學者孔恩（Thomas Kuhn）所提倡的典範（paradigm）這個概念。科學家也是人，因此在探索未知領域的時候，需要依賴現有的思想模式去引導進一步的討論。畢竟，世界還有很多我們未能完全知曉的地方，因此大家都能接受現有的思想模式（也就是典範）並不完美。
反過來說，如果每次一遇見現有理論不能解釋的地方就將它全盤否定，漠視它能解釋的其他千萬種現象，反而會顯得吹毛求疵、不切實際。這就是為什麼，縱使很久以前人們已知道燃燒後的物料會變重，「燃燒素」理論還是流行了一段不短的時間。 ■張文彥博士
作者簡介：香港大學土木及結構工程學士。短暫任職見習土木工程師後，決定追隨對科學的興趣，在加拿大多倫多大學取得理學士及哲學博士學位，修讀理論粒子物理。現任香港大學理學院講師，教授基礎科學及通識課程，不時參與科學普及與知識交流活動。