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化学亲合力或化学化合而产生的。不管它的性质怎样，只要它存在，它就必
定适合煞力学原理，在稀溶液中，如范特—霍夫所证明的，它就必定遵循气
体定律。可是它的原因未定，至少不是热力学所能确定的。
1887 年，瑞典人阿累利乌斯证明渗透压与溶液的电解性有关。我们都知
道，电解质的渗透压异常之大，例如氯化钾或任何类似的二元盐类的溶液，
其压力为同分子浓度的糖溶液的压力的两倍。阿累利乌斯发现，这种特大的
压力不但与电解的导电度有关，并且与化学的活动性，如酸类在糖发酵而变
为酒精的过程中的催化能力也有关系。他的结论是这种压力说明电解质中离
子互相离解。因此，举例来说，在氯化钾溶液中，虽然有若干中性的KCI 分
子存在，同时也有钾离子与氯离子各带着正电荷与负电荷，成为溶液导电度
与化学活动性的来源。溶液越淡，离解的盐越多，到溶液淡到极度时，液中
只有K＋离子和C1…离子。有人认为这两种离子彼此分开，是和溶剂化合在一
起的。
科尔劳施、范特—霍夫、阿累利乌斯的工作成了物理化学的庞大的上层
大厦的起点。在这座大厦里，热力学与电学结合起来，使理论的知识不断地
增进，并且愈来愈广泛地实际应用于工业。不但如此，我们也不要忘记后来
有一些伟大的物理学家研究了电在气体中的传导，建成了现代科学中最有特
征性的一个分支，而他们的离子观念却是溶液理论给予他们的。
从实验的观点来看，直接测定渗透压是很困难的，但是，美国的莫尔斯
（Morse）与怀特尼（Whitney），以及英国的贝克莱（Berke…ley）伯爵与哈
特莱（E。G。J。Hartley），却先后在1901 年和1906—1916 年间，对高浓度的
溶液中的渗透压进行了直接测定①。莫尔斯与他的同事所用的测定方法基本上
与佩弗的方法相同，只是在细节上大有改进。贝克莱与哈特莱并没有观察溶
剂的流入在半渗251 透的小室里造成的压力，而是使溶液受到逐渐增长的压
力，直到溶剂掉转运动的方向被排挤出去。他们把所得的结果和范·德·瓦
尔斯方程式（见232 页）加以比较；就蔗糖与葡萄糖而言，发现与下列公式
最符合：
Aa
（ …p ＋ 2 ）（v …b） = RT
v
奥斯特瓦尔德（Ostwald）把质量（v） 作用的化学定律（245 页）应用于阿累
利乌斯所想象的电解质的离解，找到一个稀化定律。
2
a
= K；
V（1 …a）
式内a 代表电离度，V 代表溶液的容积，K 是常数。这个方程式对于弱的
电解质有效，如轻度离解的酸和盐，这时上式变为
a =
VK
但此式对于高度离解的电解质无效，这（；） 一失败，有很长时间成为电离理
论不能为人接受的一个障碍。
这个困难为最近的研究大体上克服。1923—1927 年间，德拜（Debye）、
尤格尔（Huckel）与翁萨格（Onsager）指出，由于离子间的作用力，离子周
①
Phil。Trans。RoyalSociety，A，1906，206，etc。AlexanderFindlay，Osmot…ic Pressurc，London，1919。
围形成一种异性的离子大气①。离子运动时，它须在前面建起一个新的大气，
而其背后的大气消散。这一作用形成一种阻挡的电拖曳，使它的运动，与其
浓度的平方根成比例而减少。这样就导出一个相当复杂的方程式。如将离子
的可能的缔合一并计入，这个方程式与实验而得的关系，即浓度与导电度的
关系，大致符合，就是对强电解质浓溶液来说也是如此。
阿累利乌认为强电解质只有部分离解，而最近的研究却表明是全部电
离。至于浓溶液里相对电离度的减少，那是由于离子速度的变缓的缘故。用
x 射线分析，表明原子就是在固态的晶体内，也是彼此离开，以后，也有人
提出这样的看法（见384，427—8 等页）。
①
R。w。Gurney，LonsinSolution，Cambridge，1936。
第七章十九世纪的生物学
生物学的意义——有机化学——生理学——微生物与细菌学——碳氮循
环——自然地理学与科学探险——地质学——自然历史——达尔文以前的进
化论——达尔文——进化论与自然选择——人类学
生物学的意义
在随着文艺复兴开始的科学时期里，天文学与物理学的进步所引起的思
想上的革命是最大的一次革命。当哥白尼把地球从宇宙中心的高傲地位上推
下来，牛顿把天体现象收服到日常习见的机械定律管制之下的时候，许多构
成整个神意启示理论基础的默认假设，恰好也遭到了破坏。这样，人们的观
点就发生了彻底的改变，可是还要经历相当长的岁月，效果才能表现出来。
地是宇宙的中心，人乃创造万物的唯一目的和意义一类的流行看法，在一般
人的信仰里虽然仍有其地位，可是有知识的人士早已把同这些看法有联系的
一些天文学观念抛弃了。
在十九世纪的飞跃进步中，最有效地扩大了人们的心理视野，促成思想
方式上的另一次大革命的既不是物理知识的大发展，更不是在这些知识基础
上建筑起来的上层工业大厦。真正的兴趣，从天文学转移到了地质学，从物
理学转移到了生物学和生命的现象。自然选择的假说，第一次给进化的旧观
念提供了一个可以接受的基础，使人类思想在它的无尽旅途中走上下一段漫
长的行程。在这个过程中，达尔文成为生物学中的牛顿——十九世纪思想界
的中心人物。单是自然选择也许不能完全解释后来出现的许多事实，但进化
论本身却建立在一个广博的基础上了。这个基础随着时间的推移，只是更加
巩固。
要追溯进化哲学的历史和意义，我们必须从第五章谈到的地方，去考察
生物知识的进步。在构成生物学的基础的各门科学当中，物理学与物理化学，
已经叙述过了，但是有机化学在十九世纪 253 才成为一个确定、独立的科
学，须要在这里加以叙述。
有机化学
动植物体内复杂物质的化学，主要是那个奇特的碳元素的化学。碳原子
有一个特殊的性质，既能自己互相结合，又能和别的元素结合，以构成很复
杂的分子。我们说过，自古以来就有两种对立的学说，一种学说主张生命是
一种特殊的生命原质，另一种学说认为在生命体中，和在外界的物质世界中
一样，机械作用可以最终地解释一切现象。有很长时间，人们一直以为组成
动植物组织的复杂物质只有在生命的过程里才能形成，因此有人认为，对于
生命的灵魂说的信仰就是随着这种看法兴起和衰落的。1826 年，亨内尔
（Hennell ）用人工的方法合成了乙醇，1828 年，韦勒（FriedrichWohler）
用氰酸与氨制成了尿素。这些事实说明以前仅仅存在在生物体内的东西，现
在也可以在实验室内制造出来了。以后跟着又制造出许多人工合成物，1887
年，费舍（Emil Fischer），由碳、氢、氧等元素合成了果糖与葡萄糖。二
①
可参考：SirEdwardThorpe，History of Chemistry，London，1921。
百年来有机物只能用干馏方法分析，分析的结果经过秤量，按份数记录下来，
即气、液、油和碳滓各占若干份①，可是到了十八世纪后期，就已经知道了许
多有机化合物，舍勒（Scheele）就分离出几种有机酸。
有机化学的头一个基本问题是测定化合物中的元素与其组成的百分数。
现今所用的方法是将要测定的化合物放在氧化铜放出的氧内燃烧，然后测量
燃烧后的产物的数量。这种分析的方法主要是由拉瓦锡、柏采留斯、盖伊—
吕萨克与泰纳尔（Thenard）等人发明出来的，又由李比希（Justus Liebig）。。
加以极大的改进，到1830 年，碳化合物的成分可根据经验得到相当精确的测
定。一个惊人的结果便是发现了“同分异构体”（即有些化合物组成成分百
分数相同而物理与化学性质不同），例如异氰酸银与雷酸银，尿素与氰酸铔，
酒石酸与葡萄酸都是。柏采留斯认为这种现象是由于两种同分异构体的分子
中原子的排列与联系不同的缘故。同样的现象也在元素中发现了，拉瓦锡证
明木炭与金刚石在化学上是同一物质。
柏采留斯的见解，在弗兰克兰（1852 年）、库珀（Couper）与凯库勒
（Kekule，1858 年）等人将原子价的观念阐明以后，得到进一步的发展。如
常用酒精的经验式C2H6O 可以写成构造式如下：
式中，凯库勒所指出的碳原子的四价，可用四条线表示，而每一条线可
与别的原子如H 或与别的原子团如羟基0H 相连接。
1865 年，凯库勒在讨论芳香化合物的文章中，把这些见解推广去解释这
类化合物中最简单的苯（C6H6）的结构。凯库勒指出苯与乙醇不同，乙醇的
碳链两端开放，而要解释苯的化学性质与反应，须将碳链的两端连结成一个
合闭的环，如下图所示：
只要设想有一个或多个氢原子被其他原子或原子团所置换，便可以表达
比较繁复的芳香化合物的结构。
这样，有机化学便理论化了。人们根据理论上可能的结构式，预言有某
些新的化合物存在，而许多预期的新化合物也真的合成或分离出来了。这样，
就有机化合物而言，结构式的理论就使我们可以把演绎的方法应用到化学上
去。
米彻尔里希（Mitscherlich）本来早已指出原子结构与晶状有关，在1844
年，他又促请人们注意一个事实：酒石酸的各同分异构物，虽然化学反应，
组成成分及结构式都是一样，可是光学性质却不255 相同。1848 年，巴斯德
（Louis Pasteur，1822—1895