油畫中的科學家：《拉瓦錫和夫人》解讀

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《拉瓦錫和夫人》是法國畫家大衛的油畫作品。本文簡單描述了化學家拉瓦錫和夫人的科學貢獻，並詳細闡釋了畫家通過對素材的組織和畫面的安排，展現科學中的隱喻，例如女性科學家的地位、化學革命的發生，科學實驗對精確的追求等。本文還特別分析了畫中的一處科學錯誤。

|作者：張九慶

《拉瓦錫和夫人》是18世紀歐洲繪畫史上著名的雙人肖像畫。囿於筆者的興趣和認知，對此畫做出藝術性的鑒賞分析（例如藝術流派、構圖、線條、色彩、空間與透視等）不是力所能及的事。筆者只能從科學史的角度，對畫中涉及的人和事，做一些簡要的介紹。

《拉瓦錫和夫人》的誕生

估計是瑪麗·拉瓦錫提議她的丈夫安托萬·拉瓦錫（A. L. de Lavoisier， 1743—1794年）先生，應該有一張他們自己的肖像畫。

1788年，45歲的拉瓦錫已經取得巨大成就，他的氧化學說推翻了燃素說，受到了年輕科學家的歡迎。1787年，他與同時代的科學家戴莫維（G. de Morveau， 1737—1816年）、貝托雷（C. L. Berthollet，1748—1822年）、佛克羅伊（Fourcroy， 1755—1809年）合作，完成了化學物質的命名和分類的標準化，出版了《化學命名法》。包含他全部科學成就的個人專著《化學基礎論》的稿件也完成了，即將在下一年出版。

畫像的任務落到了一位與拉瓦錫名望相當的法國畫家身上。這位畫家是新古典主義畫派的代表人物大衛（J. L. David，1748—1825年）。他的畫風嚴謹，技法精湛，《荷拉斯兄弟之誓》、《蘇格拉底之死》是其代表作。

當瑪麗找到大衛的時候，想必大衛爽快地答應了她的請求。這不僅因為拉瓦錫先生是著名的科學家，還因為大衛是拉瓦錫夫人的美術指導老師，何況拉瓦錫夫人不會讓畫家白辛苦，將支付7000利弗爾（1利弗爾等於1法郎）作為報酬。

畫像是在1788年12月16日進行的。這一天，拉瓦錫夫婦都做了精心的打扮。

拉瓦錫先生的服飾主色調是黑色：黑色上衣，黑色筒褲，黑色襪子,黑色皮鞋，帶有花邊胸飾和花邊袖口的白色襯衣，突破了黑色的壟斷。拉瓦錫戴上梳理過的假髮，還為假髮塗了粉。

拉瓦錫夫人選擇了18世紀末法國貴婦人的時尚打扮：一身潔白的、帶有花邊衣領的、裙擺及地的連衣裙，配上一條藍色絲綢腰帶，來打破白色的壟斷。拉瓦錫夫人也戴上了一頭白色的、蓬鬆的、捲曲的假髮。

他們顯然沒有把畫像的地點選在實驗室，而是定在一間比較空曠的辦公室里。棕色的地板，裝飾有柱子的背景牆，不會給畫面增加繁多雜亂的印象，也符合新古典畫背景莊重肅穆的要求。

他們也精心準備了道具。一張寫字檯，上面覆蓋了一塊紅色的絨布。桌子上擺放水銀氣壓計、氣量計、蒸餾瓶，這些實驗和測量用的儀器足以彰顯他們的化學研究工作。

為突出拉瓦錫先生創作完成《化學基礎論》書稿，桌面擺上了一個墨水瓶、三隻羽毛筆和一疊寫著字的稿紙。

拉瓦錫夫人的工作如何體現呢？一把椅子，椅子上躺著一件她在實驗時穿的黑色衣裙，椅子上立著一塊畫板，畫板是拉瓦錫夫人日常描繪實驗過程所使用的。

一切準備就緒。大衛要做的就是生動準確地描述背景、道具和拉瓦錫夫婦呈現出的姿態。如果那個時候有彩色照片的話，也許拉瓦錫夫人會花高價錢，請一個優秀攝影師來完成這個任務。

畫中的女主角拉瓦錫夫人

拉瓦錫夫人佔據了畫面的最大空間。她面帶淺淺的微笑，正面對著畫家，也正對著未來將要欣賞此畫的我們，拉瓦錫則側身回頭注視著他的夫人。這幅畫給人的最初感覺是，畫中主人公不是拉瓦錫先生，而是拉瓦錫夫人。

但是，拉瓦錫夫人的站姿暴露了她的實際地位。她站得略為傾斜地倚靠丈夫，一手搭在他的肩上，這是當時夫妻肖像的典型造型。整張桌子代表的是拉瓦錫的科學世界，而拉瓦錫夫人的一隻手恰恰輕輕放在桌邊。這可能是一種暗示，拉瓦錫夫人本應在拉瓦錫的化學研究榮譽殿堂中，佔有一定的位置。

1771年，瑪麗·波爾茲是一個13歲的少女。母親過早地離開了她，父親在一家替皇家收稅的包稅公司工作，算負責人之一。在家裡，她以女主人的身份招待客人。客人中一位50歲的老先生看中了她，向她父親提出了求婚。他的父親沒有直接拒絕這位老先生，因為這樣可能會導致自己丟飯碗。瑪麗當然也不願意嫁給一位年歲已高的人。為了逃避老先生對女兒的求婚，父親想到自己的一位年輕同事，可能是瑪麗更合適的對象。這位同事就是拉瓦錫。

瑪麗與拉瓦錫比較熟悉，因為拉瓦錫經常到波爾茲家做客，兩人一起玩過一些遊戲。拉瓦錫也對瑪麗聊起過他的地質學、化學和天文學知識，彼此互有好感。這樣，不滿14歲的瑪麗與28歲的拉瓦錫在1771年完成了婚約，瑪麗成了拉瓦錫夫人。

拉瓦錫夫人雖然嫁給拉瓦錫先生後不愁吃穿，但她有著極強的求知慾和記憶力。她很快掌握了英語，這是拉瓦錫所不會的語言。學成後，她就把一些重要的英文化學著作翻譯給拉瓦錫。在大衛的指導下，她也掌握了工藝繪圖技術。她十分注重儀器的正確擺放，平時會將實驗場景真實地描繪出來。拉瓦錫論文和著作中的實驗插圖，都是她完成的。

大致在1778年，拉瓦錫才真正組建自己的科研團隊，有了幾位男助手，在此之前，瑪麗獨自擔任了多年的實驗助手和秘書的角色。當時，在法國上流社會中，一些家庭富有的夫人作為召集人、協調人，會經常舉辦文學和藝術沙龍。拉瓦錫夫人也不例外，不過她接待的人主要是拉瓦錫先生的朋友，大多談論有關科學、哲學的話題。

這樣看來，拉瓦錫夫人在科學界中想有自己的一點位置也是正常不過的，但是那個時候的法國，女人進入科學界是不被社會接受的。因此，在拉瓦錫的論文中，不可能署上拉瓦錫夫人的名字。她只能在那些插畫上找個不起眼的角落，簽上自己的名字。

那麼，如果沒有歷史的局限，在拉瓦錫先生的內心中，他真的願意讓自己的夫人署名嗎？

畫中的男主角拉瓦錫先生

拉瓦錫坐在桌子的一角。他左手胳膊肘支撐在桌面上，右手握著羽毛筆，正準備寫點東西。如果拉瓦錫聚精會神的話，他應該低著頭，眼神集中在紙面。或者他也像拉瓦錫夫人一樣，正面看著畫家，或者為了表示夫妻的親密關係，他的頭應該和夫人的頭靠得更近些。但是他們的頭部保持了一定的距離，拉瓦錫從寫稿中分神，側著頭回望著夫人，眼神平靜淡定。我猜想這樣的姿態不是拉瓦錫夫人的特意安排，像是拉瓦錫有意保持著兩人間的某種緊張狀態，即不那麼情願讓自己的夫人來分享自己的科學研究中的成就。

拉瓦錫是一位律師的兒子。他雖然有法學學位，但更熱衷於地學和化學研究。1765年，拉瓦錫因在石膏方面的研究取得突出成績，得到了法國皇家科學院的賞識，成了其成員。同時，拉瓦錫繼承了一筆遺產併購買了包稅公司的股份，成為包稅公司的一名收稅員，獲得了經濟上的獨立。

1771年是拉瓦錫個人家庭生活的轉折點，也是他科學生涯的轉折點。從1772年開始，拉瓦錫真正踏上了成為著名科學家和化學革命締造者的道路。他開展了一系列的實驗，包括金屬與非金屬的燃燒與煅燒、酸的形成、酸鹼鹽的反應、水的合成與分解、動物的呼吸等。所有這些實驗的基礎，源於他的物質不滅信念：物質不能憑空得到，也不能憑空消失。這個信念在他的心目中是不證自明的，像數學上的公理一樣。

1776年，他被國王任命為國營火藥廠的主管之一。不但收入增加了，而且也在火藥廠建立起自己的實驗室。那個時候，拉瓦錫在火藥廠的工作時間是朝九晚五，他的科研工作都只能算是業餘的，既不能從科研中得到報酬，而且幾乎只能在星期天或節假日進行實驗。通過這些實驗，他逐漸拋棄了燃素說，幾乎與普利斯特里（J. J. Priestley，1733—1804年）、舍勒（C. W. Scheele，1742—1786年）等人同時發現了氧氣，提出了氧化學說。

與此同時，一些年輕人聚集在拉瓦錫周圍，以與他共同完成實驗、參與討論為榮，他的氧化學說得到了年輕人的認可。這些人被稱為是「氧化學派」或者「兵工廠團隊」。然而，令人遺憾的是，拉瓦錫獨佔了這些科學研究的成就，在他的論文中，他特別聲明自己一個人擁有科學優先權，如氧化和燃燒的全部理論，空氣分析和分解，成酸理論等等。

在拉瓦錫過分貪功的心中，拉瓦錫夫人自然是不能享有科學發現優先權的。

倒地燒瓶的隱喻

接下來，把目光回到畫的右下方。在拉瓦錫的皮鞋前面，是一個倒地的燒瓶和兩隻瓶塞，一隻瓶塞封住了燒瓶瓶口，旁邊還有一隻閑置的瓶塞。單純從畫面的布置和色彩來看，似乎這兩件道具不會為油畫增加額外的光輝。那麼道具放進畫面的用意是什麼呢？筆者的猜想是，這些道具是拉瓦錫特意擺放的，目的在於表現拉瓦錫的科學貢獻，即通過化學革命，推翻了舊的化學傳統。

科學史家認為，拉瓦錫確實引發了一場近代化學的革命，否定了發端於17世紀中期的玻意耳（R. Boyle）、成熟於18世紀初的施塔爾（G. Stahl）的燃素說，建立了氧化說。

燃素說的核心內容是：燃素是構成火的元素；燃素聚集時形成火焰，燃素彌散開來就產生熱。燃素存在於大自然中，無生命物質因為有燃素才會燃燒，生命物質因為有燃素才有活力。物體失去燃素變成灰燼，灰燼得到燃素復活。燃素藉助空氣環繞才會釋放出來；所有的燃燒現象可歸結為燃素的轉移。

作為一種物質的存在，燃素本應該具有穩定不變的質量。越來越多的實驗現象表明，燃素是不可測量的，甚至只有燃素質量必須負數的假設，才能解釋實驗現象；而且燃素不能獨立存在，必須依賴於空氣。

舊理論的困境成了新理論的機會。拉瓦錫被一些人認為在化學物質和現象上幾乎沒有新的發現，但是他通過重複別人的實驗過程，形成自己的獨特思想。他特別重複了玻意耳的煅燒金屬實驗，兩個實驗最大的區別在於拉瓦錫為燒瓶加蓋了瓶塞。通過這個實驗，拉瓦錫證實了反應前後物質的總質量不變，提出了灰燼是金屬與空氣某種成分結合的產物。他特別重複了舍勒的磷燃燒實驗和普利斯特里的氧化汞分解實驗，這些實驗都必須在封閉的燒瓶中進行，才能進行準確的測量。燒瓶的封閉與否，成了拉瓦錫建立氧化學說的一系列判決性實驗的重要組成部分。

氧化學說的核心內容是：物質燃燒會產生光和熱；物質燃燒需要空氣；空氣中有可燃和不可燃成分；物質燃燒時吸收了空氣中的可燃部分而增加重量，增加的重量與空氣中減少的重量相等；非金屬燃燒後會變成酸，金屬燃燒後的灰燼是金屬氧化物。

蓋蓋盒子的隱喻

隨後，再把目光移到畫右邊的桌面上。這裡擺放著一個蓋蓋的盒子。細心和好奇的人會問，為什麼這裡會擺放一個盒子呢？盒子裡面裝的是什麼？可以相信無論是拉瓦錫夫婦還是畫家，都不會給畫面增添無意義的物體；也可以認定這不是拉瓦錫夫人的盒子，畢竟畫面的右邊都是屬於拉瓦錫先生的地盤。

精確定量是現代科學的特徵，牛頓的萬有引力定律使得他之前眾多天文學家所觀測到的精確數據得到了完美的統一。1687年，牛頓出版《自然哲學的數學原理》（Philosophiae Naturalis Principia Mathematica），為天文學和物理學上的科學革命打上了圓滿的句號。化學革命則要滯後得多。一個重要原因是，化學現象涉及物質的變化，尤其是氣體物質的變化，這使得精確定量非常困難。拉瓦錫認為必須用天平進行精確測定來確定真理。

好在18世紀後二三十年里，法國的精密儀器製造業追上了英國的腳步，能夠為化學研究提供所需的工具。拉瓦錫選擇了天平作為精確測量的儀器，把它與熱量計、氣量計共同使用，與計算方法聯繫起來，追蹤反應中所出現的數量變化。他擁有由巴黎製造商製造、幾乎是當時最精確的天平，精確度達到毫克級。其他人沒有這些儀器，難以重複他的實驗。為拉瓦錫製造天平、溫度計、燃燒設備的是當時知名的科學儀器製作者方廷（Fontin）和梅尼（Meyner）。

拉瓦錫對精確測量的高要求還體現在與數理科學家拉普拉斯（P. S. Laplace， 1749—1827年）的合作上。他們共同測量燃燒和呼吸過程中熱量的釋放，特別是把使用天平進行精確測量的方法，應用到水的分解和合成的實驗中。

因為拉瓦錫對這些精密儀器的獨佔，引來普利斯特里公開指責，「強加給科學共同體的是殘酷的權力炫耀而不是理性的說服」，因為其他科學家只能受制於拉瓦錫的精確數據。這些實驗設備需要花很多的錢，做成百上千次實驗要花更多的錢。雖然拉瓦錫個人生活並不奢侈，但是他的實驗投資不得不耗費更多的稅收。他的苛稅行為為科學研究提供了足夠多的經費，必然引發民眾的不滿。

結論似乎順理成章了，這個盒子里裝的是天平的砝碼，使用後的砝碼必須擦拭乾凈放入盒中。

畫中的瑕疵——水銀計的水平面

研究科學革命的科學史大家科恩（I. B. Cohen）很欣賞這幅油畫，但他找到了畫中的一個知識瑕疵。

關注一下盒子前面的那個氣壓計，那應該是個水銀氣壓計，人們通過水銀柱的讀數來知道大氣壓力的大小。水銀裝在玻璃容器里，中間液面應該稍微凸起，但是此畫中的液面卻是水平的。會不會這個裝置不是氣壓計，就是一個液體量杯，裡面盛的是水呢？這個假設也不對，如果裡面盛的是水，中間液面應該是凹下的，何況水是透明的。

按照科學理論來解釋，是因為液體的表面張力不同。水銀的表面張力很大，水銀對玻璃表面不浸潤而被推開，水銀分子就往中間收縮導致液面凸起（與水銀掉在地面呈珠狀是同一個道理）；水的表面張力較小（不足水銀的1/6），水對玻璃表面浸潤，中間的水分子被拉離後液面凹下（與水滴在玻璃上迅速散開同理）。打個比方，一群熱愛美聲歌手討厭通俗歌手的人，當幾個美聲歌手出現在四周，他們會跑向美聲歌手，中間人群就是鬆散了；當幾個通俗歌手出現在他們四周，他們會躲開通俗歌手，中間人群就密集了。液體物質的表面張力大小，是它的物質特性之一。

當然，也許科恩過於苛刻了，對藝術作品的評價，不能完全按照科學原理來進行。更何況，如果畫家離這個液體裝置比較遠，觀察時視角與液面平齊，液面凹凸程度又很小，觀察到的是水平液面也是正常的。

此畫之後——拉瓦錫夫婦和相關者的命運

1789年7月，巴士底獄被攻陷，法國大革命爆發。一些貴族、皇家成員被逐漸推上了斷頭台。拉瓦錫作為皇家收稅人自然是無法逃脫革命者的懲罰。拉瓦錫被雅各賓革命派負責人之一的馬拉（J. P. Marat， 1743—1793年）列入了叛國者的名單。

馬拉認為自己是一位化學家，與拉瓦錫重視化學實驗和精確測量不同，他是傳統意義上試圖通過簡單觀察就獲得科學結論的人。馬拉渴望得到法國皇家科學院及拉瓦錫的認可，而拉瓦錫對馬拉的科學成就嗤之以鼻。如馬拉認為自己發明了一種能觀察到火焰物質的裝置，但拉瓦錫關注的是有否收集並測量過火焰物質：沒有精確的測量，就只能是猜想，與化學無關。拉瓦錫的傲慢無疑在馬拉心中留下了仇恨的種子。

政治革命是難以捉摸的，馬拉卻比拉瓦錫更早離開人世，他在1793年7月被一個女青年刺死。為拉瓦錫夫婦作畫的大衛也是雅各賓派革命的支持者，他用油畫《馬拉之死》記錄了馬拉死時的狀況。這幅油畫更加刺激了雅各賓派革命者的熱情。

1792年8月，拉瓦錫被迫離開了獲得報酬的工作崗位。1793年8月，拉瓦錫失去了在法國皇家科學院工作和科研的權利。1793年11月，拉瓦錫被逮捕。1794年5月8日，不到51歲的拉瓦錫和他岳父連同包稅公司的其他工作人員一起被處以死刑。

拉瓦錫夫人被捕後又被釋放。雅各賓派失勢後，被處死的拉瓦錫得到平反，拉瓦錫夫人繼承了拉瓦錫先生的遺產。她與一個科學家再婚度過4年生活後再次守寡，在整理拉瓦錫的著作和回憶中獨自活到1836年，享年78歲。

大衛也因是雅各賓派的人被捕但又被學生營救，一直從事繪畫到1825年77歲去世。

《拉瓦錫和夫人》是藝術家刻畫科學家的典範之作。藝術家可以從新古典主義藝術作品的視角來欣賞這幅經典雙人肖像畫，科學家可以從近代科學史的視角來分析畫中展現的科學場景和事實，一般讀者也可以像筆者這樣，從自己的審美視角和擁有的背景知識，來探求這件藝術作品的魅力所在。相信讀者的每一次賞析，都將得到美好的回報。

（本文關於畫面的設計部分屬於猜測，可能會降低畫家的創造性。你也可從畫家自創的角度來解讀這幅畫，因為畫家對拉瓦錫夫婦的工作十分了解。）

張九慶：編審，中國科學技術發展戰略研究院，北京100038。

Zhang Jiuqing: Senior Editor, Chinese Academy of Science and Technology for Development, Beijing 100038.

1. 羅伊·波特. 18世紀科學. 方在慶, 譯，鄭州: 大象出版社, 2010.

2. 科恩. 科學中的革命. 魯旭東, 趙培傑, 宋振山, 譯. 北京: 商務印書館, 1998.

3. 德拉克魯瓦·波特. 拉瓦錫的天平和氣量計. 丁弘, 譯. 化學通報, 1995, 11.

4. Hoffmann, R. Mme Lavosier. American Scientist, 2002, 90.

5. 馮翔, 袁江洋.判決性實驗: 拉瓦錫化學革命研究.北京: 科學出版社, 2015: 4.

關鍵詞：油畫 拉瓦錫和夫人 科學 科學家

本文刊載於《科學》雜誌2017年第5期。

來源：科學雜誌1915

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