元素或古典元素(英語:Classical elements),在哲學中,是一種構成世界上所有物質的最基本實體,或是能量。在歷史上,許多不同的民族,都曾經建構出屬於他們自己的元素思想,最著名的代表,是古希臘的四元素說或五元素說、印度的四大種以及中國的五行。
元素是和製漢語,由日本蘭學家宇田川榕菴所鑄,出現在他1834年的著作《植學啓原》。[1]
在近代化學中,元素特指自然界中一百多種基本的金屬和非金屬物質,它們只由一種原子組成,其原子中的每一核子具有同樣數量的質子,用一般的化學方法不能使元素分解,並且它能構成一切物質。一些常見元素的例子有碳、氫和氧。
自然哲學
元素思想的起源很早,古巴比倫人和古埃及人曾經把水,後來又把空氣和土,看成是世界的主要組成元素,形成了三元素說。古印度人有四大種學說,古中國人有五行學說。
古希臘哲學
古希臘自然哲學提出了著名四元素說。這不是希臘哲學家創造的,四元素說在古希臘的傳統民間信仰中即存在,但不具有(相對上來說)堅實的理論體系支持。古希臘的哲學家是「借用」了這些元素的概念來當作本質。
前蘇格拉底哲學
米利都派哲學家泰利斯主張的萬物的本質是水,而且也唯有水才是本質,土和氣這兩種元素則是水的凝聚或稀薄。阿那克西曼德則 將本質改為一種原始物質(稱為「無限」或稱「無定者」),同時又加上第四元素火。四大元素由這種原始物質形成之後,就以土、水、氣、火的次序分為四層。火 使水蒸發,產生陸地,水氣上升把火圍在雲霧的圓管里。人們眼中看見象是天體的東西,就是這些管子的洞眼,使我們能從洞眼中望見裡面的火。形成了四元素的最 早雛形。
另一個米利都派哲學家阿那克西米尼則 把氣或者空氣看作是原始物質,並把其他元素說成是由空氣組成。空氣變得稀薄後就成了火。他的論證是,空氣從嘴裡呼出來是熱的,而在壓力下噴出來時則感到是 冷的。同樣,通過凝聚的過程,氣先是變成水,然後變成土。這些元素之間的差異只是量變的結果,元素只是凝聚或稀薄到不同程度的空氣。
早期以米利督學派為首的哲學家,多以單一元素作為本質,直到恩培多克勒(Empedocles)才首次建立四元素並存的哲學體系,亦有人主張這是首次嘗試以科學的方法解釋傳統的四元素說,但是從恩培多克勒所留下來的殘缺文獻來看,這種說法並沒有足夠的證據支持。恩培多克勒在大約公元前450年於其著作《論自然》中,使用了「根」(希臘文:ῥιζὤματα)一詞。現在認為恩培多克勒是系統提出四元素學說的第一個人。他認為萬物由四種物質元素土、氣、水、火組成,這種元素是永恆存在的,由另外兩種抽象元素愛和恨使他們連結或分離。
四元素與五元素
「元素」(希臘文:στοιχεῖον,拉丁文:stoicheia)一詞在公元前360年被希臘哲學家柏拉圖首先使用,在他的語錄《蒂邁歐篇》(Timaeus)中,討論了一些有機和無機的物質,這可算是最早期的化學著作。柏拉圖假設了一些細微的物質有一些特別的幾何結構: 正四面體(火),正八面體(風),正二十面體(水),及正六面體(地)。[2]他隨後不明確的提及了第五種立體[3],在更早的《斐多篇》中提到過正十二面體[4]。
|
|
|
|
|
正四面體(火) |
正八面體(風) |
正二十面體(水) |
正六面體(地) |
正十二面體 |
|
柏拉圖使用正多面體來定義四元素的內涵見於《蒂邁歐篇》[5]:
“
首 先,這一點是大家都會認同的,即火、水、土、氣都是立體。一切立體都有厚度,並被許多面包圍。由直線所圍的面乃由三角形構成;所有的三角形都可以歸到兩種 直角三角形中。其中一種三角形的兩個銳角都是半直角,由兩條等邊所定;另一種三角的兩個銳角和兩條邊都不相等。……在兩種三角形中,等腰直角三角形只有一 種;但不等邊直角三角形的數量則無限多。為了討論順利進行,我們必須在那無數的三角形中找到最完善者,並以此為本原。……歸結起來,他們是:一種是等腰 的;一種是其長邊的平方三倍於短邊的平方。……接下來的問題是:能不能找到四種完善立體及其中的結構,雖然彼此不同,但其中有些能夠相互轉化?表面上看, 四種元素能夠通過分解而彼此相互轉化。但這是一種錯覺。我們的意思是,這兩種三角形產生了四種元素,其中三種元素由不等腰三角形構成,餘下的那種元素則由 等腰三角形構成。因此他們不可能全部通過分解而彼此轉化,即許多小立體合成一些較大立體,或反過來。其中三種元素是可以這樣轉化的,因為它們由同一種三角 形構成。一些大立體毀壞時會分解為許多小立體,擁有各種相應的圖形;這些小立體進而分為原始三角形;這些三角形的再行組合並形成一種新的大圖形,即一個立體。他們之間的變換就是這麼回事。
”
而現在廣為人知的四元素說則是後來亞里士多德提出的,他的理論中不包含恩培多克勒學說中的愛和恨這兩種抽象元素,而是認為這四種元素具有可被人感覺的兩兩對立的性質。進而推論世界上的萬物的本原乃是四種原始性質:冷、熱、乾、濕,而元素則由這些原始性質依不同比例組合而成。亞里斯多德在《論天》等著作中構想出五元素說,在柏拉圖的四種元素中再加上以太(精質,永恆)。亞里士多德認為「沒有和物質分離的虛空」、「沒有物體裡的虛空」。
亞里士多德對「元素」的正式定義見於《形上學》[6]:
“
元 素的意思是指一種內在於事物,而事物最初由之構成,且不能被分解為其他類的東西,例如聲音的元素,就是構成了聲音,而聲音最終分解成它們,它們自身卻不能 分解為其他類的聲音。如果可分的話,只能分為同類的部分,例如,水的部分還是水,音節的部分就不是同一音節了。人們所說的物體的元素也是這樣,物體最終要 分解為這些元素,而這些元素卻不分散為其他的類。
”
中國五行學說
五行是中國古代的一種物質觀。多用於哲學、中醫學和占卜方面。五行指:金、木、水、火、土。認為大自然由五種要素所構成,隨著這五個要素的盛衰,而使得大自然產生變化,不但影響到人的命運,同時也使宇宙萬物循環不已。
五行之間相生相剋關係:
- 五行相剋:金剋木,木剋土,土剋水,水剋火,火剋金。
- 五行相生:金生水,水生木,木生火,火生土,土生金。
五行中的每一行都有不同的性能。「木曰曲直」,意思是木具有生長、升發的特性;「火曰炎上」,是火具有發熱、向上的特性;「土曰稼牆」,是指土具有種植莊稼,生化萬物的特性;「金曰從革」,是金具有肅殺、變革的特性;「水曰潤下」,是水具有滋潤、向下的特性。古人基於這種認識,把宇宙間各種事物分別歸屬於五行,因此在概念上,已經不是木、火、土、金、水本身,而是一大類在特性上可相比擬的各種事物、現象所共有的抽象性能。
化學元素
元素的研究其實早在公元前300多年已經開始,柏拉圖,亞里士多德等著名哲學家亦有研究。建基於古希臘元素理論,在公元790年,阿拉伯化學家賈比爾(Jabir ibn-Hayyan (Geber))假設出金屬由兩種元素組成:硫,作為"火石",用以解釋其可燃性,和水銀,用以解釋理想中的金屬性質。.[7]總括而言,這逐步形成了三個原理:硫使金屬有可燃性,水銀使金屬有揮發性和穩定性,而鹽使金屬有固體性。
在中世紀,四元素說曾經作為了鍊金術的理論依據。鍊金術士們認為只要改變物質中這四種原始性質的比例,即可使普通金屬變為黃金。
科學發現
1661年,愛爾蘭自然哲學家羅伯特·波義耳發現不止以往古人認為只有四個古典元素。1789年出現了第一個現代化的化學元素列表,其中包含33個元素,並有元素的基本資料。1818年,已發現元素增加至四十多種。門捷列夫於1869年發表的元素週期表中,有66種元素。
直到20世紀初,元素被定義為不能被分解成更簡單的物質。換句話說,一種化學元素不能轉化成其他化學元素。1913年,亨利·莫塞萊發現原子中的核電荷是原子的原子數,介定了目前原子的基礎定義。1919年,有72個已知的元素。1955年,為了紀念門捷列夫,於是把第101種發現的元素命名為鍆,在同一年的4月18日愛因斯坦過世為了紀念愛因斯坦在過世後的第4個月把第99個元素命名為鑀。現今,共發現了118種元素,參見元素週期表。
參看
參考文獻