按照恩培多克勒的观点，土壤是土原子和水原子紧密结合在一起而形成的：二者结合得越好，土壤就越肥沃。从土壤中长出来的植物由土原子、水原子和来自阳光的火原子组成，这几种原子共同形成了复合木分子。干燥的木头失去了水原子，我们可以将木头燃烧的过程视为木分子重新分解成原来的火原子和土原子，前者随着火焰飘散，后者留存下来，成为灰烬。
在那个科学刚刚萌芽的年代，以这样的说辞来解释植物生长和木头燃烧的过程，看起来倒是颇有道理，但现在我们知道，这套解释完全错了。因为植物生长过程中需要的大部分材料并不是土壤里的，而是来自空气，但古人却不知道这一点——如果没人告诉你的话，恐怕你也不知道。土壤最大的作用是为植物提供支撑和水源储备，以及植物生长过程中必需的一小部分特定种类的盐；只需要顶针大小的一块土壤，你就能培植出一棵很大的玉米。
事实上，空气也并不像古人所想的那样纯净。它其实是氮和氧组成的混合物，除此以外还包含了一定数量的二氧化碳。这种分子由氧原子和碳原子组成。在阳光的作用下，植物的绿叶吸收空气中的二氧化碳，使之与根系吸收的水分发生反应，形成各种各样的有机物，这些材料构成了植物的枝干。在这个过程中，植物还会释放一部分氧，所以人们才说，“多养植物，清新空气”。
木头燃烧时，它包含的各种分子再次与空气中的氧气结合起来，变成火焰中散逸的二氧化碳和水蒸气。
古人认为植物里包含着“火原子”，但实际上火原子并不存在。阳光为植物提供的只有能量，有了能量，植物才能打破二氧化碳分子，将空气中的这种“食物原材料”分解成可吸收的营养成分；由于火原子并不存在，火的燃烧也就不能解释为“火原子的散逸”；火焰实际上只是大量的受热气体，燃烧过程释放的能量让这些气体变得清晰可见。
现在我们另举一个例子，进一步说明古人看待化学变化的视角与现代人有何不同。你当然知道，各种金属都是将相应的矿石送入鼓风炉中高温冶炼出来的。乍看之下，大多数矿石和普通石头没什么区别，难怪古代的科学家相信，矿石的成分和普通石头完全相同。不过当他们将一块铁矿石放入火中，最后却得到了和普通石头很不一样的东西——那是一种闪光的高强度物质，很适合用来打造刀具和矛尖。要解释这种现象，最简单的办法就是说金属由石头和火组成——或者换个说法，金属分子由土原子和火原子组成。
将这样的理论推而广之，他们进一步解释说，铁、铜、金的性质之所以各不相同，是因为土原子和火原子在这些金属中的占比不一样。亮闪闪的黄金包含的火原子肯定比黑乎乎、暗沉沉的铁块多，这不是明摆着的事儿吗？
既然如此，为什么不给铁加一点儿火，或者最好给铜加点儿火，把它们变成珍贵的金子呢？正是基于这样的逻辑，中世纪那些讲求实际的炼金术士才会在烟熏火燎的炉灶旁耗费无数心力，试图利用廉价的金属炼制出“人造黄金”。
从古人的角度来看，他们的做法相当合理，就像现代化学家设法合成人造橡胶；但古人的理论和实践之所以误入歧途，是因为他们相信金和其他金属都是复合材料，而不是基本的单质。但是，如果不去试，你又怎么知道哪些物质是单质，哪些是复合材料呢？要不是这些早期化学家徒劳地尝试将铁或铜炼制成金银，我们或许永远不会明白，所有金属都是化学单质，炼制金属的矿石才是由金属原子和氧原子组成的化合物（现代化学称之为“金属氧化物”）。
铁矿石在鼓风炉的高热下变成金属铁，古代炼金术士认为这是一个不同原子（土原子和火原子）结合为一体的化合过程，但事实恰好相反，炼铁实际上是剔除氧化铁分子中氧原子的分解过程。铁在潮湿的地方会生锈，这并不是因为分子中的火原子分解散逸了，只留下土原子，而是因为铁原子与来自空气或水的氧原子结合，形成了氧化铁分子。[52]
从上面的讨论中，我们很容易发现，古代科学家对物质内部结构和化学变化过程的认识基本正确，他们的错误在于没找对基本元素。事实上，恩培多克勒列出的四种基本元素都不是现代化学意义上真正的“元素”：空气其实是多种气体组成的混合物，水分子由氢原子和氧原子构成，石头和土壤是各种元素组成的复杂混合物，而火原子根本就不存在。[53]
事实上，自然界中共有92种不同的化学元素，而不是4种。[54]在这92种化学元素中，有一部分在地球上大量存在，我们大家都很熟悉，譬如氧、碳、铁和硅（大部分岩石的主要成分）；但有的元素非常罕见，例如镨、镝或者镧，这些元素你恐怕根本就没听说过。除了自然元素以外，现代的科学家还成功地合成了几种全新的化学元素。本书后面的章节将简单地介绍这方面的内容，其中一种名叫钚的元素注定会在原子能的释放（包括战争用途与和平用途）中发挥重要作用。这92种基本元素以不同的比例结合起来，形成了千姿百态的化合物，包括水和黄油、石油和土壤、石头和骨头、茶和TNT炸药，还有其他很多更复杂的分子，例如氯化三苯基吡喃嗡和甲基异丙基环己烷——优秀的化学家必须牢记这些术语，但普通人多半没法一口气将它读完。原子的组合无穷无尽，为了总结它们的性质、制备方法之类的知识，人们正在编制一本又一本化学手册。
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