「我拿一隻罐子,盛上200磅在爐中烘乾的泥(之前這些泥曾被我用雨水潤溼過),然後植入一株5磅重的柳樹幼枝。」這一簡潔的描述拉開了若昂·巴普蒂斯塔·范·黑爾蒙特(Johan Baptista van Helmont)一項實驗的序幕。
這位比利時的學者不曾想到,這一實驗將成為他最著名的實驗,儘管此前他已完成過很多轟動的實驗:他曾將1磅水銀變成8盎司金,後來又認為找到了創造生命的配方。「如果用一件髒襯衣堵住裝滿小麥種子的容器的縫隙,大約21天之後,氣味發生變化,腐爛物會浸入小麥殼,由此將小麥變為老鼠。」
範·黑爾蒙特是最後一個鍊金術士,又是第一個化學家,他的世界觀是魔法與科學的合體。範·黑爾蒙特於1579年生於布魯塞爾一個貴族家庭,在洛溫大學嘗試了各種專業領域之後,1599年畢業於醫學專業,此後不久他就從公共生活中脫身出來,成為一名私人教師。他在實驗室裡研究氣體,觀察物質發酵,製造新型藥劑。他自何時起拿上鐵鍬鋤頭開始他的柳樹實驗已無從知曉。人們讀到這些是在1648年,範·黑爾蒙特死後第四年,他的兒子收集整理父親的作品,編輯了《奧圖斯醫學》(Ortus medicinae)一書。
這種柳行動也體現出範·黑爾蒙特想要藉此證實他的自然哲學觀。古希臘哲學家亞里斯多德認為一切物質都由土、水、火、風4種元素組成,但範·黑爾蒙特認為其中只有2種是基本的,即風和水。火不能自行生發,而土在純淨性和簡單性上都遠不及水。另外在創世故事中,水在第一天之前就已出現了。範·黑爾蒙特深信所有物質—石、土、動物、植物最終都由水生成。該實驗正是要在植物身上驗證這種假定。他種下柳樹5年之後把它從土中拔了出來,對土和柳分別稱重:這期間泥土只減重2盎司,而樹木則重169磅零3益司,增加為原始重量的30多倍。
於是範·黑爾蒙特從中得出了在當時認識條件下唯一合理的結論:「164磅的木質、樹皮以及根系都只來源於水。」因為除了定期給小樹澆水,他沒再做過其他什麼。
範·黑爾蒙特知道,這樣一種結果有點驚人。早在他之前很久,就有學者通過思維實驗在理論上進行過這類嘗試,結論相同。但他卻是首位用泥土、樹木和秤實際操作實驗的人,同時也為實驗鋪平道路,使其從此成為獲取認識的手段。
範·黑爾蒙特的想法啟發了很多的學者,此後不久,他們就在不同的實驗室裡開展了罐中植物的研究。從中得出,這位比利時人的闡述並不完全正確:植物成長不僅需要水,還需要空氣、光和地面上的少量物質。
範·黑爾蒙特的實驗為一個神秘過程的探究開了先河,而這一過程就是後人所稱的「光合作用」:低能量的化合物水和二氧化碳通過光的作用產生高能量的化合物,成為動物的食物。學者們當時未能馬上認識到,其實他們由此找到了動物與植物最重要的區別:只有植物能夠通過這種方式把太陽光的能量變為化學能儲存起來。動物,包括人,都直接或間接地依賴植物的這種能力。
20世紀時,範·黑爾蒙特的實驗得到了復興。學生們藉此測試洞察力,練習嚴謹的實驗設計。就連網絡上也有相關的練習作業。為了避免不必要地延長實驗長度,當然要推薦種植小蘿蔔,而不是小麥。