从某种意义上说，牛顿发现的三条运动定律是比较简单的，尽管它们掩藏在由摩擦力和空气阻力的迷雾以及重力的隐形外衣构成的普通表 象之下。然而，统治化学的定律和牛顿的三条运动普遍定律并不相似。
它们要复杂得多，因为我们的世界给我们提供了一系列使人眼花缭乱的物质构成，化学科学必须逐步将它们全部厘清。
人类的第一个发现是某些物质——元素——是基本的，而其他的物 质是由这些元素的不同组合构成的。这是希腊人通过直觉辨别的。比 如，根据亚里士多德的说法，元素是“其他物质分解之后产生的物质， 它本身不能再被分解成其他物质”。 他提出了四种元素：土、气、水、 火。
很明显许多物质都是由其他物质构成的：盐和淡水可以制造出咸 水，铁在水里会生锈，伏特加和苦艾酒可以调配出一杯马提尼酒。而另 一方面，你可以通过加热来分解出许多物质的成分。比如，当石灰石被 加热时，它就变成了石灰和一种气体，二氧化碳。糖在加热时会产生碳和水。然而，这种幼稚的观察并不能让你走得太远，因为这无法对发生 的现象做一种普遍适用的描述。比如，如果你对水进行加热，它会变成 气体，但那种气体和液态水在化学成分上并没有什么不同，只不过呈现 出了一种不同的物理形态而已。当水银被加热时，也不会分解出它的成 分；相反，它会倒过来——它与空气中看不见的氧气结合形成一种被称 为烧渣的化合物。
还有燃烧。以木头的燃烧为例。当木头燃烧时，它变成了火和灰， 但如果你就此推断说木头是由火和灰构成的，那就大错特错了。并且， 和亚里士多德的分类相反的是，火并不是一种物质，而是其他物质在经 历化学反应时释放出的光和热。木头在燃烧时释放出的真正物质是不可 见气体——主要是二氧化碳和水蒸气，但总共有超过100种气体——古 人并没有任何技术手段可以允许他们收集这些气体，更不用说将它们逐 一分离和识别了。 5 这种挑战使人们很难区分什么物体是由两种或者更多的物质构成 的，而什么物体又是由基本元素构成的。这样的困惑导致的结果就是许 多古人，比如亚里士多德，在错误地把水、火等视为基本元素的同时， 却没能将七种金属元素视为元素——汞、铜、铁、铅、锡、金以及银 ——这些都是他们很熟悉的物质。
就像物理学的诞生依靠的是新数学的发明一样，真正意义上的化学 的诞生不得不等待某种技术发明——可以精确测量物质重量的仪器，可 以测量在化学反应中吸收或释放出的热量的仪器，可以确定一种物质是 酸性还是碱性的仪器，可以捕捉、抽空和操纵气体的仪器，可以测量温 度和压力的仪器。只有取得这样的进步，17世纪和18世纪里的化学家才 有可能理清他们知识的乱麻，并发展出富有成果的思考化学反应的方 式。然而，即使在这样的技术进步尚未出现之前，从古代城市中涌现出 的那些从事这些行业的人就已经在许多完全不同的领域，比如印染、香 水制造、玻璃制造、冶金和防腐技术积累了大量的知识，这是对人类毅力的一种证明。
