保罗叔叔取了一个很深的碟子，在碟子中央用融化的蜡烛油固定了一支蜡烛，然后点燃了蜡烛，用一个透明广口的大玻璃瓶盖在了上面，接着又往碟子里注满了水。
两个孩子在一旁看着，互相窃窃私语，琢磨着叔叔要做什么奇怪的实验。在一切准备就绪后，保罗叔叔问道：“瓶子里面有什么？”
“一支点燃的蜡烛。”埃米尔急忙回答道。
“还有没有其他的东西呢？”
“没了。除了蜡烛什么都没看见。”
“你忘了一些我们无法看见的东西。你必须用心去看，而不是用你的肉眼。”
埃米尔用指尖抓了抓脑勺，眉头紧锁，似乎很为难。他在竭力思考叔叔所说的看不见的东西。这时，哥哥朱尔斯来帮他忙了。
“是空气，蜡烛燃烧的瓶子里面还有空气。”
“但是叔叔没有往里面放空气呀。”埃米尔说道。
“有必要往里面放吗？”叔叔回答道，“这瓶子本来就充满了空气，根本无需借助外力。我们所用的一切容器，如烧瓶、广口瓶、罐子、玻璃瓶等等，都沉浸在大气中。在这个空气的海洋里，处处都充满着空气，正如一个拔掉塞子的瓶子放在水中会充满水一样。所有的瓶子，无论是正着放，还是歪着放，都充满了空气。空气是自己跑进去的，只是我们通常看不见罢了。如果一个酒瓶倒尽了最后一滴酒，我们说酒瓶空了，但严格来说，酒瓶不是空的。事实上，所谓的空瓶子和原来一样满，只是空气占据了原来酒的位置罢了。所以，我们倒空所有容器内的东西后，它仍然是满的，将来也会是满的，只是里面的东西有所不同而已。在空气可以自由进入时，没有什么是绝对空的，也没有什么能够被清空。当然，倒空一个容器在字面上是正确的。科学家们说过，我们可以制造真空，但这需要非常精细的操作以及合适的设备。”
“你是说真空泵吗？”朱尔斯问道。
“是的，是真空泵。它能够抽取密闭容器中的空气，然后排到外界大气中。但这个瓶子并未使用真空泵抽过，所以里面还是充满了和我们周围一样的空气。因此，蜡烛能在瓶子中的空气里面燃烧。那么，我为什么要往碟子里面装水呢？这是因为，我要拿瓶中的空气做实验，并研究它的性质，尤其是这个蜡烛燃烧实验。所以我们必须将里面的空气密闭在一个容器内，使之与外界的大气隔绝开来，否则我们就无法进行这个实验。而且，我们还不知道我们用来做实验的空气的成分。仅靠瓶子无法形成完全的隔离，因为瓶口和碟子底部存在缝隙，空气很容易就能从进入瓶中，并与瓶中的空气相互混合。要阻止外界空气进入，必须堵住这些缝隙，碟子底部的水就可以做到这一点。水不但能良好地隔绝空气，还有另一个用途——指示瓶中发生的情况，这一点你们马上就可以看到。好了，过多的解释会分散你们的注意力。现在还是密切注意瓶中发生的情况吧。
“你们看，蜡烛火焰刚刚还和在大气中一样明亮，仅仅才几分钟，就变得越来越昏暗，火苗越变越短，越变越窄，发出昏沉的黑雾，很快就缩小成一个点，直至完全熄灭。”
“快看！这支蜡烛都没人吹它就自己灭了。”埃米尔尖叫到。
“等等，埃米尔，我马上就会解释这个问题的。现在只需睁大双眼注意碟子中的水——也就是我刚才说的指示剂——有没有什么变化。”
“好了，现在你们可以随意问问题了。”叔叔说道。
“我有一个问题想请你解释。”埃米尔说道，“要扑灭一支蜡烛，你是不是要对它吹一口气？但是刚才并没有人吹蜡烛，更何况上面还隔着瓶子呢。而且我肯定刚才没有风，即使有风也吹不进瓶子里去呀。刚刚火苗都还非常笔直和旺盛，为什么突然就变暗，缩小成一个点，直至最后熄灭了呢？”
哥哥说道：“我也有问题要问，这瓶子原本充满了空气，但现在除了空气以外，还有几个指头深的水。我刚才看见，随着火焰逐渐变小，碟子中的水也逐渐进入了瓶中。所以瓶子里一定有什么东西消失了，因为上升的水占据了它的位置。但它是如何消失的呢？它又跑到哪里去了呢？如果不是你告诉过我们，任何物质都不能被消灭，我肯定会说蜡烛在燃烧的时候有一部分空气被消灭了。”
“我先解答朱尔斯的问题，因为解决了这个问题，解决埃米尔的问题就不难了。很明显，瓶子中有部分气体物质消失了，最令人不可思议的是，碟子中高于这部分气体位置的水进入了瓶子中，占据了这一空位。我们可以看到，肯定有某种东西消失了，但我们绝对不能认为它被消灭了。如果仔细研究，我们就可以发现这缺少的气体已经变成某种物质了。
“我曾经告诉过你们，性质不同的物质化合时，通常伴有发光和发热。”
朱尔斯说道：“我记起来了，你把它叫做庆祝化学婚礼的烟火。瓶子里面也能进行这种婚礼吗？”
“是的，火焰发出了热，也发出了光亮，因而也发生了化合作用。是哪些物质发生了这种化合呢？毫无疑问，其中一种是蜡烛油，它会在点燃的灯芯的热力作用下融化；另外一种只可能来自于空气，因为瓶子里面不含其他的物质。这个化合过程产生了某种新物质，既不是蜡烛油也不是空气，而是与之性质不同的其他物质。形成的化合物和空气一样，是一种不可见的气体，所以我们才看不见它。
“但如果空气和蜡烛油生成了气体，它应该占据消失的空气的位置，所以瓶子应该和最初一样充满气体才对。我实在不明白水为什么会上升。”
“别急，我马上就会解释这一点的。我们所说的化合物是易溶于水的，就像糖和盐一样。糖和盐一旦溶解在水中，就会消失不见，我们只能通过水的甜味或咸味来证明它们的存在。同样，火焰产生的物质也会消失：它进入了水中，与水融为了一体。事实上，对于类似的融有大量气体的溶液，你们是非常熟悉的。不用我提示，你们一定知道，在打开啤酒、苹果汁、含汽葡萄酒、苏打水等饮料的瓶盖倒进杯子的时候，都会产生泡沫。这些液体中都溶解了大量的气体。事实上，只要气体有机会逃逸，它们根本无法留在瓶中。因此，它们会冲出瓶口，在饮料上方形成泡沫。说来也奇怪，形成饮料泡沫的气体正是蜡烛火焰产生的气体。将来有一天我会再次谈到这个有趣的话题的。由于时间不多了，在这里我只能一带而过。
“既然蜡烛油和空气生成的化合物已经溶解在了水中，那么肯定会留下一些空间。因此，在大气压强的作用下，碟子中的水进入瓶中，占据了这个空间，水上升的高度正好等于空气消失的体积。
“这说明蜡烛只燃烧了瓶中空气的一小部分——如果水填满了瓶子总容量的十分之一，那就表示蜡烛燃烧了瓶中空气的十分之一。”
“瓶子里面不是还有很多空气吗？为什么蜡烛没有用完剩下了那部分呢？我看不出来这与之前的空气有什么不同。它也是无色透明的，没有一丝烟雾。”孩子们很不解。
“埃米尔，现在该解答你的问题了。你刚才问我为什么没有人吹蜡烛，蜡烛就自己熄灭了。蜡烛火焰是蜡烛油和空气中某种物质化合形成的结果。空气和蜡烛都是火焰形成的必要条件，只要两者缺一个，火焰就会熄灭。蜡烛当然是必须的，有燃料才能燃烧，这再明白不过了。但对于空气的必要性，你们却不是很确定。不过你们可以回想一下刚才的实验，如果蜡烛是自己熄灭的，那一定是由于缺少了某样东西。”
“我非常赞同这一点。是的，问题的关键就在这里。既然没有人去吹蜡烛，也没有风，那一定是缺了某样东西。那么，究竟缺了什么呢？”埃米尔问。
“缺少的东西一定是空气，因为最初瓶中只有空气。要维持火焰的燃烧，空气是不可或缺的。”保罗叔叔说。
“但是瓶中还有空气啊——还有很多，几乎还有一整瓶空气。”埃米尔仍是一脸疑惑。
“对于这一点，我不否认。暂且听我说，空气不是由一种物质构成的，而是由两种无色、轻盈、不可见的气体均匀混合而成的。这两种气体只有一种能支持火焰的燃烧，只占空气的一小部分，另外一种则不能支持燃烧，占空气的大部分。因此，瓶中前一种气体耗尽后，蜡烛就会自己熄灭，我们可以这么说，蜡烛油无法找到燃烧所需的物质。这样，瓶中另外一种无色的不可见的气体仍占据着原来的位置，但它无法维持火焰的燃烧。”
朱尔斯说道：“叔叔，你把一切都讲明白了。现在我要试试看。火焰自行熄灭，是因为缺少了支持燃烧的气体，这种气体与燃烧的蜡烛油化合后变成了另外一种气体，溶解在了水中，同时碟子中的水进入瓶中，占据了它的位置。现在瓶中只剩下了一种不能支持燃烧的气体，因此蜡烛停止了燃烧。”
“是的，你说得对，但需要稍加修正。无论如何，蜡烛火焰还不足以耗尽所有助燃气体，瓶中的这种气体还有剩余，但分量很少，无法维持蜡烛燃烧。这种气体已经被耗尽了，但是瓶中还有这种气体元素。再过几天，我们会想办法完全除去所有的助燃气体。现在我们只能获得这个结果了。瓶中的气体再也无法支持蜡烛燃烧了，只要将点燃的蜡烛放进去，就会立即熄灭。”
“蜡烛放到瓶里面会立即熄灭？”埃米尔仍然怀疑地问道。
“当然会熄灭，而且速度很快，几乎跟浸入水中一样快。前面一支蜡烛都不能燃烧，再放一支当然也不能燃烧。它们都是一样的。”
“但我还是想试试看。”
“要满足你的好奇心非常容易。”说着，叔叔拿了一截蜡烛，绑在了一个弯成钩状的铁丝上，然后一只手稍稍提起了瓶子，另一支手则在水下挡住了瓶口，从水里把瓶子拿出来直立在桌子上，没有让一点液体和气体洒出来，然后拿开了原本挡住瓶口的手。
“你把手拿开了，瓶子里面的空气会跑出来的。”
“别担心，它跟空气一样重，不会跑出来的。为了让你放心，我们且用上这个盖子吧。”
盖子是从窗上敲下来的一块小玻璃片。保罗叔叔用它盖在了瓶口上。
他说：“现在继续我们的实验吧。”
叔叔点燃了绑在铁丝上的蜡烛，等到火焰变得明亮饱满后，揭掉了玻璃盖子，轻轻地把它伸入瓶中，只见蜡烛立即熄灭了。又试了一次，结果还是一样。即便是使劲吹它或者把它浸入水中，也不会熄灭得如此迅速。
“现在你相信了吧，‘不相信先生’？你们自己试试看，也好满足一下。”
埃米尔拿着蜡烛又做了一遍实验，将蜡烛一点一点地伸入瓶中，为防止碰到瓶壁，整个过程进行得非常缓慢和小心。因为他认为只要小心照料，便可让蜡烛火焰适应这种不适宜的气体，但这样做并不管用。尽管重复了好多次，但都无一例外地失败了。无论是在瓶子上方还是瓶子下方，火焰总是会熄灭。
埃米尔有点不耐烦地说道：“虽然蜡烛不能在里面燃烧，但我觉得是瓶子的缘故。难道是因为瓶子空间太小，蜡烛才熄灭的吗？”
“这是一个很自然的问题，我马上就会解答的。这个瓶子和刚才那个瓶子一样大，瓶颈宽度也一样，里面充满了和我们周围一样的空气。用它再做一遍你的实验吧。”
埃米尔把蜡烛伸进了这个瓶子中，它燃烧得很旺盛，就像在空气中一样。无论伸入快慢，靠近瓶底还是远离瓶底，都和在空气中点燃一样明亮，第一个瓶子的连续失败和第二个瓶子的连续成功消除了埃米尔最后的疑虑。
“好了，我没有疑问了。第一支蜡烛燃烧过的瓶子现在已经不能让蜡烛燃烧了。”
“你相信了吗？”
“我相信。”
“完全相信？”
“是的，完全相信。”
“那么，我接着说吧。关于这个实验，我们的结论是：空气是由两种不同的气体组成的，两者都是不可见的气体，但性质却各不相同，所以不会让我们产生混淆。其中一种气体的含量较少，适合蜡烛火焰和燃烧物的燃烧，另外一种气体含量较多，不适合燃烧。前者称为氧，后者称为氮。它们是两种非金属单质。空气则是指这两种气体的混合物，所以我们不能像古人一样把空气称为元素。人们知道空气是两种性质各异的单质构成的混合物，还只是近几百年才发生的事。”
“为什么人们这么久才知道空气的性质呢？在装有水的碟子中放一个倒立的瓶子，然后在里面点燃一支蜡烛，这么简单的事怎么就没人想到呢？”
“是的，方法的确非常简单，但要想出简单的办法就困难了。”
