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化学元素周期表完成背后，还有这些作家们的贡献

2022-08-31 17:52

来源：澎湃新闻·澎湃号·湃客

氢氦锂铍硼，碳氮氧氟氖，钠镁铝硅磷，硫氯氩钾钙，钪钛钒铬锰……又一次听到这段如紧箍咒般的“魔音”时你会发现，那些年被元素周期表支配的日子已经距离自己很远了，可现在，居然有一本化学科普书致力于发现元素世界的乐趣和神奇，这本书就是《元素的盛宴》。

▲ 传记电影《放射性物质》(2019)

在《元素的盛宴》里，作者搜集了许多有关元素背后的故事和人物，带我们层层回顾周期表行行列列的传奇，就像解剖学教科书里的透视图一样，从不同深度讲述一部化学简史，包含科学、历史、金融、神话、艺术、医学……当然也包括了文学家和元素的关系。今天夜读中，歌德在其作品中关于炼金术错用的化学知识虽被后人嘲笑，但他却因为极具慧眼的一次任命而推动了元素周期表的新发现。而到了马克·吐温那里，他一些富有科幻气质的短篇小说展现了对元素的热情和担忧，尤其是可以看到他在1904年就已经在小说中为核能所蕴含的可怕力量而暗暗心惊了。

不懂化学的歌德推动了元素周期表

在18世纪晚期，歌德提出一个色彩学的理论以驳斥艾萨克·牛顿的理论，甚至因此写了一篇异想天开的论文，通篇都是类似“色彩是光的业绩，业绩，和苦痛折磨”之类的话——看上去倒是不像对实证主义者牛顿先生的破口大骂，但是这样的陈述除了让我们看到歌德像相信自己的诗歌水平那样相信自己的科学水平之外，完全一点意义都没有。他还在小说《亲和力》中表达了这样一个似是而非的观点：婚姻就像化学反应。按照他的说法，要是你介绍AB夫妇两人同CD夫妇两人认识，最后形成两对新的夫妻组合，这个过程用方程式表达就是这样的：AB + CD→AD + BC。而且这可不仅仅是某种含蓄的说法或是暗喻。歌德实际上以书中人物的人生历程论证了这一方程式。不管这部小说有多少别的优点（特别是其极富感染力的描述），它仍然证明了歌德最好还是离科学远点儿。

[德] 歌德｜钱春绮译｜上海译文出版社

即使是歌德的巅峰之作《浮士德》，也包含了关于炼金术的陈词滥调，以及更糟糕的（至少炼金术听起来很酷），关于岩石是怎样形成的苏格拉底式对话。这一毫无意义的对话发生在岩石“水成论者”（Neptunists）和“火成论者”（Plutonists）之间。歌德这样的水成论者认为，岩石是由大海——尼普顿神统治的王国——里的矿物质沉淀而成（他们错了）；火成论者——这个称呼源自冥王普路托之名，在《浮士德》这部作品中，火成论者的观点由魔鬼本人亲口说出，带着几分颇为造作的讽刺意味——认为火山和地底的高温塑造了绝大部分岩石，这一说法是正确的。像往常一样，歌德选择站在错误的一边，因为这边的理论让他感受到了审美的愉悦。《浮士德》极富感染力地描绘了科学中的自恃自大将会导致何种结果，出于这个原因，它流传了下来，就像《弗兰肯斯坦》一样。但当1832年歌德去世后，这本书中论述的科学和哲学观点很快就被驳斥得体无完肤。现在，人们阅读他的作品完全只因为其文学价值。歌德要是知道了这些，一定会崩溃的。

尽管如此，总的说来，歌德对于科学，特别是元素周期表，还是做出了不可磨灭的贡献——通过他的官职任命权。1809年，作为国务大臣，歌德负责为耶拿大学化学系的一个空置职位挑选合适人选。在听取了朋友们的推荐后，歌德极具远见地选择了另外一个也叫约翰·沃尔夫冈的人——约翰·沃尔夫冈·德贝莱纳。这位约翰·沃尔夫冈是个外省人，既没有化学方面的学位，也没有拿得出手的履历。他先后做过药剂学、纺织学、农艺学和啤酒酿造方面的工作，通通失败了以后才投身化学的。但是，德贝莱纳的这些工作经历使他学到了大量的实用技能——这是像歌德这样的绅士老爷永远学不到，却又因为身处伟大的工业革命时期而非常渴望得到的。歌德很快对这个年轻人产生了浓厚的兴趣，他们花了许多个小时愉快地讨论当时热门的化学话题，像是为什么红球甘蓝会让银匙失去光泽，蓬巴杜夫人的牙膏里含有什么配料之类的。但是这一友谊未能完全消除两人之间出身和教育程度的巨大差别。歌德，自然没的说，接受了广泛的古典教育，甚至在今天，他还经常被人们尊为（带着点夸张）最后一位上知天文下知地理的人——要想找到这样的人，可能只能回到艺术、科学、哲学在很大程度上依然相互交叠的年代。他还曾环游世界，阅历甚广。而德贝莱纳呢？在被歌德提拔到耶拿大学的职位上之前，甚至都从未离开过德国。而且当时具有代表性的科学家中，像歌德那样出身上流社会的知识分子要比像小约翰·沃尔夫冈那样的土包子多得多。

▲ 德贝莱纳纪念邮票

说到这儿，当想到德贝莱纳对科学做出的最大贡献是受到稀有元素锶的启发，而锶这个名字跟希腊文或是奥维德笔下的神话故事一毛钱关系都没有的时候，还真是让人觉得莫名的协调。在科学史上，锶就像星星之火，昭示人们未知的黑暗中真的存在着像元素周期表这样的东西。1790年，一位医生在伦敦红灯区一所医院的实验室里发现了这种元素，那个地方离莎士比亚的环球剧场没多远。这位医生以他研究的矿石——菱锶矿的产地思特朗廷（Strontian）来命名这种元素，那是苏格兰一个以采矿业为主的村镇。20年后，德贝莱纳拾起了这位医生的研究。德贝莱纳的精力主要集中在（注意他在这里表现出的实际性）寻找精确测量元素原子量的方法，而锶这种元素实属新鲜，又很少见，是个值得一试的挑战。伴随着歌德的鼓励，他开始研究这种元素的特性。而就在他反复推敲关于锶的数据时，注意到一些不寻常的事情：锶的原子量刚好是钙元素和钡元素原子量的平均数。而且，当他更深入地研究锶的化学性质时，发现它在化学反应中的表现也同钙和钡非常相像。不知怎的，锶成了将钙和钡这两种一轻一重的元素联系在一起的纽带。

被这个发现所吸引，德贝莱纳开始精确测量更多元素的原子量，到处寻找别的“三素组”。他发现了“氯、溴、碘”，“硫、硒、碲”，以及更多的组合。在每一个组里，中间那个元素的原子量刚好是其他两种元素原子量之和的平均值。德贝莱纳坚信这不是一个巧合，于是他开始把这些元素一组一组排列起来，现在我们已经知道，这样一根一根由“三素组”构成的“柱子”其实就是元素周期表中的族。实际上，50年之后，创建了第一个元素周期表的那个化学家正是以德贝莱纳列出来的那一根根“柱子”作为起点的。

还有，当德贝莱纳在1823年发明了第一个手提汽灯时，更显得他的保护人对他始终如一的支持是多么富有远见。这种灯具靠的是铂能够吸收和储存大量可燃性氢气的奇妙特性。在一个人们做饭取暖依然全得仰仗明火的时代，它有着无可估量的经济潜力。这种被称为“德贝莱纳灯”的灯具，实际上让德贝莱纳在世界上享有了同歌德差不多的知名度。

所以，即使歌德在科学领域表现得不尽如人意，但他的作品的确有助于传播科学理念，而且他的支持的确将化学家们往元素周期表的方向推进了。他怎么也配得上在科学史上享有一个荣誉地位——这也许能让他最终满意。引用约翰·沃尔夫冈·冯·歌德这位大人物自己的话来说：“一门科学的历史，就是这门科学本身。”

用元素知识充实短篇的马克·吐温

在打字机取代钢笔的过程中，有这么一个颇有讽刺意味的故事，由马克·吐温开端，一路走去，最后又归到了元素周期表上。

1874年，在看过一台打字机的示范操作后，尽管当时正处于世界经济大萧条时期，吐温仍然径直跑去以125美元的高价（相当于今天的2400美元）买了一台。不到一个星期，他就已经开始在上面敲打字句（都是大写，这台打字机没有小写字母），表达自己有多么想要把它送出去。“我的心里满满都是眼泪啊！”他哀号。有时候很难把吐温真正的抱怨同他愤世嫉俗的表象区分开来，所以他的那句话也许只是夸张说法。不过到了1875年，他就已经放弃了那台打字机，转而支持两家公司生产的新式“自来水笔”。他对于昂贵钢笔的喜爱从未停止过，即使是它们“用起来让人止不住地骂街”。只是他用的钢笔都不是派克51就是了。

▲ 派克51

尽管如此，在确保打字机取得对高档钢笔压倒性胜利的过程中，吐温所做的贡献比任何人都要多。1883年，他向一位出版商递交了第一份打字机打出来的原稿——《密西西比河上的生活》（它是由吐温口授，一位秘书员打出来的，并不是吐温本人打的）。当雷明顿打字机公司请他为自己的产品做宣传时（吐温之前刚刚很不情愿地又买了一台打字机），他没好气地写了封信拒绝了——这封信被雷明顿公司歪曲了一番，最终还是登了出来。作为当时美国最受欢迎的人，即便吐温只是承认自己拥有一台打字机，就已经是最好的宣传了。

▲ 1880年，马克·吐温投资的一款自动排版机

这些故事里的吐温咒骂他爱着的钢笔，用着他讨厌的打字机，他身上的矛盾性因此凸显得淋漓尽致。尽管从文学角度来说，吐温也许是歌德的对立面，写的是富有民主精神的通俗故事，但在对待科技的态度上，吐温却同歌德一样充满了矛盾情绪。吐温倒是没有自命不凡地亲自上阵搞科研，但是他同歌德一样都对科学发现着迷不已。同时，他们都怀疑现代人有没有足够的智慧来正确使用技术。就歌德而言，这一怀疑以浮士德博士这个形象明白地表现出来，而吐温则通过写作我们在今天看来会认为是科幻小说的作品。实际上，除了那些充满男孩气的内河船故事之外，吐温还写了许多关于科学发明、工业技术、反乌托邦、时空旅行的短篇小说，他甚至还在那篇让人看得云里雾里的故事《与撒旦的交易》里，写到了元素周期表的凶险。

▲ 马克·吐温｜叶冬心译｜人民文学出版社

这个故事长不过2000个单词，发生在1904年左右一次虚构的钢铁业股票崩盘之后。故事的讲述者，因为个人经济状况陷入绝境而苦恼不已，于是决定将自己不朽的灵魂出卖给魔鬼。为了达成这个交易，他和撒旦半夜三更约在一个黑乎乎的无名之地碰面，喝了一些热棕榈酒，谈论了一会儿时下低迷的灵魂行价。不过很快，他们的话题就因为魔鬼身上一处不寻常的构造特征而发生了转变——这位魔鬼大人通体由镭构成。

在吐温写作这篇小说6年之前，玛丽·居里以她那些关于放射性元素的精彩故事震惊了整个科学界。这是真实可靠的新闻，但是吐温在关注这一科学事件时，肯定有几分醉翁之意不在酒，他的注意力更多地落在所有那些透着聪明劲儿的细节上，也就是他写进《与撒旦的交易》里的那些。镭的放射性改变了它周围空气的电气性质，所以撒旦发出一种绿色的冷光，让故事的讲述者觉得很有趣。而且，就像恒温的石头，镭总是比它周围的东西要热，因为它的放射性使它发热。当有大量的镭聚集在一起，这种热度就会以指数级增长。因此，吐温笔下的撒旦同志身高6英尺1英寸（约1.85米），体重900磅（约408千克）左右，体温热得足够用指尖点燃一支雪茄。

▲ 居里夫人

故事接下去讲到一些提炼放射性金属的细节。这篇文章远不能同吐温最尖锐的讽刺故事相比，不过就像那些最好的科幻小说一样，它具有前瞻性。为了避免在人群中穿行时将所经之处烧成白地，拥有镭质躯体的撒旦穿了一件钋制的防护衣，钋是居里夫人发现的另一种新元素。对于这件衣服，吐温是这么描绘的：这件“透明的”钋质防护服，“像胶片一样薄”。从科学角度而言，这纯属狗屁——这样的防护服完全不可能遮蔽处于临界质量的镭散发出来的热量嘛。但是我们会原谅吐温的，因为在这里，它是为了一个极具戏剧性的目的而存在的。它给了撒旦一个威胁世人的由头：“要是我脱下这件外套，整个世界就会在眨眼之间化成一团烟火，月亮也将不复存在，它的灰烬将会像鹅毛大雪那样撒落太空。”

吐温就是吐温，他才不会让魔鬼以这种方式结束这个故事。镭那些被防护衣困住的热量如此强烈，以至于撒旦很快就承认——带着不经意的反讽——“我在燃烧。我的身体好热。”不过把玩笑成分放在一边的话，我们可以看到吐温在1904年就已经为核能蕴含的可怕力量而暗暗心惊了。要是他活到40年之后，看到人们对于核弹的钟爱远远大于取之不竭的核能，肯定会大摇其头——出于沮丧，而不是吃惊。不像歌德那些对自然科学发表的似是而非的见解，吐温关于科学的故事直到今天仍然能在课堂上被读到。