当你走进我的办公室,首先映入眼帘的是一个巨大的元素周期表。其中包含了全部118种元素的样品或制品,比如一个带有夜光刻度表盘的镭时钟和一瓶含有铋元素的肠胃腹泻缓解冲剂。(有时参观者会对这面周期表很感兴趣,就像他们对我们见面时讨论的任何事情都感兴趣一样——我没有怪他们的意思!)。
元素周期表除了是一件灵巧的艺术品,它还启发了我——一个新发现如何引发无数其他的探索。宇宙的精密与复杂全部来自于这张表上的元素属性。我们通过了解原子得以制造芯片,进而我们可以发明软件,最后还可以创造人工智能。一切都可以追溯到元素周期表。
但元素周期表究竟是如何得来的呢?所有上过小学科学课的人可能都记得,元素周期表最早由俄罗斯化学家德米特里·门捷列夫提出。但该表实际上是两千五百年来科学发现的结晶。
保罗·斯特拉森的著作《门捷列夫的梦》(中文名暂译)将元素周期表的发明历程一直追溯到古希腊时代,那时人们第一次展开疑问——世界为什么是这个样子。如今很难想象科学萌芽前的时代。斯特拉森指出,在米利都的泰利斯发现陆地上存在贝壳化石,进而推断整个世界曾经是一片汪洋之前,人们更关注的是宗教问题,而不是科学问题。
斯特拉森在书中花了大量篇幅来探讨化学与炼金术的渊源,炼金术是最早的科学形态之一。几个世纪以来,许多最富有智慧的人(包括艾萨克·牛顿)都对把基本物质变成黄金或长生不老药的想法非常着迷。尽管这种科学最后被证伪,但炼金术启发了一代又一代的科学家去思考物质之间是如何相互作用的。
《门捷列夫的梦》听起来像是一本晦涩难懂的书,但斯特拉森通过描写多年来研究炼金术和化学的众多古怪人物,来让书的基调保持轻松。其中最有趣的一章是关于帕拉塞尔苏斯,一位16世纪的瑞士医生和炼金术士。帕拉塞尔苏斯对毒理学和医学做出了重要贡献。他也是一个具有戏剧天赋的古怪人物。斯特拉森写道,在帕拉塞尔苏斯的一次演讲中,“帕拉塞尔苏斯在开场时宣布,他现在要揭开医学中最大的秘密。于是,他戏剧性地揭开了一锅粪便。”(他和我很合得来。)
门捷列夫也是一个怪人。众所周知,他气到极点时,会“带着侏儒怪般的愤怒”跳舞(侏儒怪是德国民间故事中的侏儒状妖怪,译者注),而这本书的书名则是指他声称元素周期表是他做梦梦到的。无论其起源如何,元素周期表无疑是一个极其重大的突破。其他科学家曾暗示过元素的原子量存在重复模式,但门捷列夫是第一个将其列出——并填补上空白的人。在镓和锗元素被发现之前,他就准确地预测了这两种元素的存在。人类首次获得了一份了解宇宙组成元素的指南。
《门捷列夫的梦》是我所读过关于元素周期表的最佳著作。这本书能够帮助你理解元素周期表是如何被整理出来的,以及它为何用处颇多。这本书也生动地展现出一门新科学的发展历程。斯特拉森将元素周期表的故事描述为“关于人类雄心壮志的不羁预言”,我同意他的描述。化学的历史不止向我们讲述了物质科学的演变,同样影射了人类思维的进化。
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