李清晨:化學元素傳奇

撰文 | 李清晨

莊子曰:「吾生也有涯,而知也無涯。以有涯隨無涯,殆已!已而為知者,殆而已矣!」

這句話的意思是說,人生是有限的,而知識是無限的,以有限的一生去追求無限的知識,是註定會失敗的。已經明白了這個道理卻還要堅持去獲取知識,則是失敗中的失敗。

近代以來,人類世界的知識呈爆炸式的增長,所以我相信大部分受過一定程度教育的現代人,都會比古時的莊子等先賢更能體會

「以有涯隨無涯

」將有多大困難。

但人類哪裡會因為害怕失敗就停止探求新知呢?

假設我們的遠古祖先不曾好奇如何製造火焰,可能我們現在還茹毛飲血呢。

我也認為直到人類徹底滅絕整個文明世界完全消失,人類也不可能窮盡宇宙間所有的奧秘,任何一個時代的人都只能活在一個動態的歷史程序當中,永遠也不會出現一個全知全能的終極文明的社會形態。

退一步說,即使人類已經完成拓展的知識版圖,大部分人在有生之年也只能透過學習略知其一二。

所以,每個人也只能在力所能及地範圍內構建自己的知識版圖,我們昔日接受的義務教育,很多都是結論性質的,其實這些我們早已視為常識的知識,曾經是動態的,遊移不定的,飽含爭議的,它們的夯實過程從來都不是一帆風順的。

比如說《元素的盛宴》這本書,講的就是元素週期表的形成過程以及部分元素是如何對人類世界的產生重大影響的傳奇故事。

我曾經在 2019 年時做過一次題為《用科學進步的歷史取代王侯將相的歷史》的公開演講,雖然大部分人好像是對王侯將相的歷史更感興趣,但如果王朝的更替並不伴隨著文明進步和人類福祉的提升,那其實跟一群猴子新換了一個猴王有什麼區別呢?

在那些伴隨著野蠻殺戮的歷史裡,哪怕是那些青史留名的將帥,也不過就是歷史的奴隸罷了。

《元素的盛宴》講述的無疑也是人類科技進步的歷史,在作者的敘述裡,當然也有殺戮和城頭王旗變幻,但這些只是元素傳奇的背景和龍套罷了。

經常有網友希望我推薦書單,其實我自己的公號裡有相當一部分內容是嚴肅的書評,只不過認真讀完一本書是需要花費一定精力的,所以這類內容註定不可能產出很高。

簡而言之,有些書是可以輕輕鬆鬆讀下來的,比如我之前提及的《急診科裡的一千零一夜》,但有些書是需要用些氣力才能「啃」下來的,《元素的盛宴》屬於後者,甚至我在讀的時候還需要多次停下來查閱元素週期表和相關醫書。

我注意到這本書的營銷文案裡有相當一部分提及讀它有利於中高考,這可太扯淡了,我們小鎮做題家都很清楚,想在考試中拿到更高分數當然只有題海戰術。

就像你要成為一個優秀的心外科大夫主要得靠抱主任和院長大腿一樣,怎麼可能從《心外傳奇》裡獲得幫助呢?

我還是推薦高中學歷以上的讀者去讀《元素的盛宴》,有餘力的中學生當然也可以讀,但不要抱著太功利的心態。

也許我們可以觀察到中學裡的高材生會讀這本《元素的盛宴》,但可千萬不要以為差生讀完這本書就能逆襲,他們很可能根本就讀不下去,或者是即使讀進去了,也獲取了很多有趣的知識,但在考場上卻無用武之地,倒容易無由來地生出一股不必要的傲氣,反倒是瞧不起那些只會考試比自己成績好的同學了。

這也正如讀書並不能使人變聰明一樣,讀書多很可能是聰明帶來的結果,正因為有些人有與生俱來的天賦,所以他才有足夠的學習熱情,在這一點上太多人倒置了因果。

所以對那些從來就不喜歡讀書的朋友而言,我的建議是,你就別為了變聰明去勉強自己看書了,有那時間還不如睡大覺呢。

我隱約覺得中國人在科學領域嚴重缺乏原創性的貢獻,原因之一就是那種深入骨髓的短視和功利思維,不是想著怎麼有用就是琢磨怎麼好吃。

所以,一本書能拓展自己的知識版圖,能引發深入的思考,能滿足閱讀快感,這還不夠麼?

為什麼是門捷列夫?

元素週期表的形成和完善並非一人之功,為什麼只有門捷列夫收穫了最顯著的名聲?

在醫學領域,基礎理論會給醫生帶來必要的指導,但是再完美的理論也可能遭到臨床實踐的屠殺,元素週期表提供的是一個關於化學元素的理論框架,門捷列夫提出這一框架時,元素週期表上的很多位置還是空白,那麼,如果新發現的元素與這個理論框架不符,不就說明門捷列夫提出的這個週期表是問題了麼?

這樣的挑戰確實出現了,勒科克在科學期刊上公佈自己發現了一種新元素「鎵」,這是自 1869 年門捷列夫製成元素週期表以來,人們發現的第一種新元素。

門捷列夫仔細檢查了

勒科克公佈的關於「鎵」的資料,非常自信地指出,這個資料有問題,理由是,按照元素週期表的預測,

「鎵」的密度和質量都不符合。

我們都聽說過實踐是檢驗真理的標準,勒科克透過實踐發現的新元素的資料如果與元素週期表不符,那就沒可能其實是元素週期表錯了麼?

有位歷史學家曾說,門捷列夫總是企圖扭曲事物的本性,使之適合自己偉大的哲學框架。

但在「鎵」的問題上,門捷列夫是對的,勒科克在門捷列夫提出質疑不久後收回了最初的資料,重新發表的實驗結果與門捷列夫元素週期表的預測吻合。

關心此事的人們非常震驚地發現,理論化學家居然比親自發現新元素的化學家更瞭解「鎵」這種元素的特性。

隔壁老王要是比你更瞭解你孩子的特性,你想想你該是什麼心情?我想勒科克最初遭到門捷列夫的質疑時就是那般心情。

當然,在元素週期表的形成過程中,或者說在圍繞著新元素髮現引起的爭議中,門捷列夫也不是每次都獲勝了,但在歷史化繁為簡的過程中,人們選擇性地只記住了門捷列夫成功的預測,賦予了他過高的歷史評價。

《元素的盛宴》雖然稍微揭示了元素週期表形成過程中各方的歷史貢獻,恐怕也難以窮盡所有的細節,對於讀者來說,也許我們只需要明白我們曾經學過的歷史都是被抽象過的重述就足夠了。

理性與世俗的碰撞

元素週期表體現了理性與世俗的碰撞,體現了人類想要了解宇宙的偉大抱負,這樣的抱負不可避免地要與人類本身固有的缺點相互影響。

我們能在現代文明社會里衣食無憂地活著,其實是個小機率事件,馬爾薩斯曾預測人口增長若超過食物供應,就會導致人均食物減少,從而引發饑荒。

而這樣悲慘的結局所以沒有出現,部分地要拜弗裡茨·哈伯所賜。

我們知道空氣中有 80%的成分是氮氣,但它卻難以被土壤直接吸收。

弗裡茨·哈伯透過化學手段合成了氨(NH3),這是所有化肥的鼻祖。

所以,僅在第一次世界大戰爆發之前,

弗裡茨·哈伯從馬爾薩斯預測的饑荒中拯救的生靈就得有上百萬之巨,而在今天全球人口已近80 億大關,可以說這其中有一大半的人能夠免於饑荒都與他的貢獻有關。

如果僅看這方面的貢獻,弗裡茨·哈伯絕對夠得上聖人。

但歷史經常開玩笑,有些人的悲劇可能在於,他死晚了。

哈伯不但是化肥的鼻祖,也是毒氣戰爭的始祖。

哈伯的妻子為了阻止他製造毒氣,不惜以軍用手槍自殺明志,但哈伯第二天就離開家繼續去研製毒氣去了,他甚至都沒有留下來安排妻子的葬禮!

是他發起了化學武器軍備競賽,數十萬人因此受害,數百萬人陷入恐懼中。

新政權統一了德國之後,哈伯因為猶太血統遭到了流放,1934 年,哈伯在去英國尋求庇護途中去世。

隨後的幾年裡,德國納粹用他發明的毒氣迫害了數百萬猶太人,其中也包括哈伯的親戚……

從毒氣的歷史來看,哈伯又是徹頭徹尾的魔鬼。

人性是複雜的,聖人與魔鬼好像只有一線之隔。

向使當初身便死,一生真偽復誰知?

但複雜的又何止人性,有些元素帶給人類世界的影響也常常是利弊難分喜憂參半的。

比如說,鋰是第一種用於情緒穩定的藥物,它能夠調節大腦中一些影響情緒的化學物質的分泌。

20 世紀 50 年代,洛厄爾是美國最傑出的詩人,但他卻深受躁狂抑鬱的影響,以至於他狂飲放縱,婚姻多次破裂,醫生使用鋰鹽讓洛厄爾恢復了健康,但他的詩歌裡卻再也沒有那份靈氣了。

本書的作者認為,鋰為洛厄爾提供了健康,卻壓制了藝術才華,使得一位瘋狂的天才泯然眾人矣。

讀到這裡,我不免要長舒一口氣,幸虧我沒有才華,所以如果我一旦遭遇相關疾病,我肯定毫不猶豫地選擇健康,反正也沒有什麼才華可以失去。

英國哲學家伯特蘭·羅素認為,思考所用的能量似乎有其化學根源,除了鋰這個例子而外,碘的故事更能證明羅素的觀點。

而今碘對於人體智力發育的重要性人所共知,但食鹽中強制加碘的政策迄今也才 100 年而已。

20 世紀初,西方國家發現,要想預防先天性缺陷和智力遲鈍,政府能採取的最有效措施就是早飲食中加入碘,1922 年,瑞士率先執行,其他國家緊隨其後……

但這一利國利民的政策在印度卻遇到了阻力,印度民族主義者認為食鹽加碘是西方的陰謀,他們懷疑碘鹽會傳播癌症、糖尿病和肺結核,在這一思潮的影響下,印度碘鹽的消費量驟降 13%,先天性缺陷隨之抬頭。

各位一定會覺得這樣的故事一定發生在很久以前吧?其實直到 2005 年,印度的一位首相還在為禁止無碘鹽而努力。

由於相似的近代歷史,我對印度的這段歷史情緒複雜,一個族群一旦被民族主義綁架到反科學的程度,遭殃的怕是隻有自己了。

一切源於化學?

羅素推斷,人類豐富多彩的內心世界,人類所有光榮與大部分煩惱的源頭,都完全來自化學。

他的推斷很可能是對的,那麼,我愛你,就很可能是一組化學反應催生的咒語,而這一咒語又很可能衍生更復雜的魔法,甚至還可能帶來新的生命。

我們相互走近又分道揚鑣,是不是也是無數元素追逐碰撞的結果?

難道無常命運的背後,全是有形的元素在操控麼?

這樣的胡思亂想沒用,但我覺得有趣。

還是回到關於讀書的話題,我們為什麼要只為了有用才讀書呢?

魯迅在 1924 年的一次演講中提到:

天才並不是自生自長在深林荒野裡的怪物,是由可以使天才生長的民眾產生,長育而來的,所以沒有這種民眾,就沒有天才。……譬如想有花木,想看好花,一定要有好土;沒有土,便沒有花木了;所以土實在較花木還重要。……然而現在社會上的論調和趨勢,一面固然要求天才,一面卻要他滅亡,連預備的土地也想掃盡。

但所謂天才,就是天縱其才,大部分人是沒機會當的,但為這樣的天才提供合適的環境,做一個熱愛科學傳播科學的普通人還是容易的,我們做不了光彩奪目的奇花異果,還做不了培植它們的泥土麼?

《元素的盛宴》或者能在一個機緣巧合的情景之下啟發了一位熱愛科學的天才少年從此走上科研之路,那麼這本書也可以算作培育過這位天才的土壤吧。

想到這裡就覺得出版社引進這本《元素的盛宴》是一件很了不起的事了,甚至連帶寫了這篇評論的我,還有讀到上述文字的讀者諸君,都跟著發光了呢。