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消失的湯匙:一部來自週期表的愛恨情仇傳奇與世界史

消失的湯匙:一部來自週期表的愛恨情仇傳奇與世界史

The Disappearing Spoon

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內容簡介

  為什麼甘地討厭碘?為什麼日本人要用鎘彈頭來殺酷斯拉?鐳怎麼會差一點毀了居禮夫人的名聲?還有,碲又為何會引發一場史上最怪異的淘金熱?

  週期表是人類科學史上最傑出的成果之一,但在同時,它也是熱情、冒險犯難、背叛以及執著所換得的寶貴發現。《消失的湯匙》以迷人的故事,追蹤碳、氖、矽、金,以及週期表上其他每一個元素,探討它們在人類歷史、財經、神話、衝突、藝術、醫藥上,乃至發現它們的瘋狂科學家的生命中,曾扮演過的角色。

  為什麼一點點的鋰,就有助於治療詩人羅威爾的瘋狂?鎵又為何會變成實驗室惡作劇的首選元素?《消失的湯匙》自有答案,它把科學與眾多經典的發明、研究、發現以及煉金術故事,融成一爐,從開天闢地,講到地老天荒。

  化學週期元素表只是主軸,本書二十個章節,每章一個主題,談的是隱藏在日常生活表象底下為人所忽視的科學原理。書裡,更多的是故事,以及連結了歷史與文化的科學知識,並推展到人類未來的發展。讀者可藉以理解與日常生活飲食起居息息相關的化學常識,也可把這麼一張冰冷的週期元素表,轉化成充滿寶物與啟發的科學珍奇櫃。

  週期表上每一個元素都有一則或有趣、或古怪、或可怕的故事。同時,週期表也是人類偉大的智慧結晶之一。它既成就了科學,也成就了一本故事書,作者將週期表的所有層次,一一剝開,就像解剖教科書裡一張張透明的切片圖,以不同的深度,述說著同一則故事。就最簡單的層次,週期表把世界上各種不同的物質都登錄起來,而這一百多種個性頑固的元素,組成了我們所見、所接觸到的世間萬物。此外,週期表的形狀也給了我們一些線索,透露這些不同個性的元素如何互動。在更複雜一點的層次,週期表裡頭擁有各種鑑識科學資訊的密碼,像是每個元素來自何方,哪些元素能分解或轉變成不同的元素等等。而且這些元素天生就會結合成動態的系統,好像有生命似地,而週期表有辦法預測這些動向。它甚至有辦法預測一些極端邪惡的元素走廊,住在這裡的元素能夠妨礙或摧毀生命。

  週期表也堪稱人類學上的一大奇觀,反映人類一切的美好、才藝、和醜陋,以及我們如何與物質世界互動──一部撰寫得非常緊湊簡潔的人類史劇本。這些不同的層次,全都值得深究,我們可以從最基本的開始,然後漸漸向上,進入複雜的層次。而且,除了娛樂之外,這些週期表故事還提供我們一條了解它的新路徑,是教科書或實驗手冊裡從來沒有的。我們吃喝呼吸週期表;有人在它身上押注輸得慘兮兮;哲學家利用它來探索科學的意義;它會毒死人;它也會蘊釀戰爭。從週期表左手邊最頂端的氫元素,到那些窩藏在週期表底部,由人工製造、非地球天然存在的元素,你可以從中找到泡泡、炸彈、金錢、煉金術、政治小手段、歷史、毒藥、罪行以及愛情。甚至還能找到一點科學。

  (消失的湯匙典故:鎵在室溫下雖然是固體,但它很容易塑造,因為它有一項特點:在華氏84度就會熔化。於是產生了一個經典的科學家惡作劇:把鎵做成湯匙狀,放在一杯熱茶邊,端給你的客人,然後你就可以準備欣賞客人驚嚇的模樣──伯爵茶竟然把湯匙吃掉了!)

作者簡介

山姆.肯恩Sam Kean

  小時候花了好多年在收集破溫度計裡流出來的水銀,以優異的物理與英文科成績畢業於明尼蘇達大學。曾於約翰霍普金斯大學修習寫作課程,並取得美國天主教大學圖書館科學的碩士學位。他也曾花了四年時間教授大學生與高中生,讓他對如何向大眾解析科學觀念更顯駕輕就熟。如今他已成為華盛頓特區的專業作家。他的作品散見《紐約時報雜誌》(New York Times)、《心理牙線》雜誌(Mental Floss)、《Slate》線上雜誌、《史密斯航太雜誌》(Space/Smithsonian)以及《新科學人》(New Scientist)雜誌。2005 年取得美國科學促進會院士(American Association for the Advancement of Science AAAS Fellow) 榮銜。也是DCWA科學寫作協會會員(DC Science Writer's Association)。2009年,他榮獲美國科學作家協會頒給三十歲以下最佳科學作家的Evert Clark/Seth Payne獎座第二名。目前他在幫《科學》(Science)雜誌撰稿,同時,他還獲選為2009-2010年度的「米德柏利環境報導研究員」(Middlebury Environmental Journalism Fellow)。

譯者簡介

楊玉齡

  輔仁大學生物系畢業。曾任《牛頓》雜誌副總編輯、《天下》雜誌資深文稿編輯,現專任自由翻譯寫作,以科普書籍為主。著作《肝炎聖戰》(與羅時成合著)榮獲第一屆吳大猷科普創作首獎金籤獎、《台灣蛇毒傳奇》(與羅時成合著)榮獲行政院新聞局第二屆小太陽獎;譯作《生物圈的未來》榮獲第二屆吳大猷科普譯作首獎金籤獎、《大自然的獵人》榮獲第一屆吳大猷科普譯作推薦獎、《雁鵝與勞倫茲》榮獲中國大陸第四屆全國優秀科普作品獎三等獎。

 

目錄


第一部 定位:列與列,欄與欄
1地理位置決定一切
2雙胞胎與不肖子:週期表的族譜
3週期表的加拉巴哥群島

第二部 製造原子,打破原子
4原子哪裡來:「我們全都是星塵。」
5當元素遇到戰爭
6霹靂一聲,週期表完工
7擴張週期表,擴張冷戰

第三部 週期騷亂:複雜浮現
8從物理學走入生物學
9下毒者的走廊:「好痛!好痛!」
10給我兩個元素,明天喚醒我吧!
11且看元素如何瞞天過海

第四部 人性元素
12捲入政治的元素
13滿身錢味的元素
14藝術家的元素
15瘋狂的元素

第五部 元素科學的今天與明天
16超低溫化學:零度以下,再以下
17華麗的球體:泡泡科學
18精確到荒謬的工具
19超越週期表

致謝
注釋

 

  身為一九八○年代初的小孩,我老是在嘴裡有東西時說話──可能是正在吃東西、看牙醫,或者吹氣球等等。就算身邊沒有別人,我還是照說不誤。由於有這個毛病,我生平第一次在沒人陪伴下含著溫度計時,迷上了週期表。小學二、三年級期間,每年我都會染上咽喉炎大約十來次,每次喉嚨都會腫痛個好幾天。我可不在乎請病假賴在家裡,我會用香草冰淇淋自療一番。再說,生病總是給我一個大好機會,可以打破以前那種老式的水銀溫度計。

  人躺著,舌頭下面含著一根玻璃棒棒,我會大聲回答一個想像中的問題,然後溫度計就應聲落地,在硬木地板上摔個粉碎,裡頭的液態水銀像滾珠般,四散奔逃。不久,母親就會強忍著髖關節炎的痛楚,蹲在地板上收集那些小滾珠。她會拿一根牙籤,好像曲棍球桿似地,將這些柔軟的小球體一一驅趕到幾乎相碰觸。這時,突然之間,只要最後輕輕一下撩撥,某個小球就會吞噬另一個小球。原本有兩顆小球的地方,只剩下一顆完整無瑕的新小球,兀自顫動著。她會一再施展這套魔法,讓某顆大球吞噬其他小球,直到滿地銀色的小豆豆全部重逢為止。

  等到把所有水銀球都收集起來後,她會從廚房擺放飾品的架子上,一隻拿著釣竿的泰迪熊以及一只紀念一九八五年家族聚會的藍色瓷杯之間,拿出一個裝藥片的綠色標籤塑膠瓶。她會先把水銀球滾入一只信封,再小心翼翼地將這支亡故溫度計的水銀,倒進藥瓶裡那顆像山核桃般大的水銀球上。有時候,在把瓶子藏起來之前,她會先把水銀球倒進瓶蓋裡,讓我們幾個小毛頭圍觀這塊未來金屬,看著它們在蓋子裡翻滾,分分合合,不留痕跡。對於那些「母親怕水銀怕到不敢讓小孩吃鮪魚」的孩子,我真替他們難過。中世紀的煉金術士垂涎的目標儘管是黃金,但是在他們眼中,天下最有力也最富詩意的物質,卻是水銀。兒時的我,絕對舉雙手贊成他們的看法。我甚至會和他們一樣相信,水銀超越了一切平凡無奇的分類,像是液態或固態,金屬或水,天堂或地獄;它帶有不屬於這個世界的靈氣。

  我後來才發現,水銀之所以會這樣,因為它是一種元素。它和水(H2O)、二氧化碳(CO2),或是日常生活中的東西都不一樣,我們沒辦法將水銀分成更小的單元。事實上,水銀還屬於那種喜歡集體禮拜的元素:它的原子只願意和其他水銀原子做伴,而且它們會縮成圓球形,儘量減少與外界接觸。我小時候打翻的液體,多半都不是這樣。水會潑灑得到處都是,油啦、醋啦,以及未凝結的果凍也一樣。但水銀從來不會留下污漬。每當我打破溫度計,爸媽就會警告我趕緊把鞋穿上,以免被看不見的玻璃碎片扎傷腳。但是他們沒警告過我要小心水銀。

  有好長一段時間,我在學校或是看書時,都會特別留意這個原子序為八十的元素,就好像一般人在看報時,會留意兒時老友的名字。我生長在美國中西部大平原,上歷史課時學到路易斯(Meriwether Lewis)與克拉克(William Clark)如何率領探險隊長途跋涉,穿越南達科塔州以及路易斯安那地區。他們隨身攜帶了一台顯微鏡、羅盤、六分儀、三只水銀溫度計以及其他用具,而我不知道的是,他們其實還帶了六百個水銀通便劑,每一個都有阿斯匹靈的四倍大。這種通便劑被稱做拉許醫生的膽汁丸(Dr. Rush’s Bilious Pills),名字來源的拉許(Benjamin Rush)醫生是美國獨立宣言簽署人之一,也被視為醫學英雄,因為他在一九七三年黃熱病大流行期間,勇敢地留守疫區費城,沒有撤離。不論治療哪一種病,他最喜歡用的都是氯化汞口服劑。雖說醫學在一四○○到一八○○年間進步很大,然而那個時代的醫生還是比較接近傳統的巫醫。按照他們的推想,美麗誘人的水銀可以醫治病人,因為它能大大危害病人──所謂「以毒攻毒」是也。拉許醫生要病人服用這種溶液,直到流口水為止,病患在接受這種療法幾週或幾個月後,通常牙齒和頭髮都會脫落。毫無疑問,他的「療法」一定毒害或毒死了許多原本可以撐過黃熱病的人。即便如此,在費城練就這套療法的他,十年後又準備了一堆包裝好的藥丸樣品,讓探險隊的路易斯與克拉克隨身攜帶。這倒是發揮了一項意想不到的功效:拉許醫生的藥丸竟然能引導現代考古學家追蹤當年探險隊的紮營路線。由於野外的食物和飲水可能都有問題,探險隊裡有人老是想嘔吐,在許多他們挖做便坑的地方,直到今天還可以找到水銀的遺跡,想必正是拉許醫生的「雷霆夾」(thunderclappers,膽汁丸的別稱)發功的結果。

  水銀也出現在科學課堂上。我第一次看到龐大的週期表,馬上就開始搜尋水銀,但卻遍尋不著。原來它在金元素和鉈元素之間,前者和它一樣緻密而柔軟,後者和它一樣有毒。但是水銀的化學符號是Hg,這兩個字母甚至不包含在它的英文名字mercury裡面。原來Hg源自拉丁文hydragyrum,意思正是水銀(water silver)。知道這層典故後我才明白,古代的語言和神學對週期表的影響有多大,直到現在你還可以看到一些拉丁文名字出現在最底排比較新的超重元素上。

  在文學課堂上,我也找到了水銀。以前的製帽商人曾經用一種亮橘色的洗劑,來剝離動物皮毛與下層的生皮,而做帽子的人整天在冒著蒸氣的大桶邊打打撈撈,就好像《愛麗絲夢遊仙境》裡的瘋狂帽商,會漸漸失去頭髮與頭腦。最後我終於明白水銀的毒性有多強。而這也解釋了,為何拉許醫生的藥丸可以把腸道清理得這麼徹底:身體會主動將毒物排出體外,包括水銀在內。而且儘管吞水銀已經夠毒了,它的蒸氣更要命。水銀蒸汽會磨損人體中央神經系統裡的「線路」,在腦袋裡燒灼出一些小洞洞,就像阿茲海默症末期病人的腦袋般。

  然而,對水銀的危險知道得愈多,它那毀滅性的美就愈富吸引力──正如詩人布萊克(William Blake)的著名詩句「老虎!老虎!熾熱地燃燒」(Tyger! Tyger! Burning bright)。經過這麼多年,我父母早就重新裝修過廚房,也拿掉了當年架子上的泰迪熊與馬克杯,但是他們把所有小擺設收集在一個紙盒裡。最近有一次我回老家,特地翻出那個綠標籤的藥瓶。打開來,輕輕地搖晃,可以感覺到瓶內的重量沿著圓周滑動。偷偷地從瓶口窺探,我的眼光停留在一群散落的小珠子身上。只見它們端坐著,閃閃發光,像露珠似地,如此完美,彷彿來自幻境。我在整個童年期裡,總是把打翻的水銀與發高燒聯想在一起。如今,知道這些小球的「恐怖的對稱」(fearful symmetry。譯按:出自布萊克的同一首詩作),我不禁背脊發涼。

  * * *

  從水銀這一個元素身上,我學習了歷史、詞源學、煉金術、神話、文學、毒物檢驗學以及心理學。 而我蒐羅到的元素故事可不是僅止於此,尤其在我進大學投入科學研究之後,遇到了幾位非常樂意偶爾不談研究、聊點科學閒話的教授。


  身為心底渴望逃離實驗室去寫作的物理系學生,我發覺置身於班上聰穎的年輕科學家之中,日子甚是難過。他們都熱愛正統的實驗,而我怎麼也做不來。我在天寒地凍的明尼蘇達州捱了五個年頭,最後領到物理學榮譽學士學位,然而,儘管我在實驗室裡耗掉幾百個小時,記憶了幾千條方程式,畫過幾萬個滑輪組與斜坡圖形──我真正學習到的,還是來自那些教授所講的故事。甘地的故事,酷斯拉的故事,某個優生學家利用鍺元素偷到一座諾貝爾獎的故事。把鈉塊投入河中炸魚的故事。太空梭裡的人在被氮氣窒息死亡前,心中卻充滿了幸福感的故事。還有我們學校以前一名教授拿自己來做實驗的故事:他把以鈽做為動力的心臟節律器#裝進自己的胸腔#,然後靠著撥弄一只巨大線圈讓它加速或減速。

  我對這些故事總是聽得津津有味,最近,當我正一邊吃早餐一邊緬懷水銀時,我忽然了解到,其實週期表上每一個元素都有一則或有趣、或古怪、或可怕的故事。同時,週期表也是人類偉大的智慧結晶之一。它既成就了科學,也成就了一本故事書,而我寫下這本書,將週期表的所有層次一一剝開,就像解剖學教科書裡一張張透明的切片圖,以不同的深度,述說著同一則故事。就最簡單的層次而言,週期表登錄了世界上所有不同的物質,而這一百多種個性頑固的元素,組成了我們所見、所接觸到的世間萬物。此外,週期表的形狀也給了我們一些線索,透露這些不同個性的元素如何互動。在更複雜一點的層次,週期表裡頭藏有各種鑑識科學資訊的密碼,像是各個元素來自何方,哪些元素能分解或轉變成不同的元素等等。而且這些元素好像有生命似的,天生就會結合成動態的系統,而週期表有辦法預測種種動向。它甚至有辦法預測一些極端邪惡的元素走廊,住在裡頭的元素能夠妨礙或摧毀生命。

  最後,週期表也堪稱人類學上的一大奇觀,反映人類一切的美好、才藝和醜陋,以及我們如何與物質世界互動──一部行文非常緊湊簡潔的人類史劇本。這些不同的層次,全都值得深究,我們可以從最基本的開始,然後漸次向上,進入複雜的層次。而且,除了娛樂之外,這些週期表故事還提供我們一條了解它的新路徑,是教科書或實驗手冊裡從來沒見過的。我們吃喝呼吸週期表;有人在它身上押注輸得慘兮兮;哲學家利用它來探索科學的意義;它會毒死人;它也會蘊釀戰爭。從週期表左邊最頂端的氫元素,到那些窩藏在週期表底部,由人工製造、非地球天然存在的元素,你可以從中找到泡泡、炸彈、金錢、煉金術、政治小手段、歷史、毒藥、罪行以及愛情。甚至還能找到一點科學。

 

詳細資料

  • ISBN:9789862132470
  • 叢書系列:FROM
  • 規格:平裝 / 372頁 / 16k菊 / 14.8 x 21 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
 

內容連載

第一部 定位:列與列,欄與欄
第一章 地理位置決定一切
氦、硼、銻、銩、氧、鈥

大多數人一想到週期表,腦海裡就會浮現高中化學教室牆上懸掛的一張大圖表,裡面有一堆不對稱的欄與列,從老師的肩上冒出來。這張圖表通常很大,六呎乘四呎左右,的確大得嚇人,但是也頗符合它在化學上的份量。全班第一次看到它,是在九月初開學的時候;但直到隔年五月,它還是主角,而且考試的時候你大可以去查上面的科學資料,這點與一般筆記或教科書大不相同。當然,你可能還記得,週期表最令你氣餒的部分原因也在這裡:儘管它任君查看,是一張超大的合法小抄,但是對你的考試成績卻幾乎幫不上一點忙。

就某方面來說,週期表似乎很有條理,也很精準,簡直就像是德國人設計的科學用途最大化圖表。但就另一方面來說,它卻又這麼地雜亂,充斥著長串數字、縮寫符號,以及一堆活像電腦亂碼的東西([Xe]6s24f15d1),讓人看了想不焦慮都難。而且,雖然週期表與其他科學(例如生物學與物理學)顯然也有關連,可是又不清楚關係到底在哪裡。而最讓一般學生氣惱的,恐怕是那些週期表達人了,他們真的#曉得#週期表是怎麼回事,信手拈來就能從中看出諸多事實。這種氣惱,想必就像色盲的人看到別人有辦法從雜色斑點圖裡辨認出數字──那些關鍵但隱藏的資料,展現的方式從來就沒有連貫性。對週期表的回憶,往往讓人五味雜陳:迷人,喜愛,自卑,以及憎惡。

在教導週期表之前,所有老師都應該先把上頭雜七雜八的符號和數字拿掉,讓學生看看空白的週期表。

它看起來像什麼?有點像一座主城牆不夠平的城堡,彷彿皇宮裡的石匠尚未完工,還剩下左邊城牆以及兩端高聳的塔樓。它共有十八個高低不等的欄,以及七個水平方向的列,再加上最底部的兩行「飛機跑道」。這座城堡是由「磚塊」砌成的,而週期表第一樁從外表看不出來的事實就是,它的磚塊完全不能互換。每一塊磚塊就是一個#元素#,或說是一種物質(目前表上有一百一十二個已知元素,另外還有幾個位置尚未確定),任何磚塊如果沒有確切待在它的崗位上,整座城堡就會崩塌。這話一點都不誇張:如果科學家不知怎的,決定把某個元素放到另一個位置上,或是把兩個元素互換,整座大廈都會倒塌。

這座城堡在建築上還有另一個罕見之處:不同的區域,由不同的材料打造。也就是說,這些磚塊的材質不盡相同,而且特性也不盡相同。百分之七十五的磚塊為金屬材質,意思是說,它們都是冷冰冰的灰色固體,至少在人類習慣的溫度下是如此。城堡最東邊有幾欄裡頭有氣體。但在室溫下,只有兩種元素是液體,汞與溴。在金屬與氣體之間,差不多位在相當於美國地圖肯塔基州的地方,還有一些很難介定的元素,它們天生就不規則,因此擁有一些很有趣的特性,例如可以讓酸度增強幾十億倍,遠超過鎖在化學庫房裡的任何材料。整體而言,如果每塊磚都以它所代表的元素做成,這座元素城堡將會是一個嵌合體,有在不同時代加蓋的廂房與擴建部分。或者說得好聽一點,它就像是李伯斯金(Daniel Libeskind)所設計的建築,把看似不相容的材料組合成優美的整體。

我們不厭其煩地深究這座城堡的藍圖,原因在於一個元素的座標幾乎就能決定它所有的科學特點。因為對每一個元素來說,地理位置決定了它的命運。事實上,既然各位對週期表的長相已經有了初步概念,我可以換一個更有用的譬喻:週期表就像一張地圖。為了描繪得更仔細,我將由東往西來標註這張地圖,好好地拜訪其間的元素,不論是鼎鼎大名的元素,還是名不見經傳的元素。

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