輕小說大展_領券
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我們先從最右邊第十八欄開始,這一組元素著名的稱號為「高貴氣體」(noble gas,也就是中文裡的「惰性氣體」或「鈍氣」)。#高貴#是一個很八股,聽起來有點滑稽的字眼,比較有倫理學或哲學的味道,而不像化學用字。而事實上,高貴氣體這個詞的確來自西方哲學發源地古希臘。繼希臘同胞留基伯(Leucippus)與德謨克利特(Democritus)提出原子的概念後,柏拉圖也發明了「元素」(element,希臘文裡是stoicheia)這個詞,泛指各種不同的物質小粒子。柏拉圖差不多是在西元前四○○年,也就是恩師蘇格拉底被處死之後,為了保命而逃離雅典,此後游走四方多年,撰寫哲學書籍,他當然並不了解元素在化學上的真正意義。然而,他要是了解的話,一定會選擇週期表最東邊那欄元素,尤其是排在第一位的氦,做為他的最愛。

柏拉圖在討論愛與欲的對話集《饗宴》(The Symposium)中,宣稱世間萬物都渴望尋得自己的補體,也就是失落的另一半。對於人來說,這意味的就是熱情與性愛,以及伴隨熱情與性愛而來的一切麻煩。此外,柏拉圖還透過對話來強調,抽象且不變的物質基本上要比到處鑽營和攪和的物質來得高貴。這也說明了為何他這麼喜歡幾何學,因為幾何學裡的理想圓形、方形物體,只存在理性的感知中。對於其他非數學的物體,柏拉圖發展出一套「理型論」(theory of forms),指稱萬物都存在於其理想型的陰影之下。譬如說,所有的樹都是某個理想樹型的不完美複本,而那完美的「樹性」是所有樹木渴望達成的。同樣的道理,世間的魚兒也有所謂的「魚性」,甚至連杯子都有它們的「杯性」。柏拉圖相信這些理型不只在理論上存在,而且實際上真的存在,即便是飄浮在天際之頂,超乎我們人類所能感知。也因此,他要是發現科學家開始在地球上變出一個理型氦元素,一定比任何人都震驚。

一九一一年,一名荷蘭裔德國科學家在用氦來冷卻水銀時發現,在攝氏零下二六八‧九度以下,該系統會失卻所有電阻,成為一個理想的導體。這項發現有點像是你把iPod冷卻到零下幾百度,結果發現只要氦能保持電路冷卻,不論音樂播放多久或是多大聲,電池始終滿載。一九三七年,一個蘇聯加拿大聯合研究小組也利用純氦耍了一招更厲害的把戲。當溫度被降到攝氏零下二七一‧一度時,氦就變身為一種超流體(superfluid),流動起來一點黏性與阻力都沒有,是一種完美的流質。超流體氦能夠抗拒地心引力,往上坡流動,爬上牆壁。在當時,這些都是令人目瞪口呆的大發現。科學家常常喜歡便宜行事,把各種效應(例如摩擦力)假設為零,但此舉只是讓計算簡單一點而已。甚至連柏拉圖都不曾預言,有朝一日真的會發現一個他所謂的理型。

氦是這麼一個最佳的「元素性」典範──用尋常的化學手段無法破解或改變的物質。科學家花了二千二百年,從西元前四○○年的古希臘開始,直到西元一八○○年的歐洲,才終於了解元素是什麼,因為大部分元素都太善變了。當碳存在幾千種化合物中,而且這些化合物特性各不相同時,我們實在很難看出是什麼特性讓碳之所以為#碳#。現在我們會說二氧化碳不是一種元素,因為一個二氧化碳分子可以分解成碳與氧。但碳與氧卻都#是#元素,因為你沒有辦法在不摧毀它們的前提下把它們分得更細。現在,我們再回頭來討論《饗宴》的主題,以及柏拉圖尋覓失落另一半的理論,我們會發現,確實每個元素都在尋求能與它們形成連結的原子,而連結能遮住它們的本性。即便是最「純」的元素,例如空氣中的氧分子(O2),在自然界中也總是以混合物的姿態存在。然而,科學家要是能早一點認識氦,可能會大大提早對元素的了解,因為氦從不與其他物質攪和,而且一向以純元素的狀態存在。

氦會有這種表現是有原因的。所有原子都具有帶負電的粒子,稱為電子,它們居住在原子內的不同階層(或說能階)上。這些階層是以同心圓的方式層層包裹,而且每一層都需要特定數目的電子才會感到滿足。在最內部的階層,需要的特定電子數目是二。在其他層次,通常是八。一般說來,元素具有的帶負電粒子(電子)與帶正電粒子(也就是質子)數目相等,所以它們才會是中性的。不過,電子可以被原子隨意交易,而且當原子失去或得到電子時,會成為帶有電荷的原子,稱做離子。
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