元素如何塑造人類認知與歷史

【閱讀導引】在人類文明的進程中，化學元素不僅是物質的基石，更是思想、信仰和歷史的見證者。中世紀的煉金術士癡迷于汞，認為它蘊含宇宙的奧秘，是點石成金的媒介，這種神秘主義思維影響了早期科學。氯化亞汞藥丸背后，是啟蒙時代醫學的蒙味與掙扎。劉易斯與克拉克遠征隊攜帶的汞藥片，如今成為考古學家追蹤其足跡的關鍵證據。汞的“療效”背后，是人類對自然力量的盲目信任與殘酷試錯。汞的毒性同樣塑造了社會認知。19世紀的制帽工人因長期接觸汞蒸氣而精神錯亂，成為“瘋帽子”的現實原型，折射工業革命時期旁動者付出的隱形代價；現代人則因金槍魚中的甲基汞而警惕海鮮攝入，映照當代社會對元素生物累積效應的科學認知。

元素周期表上的每個符號，都是打開歷史暗門的鑰匙。羅馬貴族在鉛制器血中熬煮葡萄汁制成甜味劑，卻不知這種慢性毒藥正侵蝕著整個統治階層。現代研究顯示，鉛中毒可能導致神經病變，這為尼祿、卡利古拉等暴君的異常行為提供了新的解釋維度。工業時代，含鉛汽油的全球推廣讓大氣鉛污染達到前所耒有的程度，直到20世紀后期科學家確認鉛會不可逆地損害兒童的神經發育，才促使各國陸續禁用含鉛汽油。對鉛認知的轉變，展現了科學實證對傳統認知的顛覆性修正。

19世紀，火柴工業興起，白磷因其易燃性成為首選原料，但它讓不少工人付出了慘痛的代價。白磷蒸氣引發的“磷毒性頜骨壞死”，讓勞動者在骨骼潰爛的劇痛中見證所謂“進步”的陰暗面。一戰的白磷燃燒彈造成士兵難以愈合的灼傷，越戰的有機磷除草劑則帶來跨代際的基因傷害。磷的角色轉換，深刻揭示了科技應用中的倫理困境。

元素周期表不僅是化學的框架，更是人類探索世界的思維地圖。元素的故事告訴我們：科學并非天生正確，而是在試錯與反思中前行。每一種元素都承載著歷史、神話與科學的碰撞，理解它們，就是理解人類如何認識自身與世界。

【作者簡介】山姆·基恩（SamKean），著名科普作家，美國科學促進會院士。代表作有《元素的盛宴》《小提琴家的大拇指》等。

【附文】

我的元素啟蒙

[美]山姆·基恩

20世紀80年代早期，那時候我還是個孩子，喜歡和一切塞進我嘴里的東西說話一食物啊，吸管啊，會飛走的氣球啊，就算周圍沒人，我也會喃喃自語。我愛上元素周期表正是因為這個習慣。當時我第一次獨自測體溫，周圍誰都沒有，只有一支溫度計壓在我舌頭下面。測體溫的原因是我得了鏈球菌咽喉炎，二、三年級期間我好像得過十幾次這種病，往往一連好些天。我一點兒都不介意待在家里不去上學，吃香草冰淇淋和巧克力醬來“自我療愈”。而且，生病總會給我再打破一支老式水銀體溫計的機會。

我躺著，舌頭下壓著那根玻璃棍，我會大聲回答一個想象中的問題，然后體溫計就會從我嘴里滑出去，在硬木地板上摔得粉碎，液態的水銀珠子像軸承里的滾珠一樣滿地亂蹦。一分鐘后，我媽媽就會蹲下去收拾那些珠子。她用牙簽把柔軟的小珠趕到一塊去，就像用冰球球桿打球一樣，水銀珠子快要碰到一起了。最后輕輕一撥，一顆珠子吞掉了另一顆，曾經有兩顆珠子的地方現在只剩下一顆完美無瑕的珠子輕輕顫抖著。媽媽在地板上走來走去，重復著這種魔術般的小把戲，大的水銀珠子不斷吞噬著其他小個兒的珠子，直到最后重新匯聚成一顆銀色的“扁豆”。

媽媽把所有的水銀聚到一起后，就會從廚房里放小擺設的架子上取下那個帶綠色標簽的塑料藥瓶。她把水銀挪到一個信封上，然后小心翼翼地把這最新的一份戰利品倒進瓶子里—一瓶子里的水銀球已經有胡桃那么大了。有時候，在把藥瓶藏起來之前，媽媽會把水銀倒到瓶蓋里，讓我和兄弟姐妹們一起欣賞這種未來主義的金屬。它不停地流動，時而分開，時而又完美地匯聚起來。中世紀的煉金術士追求的雖然是黃金，但他們認為水銀是宇宙中最強大、最有詩意的物質，孩提時代的我肯定非常同意他們的觀點。我甚至曾經和他們一樣相信過，水銀無法歸于任一類別，它既非液體亦非固體，既非金屬亦非水，既非天堂亦非地獄；水銀蘊含著超凡脫俗的靈魂。

后來，我發現，水銀之所以表現出這些性質，是因為它是一種元素。它和水 （H₂O） 、二氧化碳 （CO₂ 或你日常生活中能見到的幾乎所有的東西都不一樣，它不能被自然地分成更小的單位。事實上，水銀頗富“邪典”氣息：水銀原子只愿意和同類待在一起，它們縮成球狀，和外界的接觸減至最少。

歷史課上我曾學到過劉易斯和克拉克遠征南達科他州和路易斯安那州其余疆域的故事，他們帶著一架顯微鏡、羅盤、六分儀、三支水銀溫度計，還有其他設備。最開始時我并不知道，他們還帶了600片含汞瀉藥，每一片都有阿司匹林藥片的4倍大。

這種瀉藥名為“拉什醫生的膽汁丸”，名字源于《獨立宣言》的簽署者之一本杰明·拉什。

這位英雄醫生曾于1793年費城黃熱病肆虐期間勇敢地堅守孤城。無論治什么病，他都喜歡讓病人口服一種含有氯化亞汞的漿狀藥物。雖然從1400年到1800年，藥學領域取得了不少進展，不過那個年代的醫生更像是一位藥劑師，而非診療師。出于某種不可思議的迷戀，他們覺得美麗誘人的汞能夠以讓病人身陷險境的方式來治療他們一以毒攻毒。拉什醫生讓病人服用含汞溶液，直至病人涎水四流。經過數周或數月的連續治療，病人的牙齒和頭發常常會脫落。毫無疑問，他的“療法\"毒害甚至是毒殺了許多也許會被黃熱病放過的病人。不過盡管如此，在費城進行了10年的醫學實踐后，他仍讓出征的梅里韋瑟和威廉帶上了一些包裝好的藥片。無心插柳之下，拉什醫生的藥片讓現代的考古學家得以追蹤當年那些探險家駐留過的營地。他們在野外碰上的食物都很奇怪，飲水也很成問題，所以遠征隊里總有人腸胃不適。直到今天，從他們挖過的臨時廁所的沙土里仍能找到星星點點的水銀，也許是某次拉什醫生的“雷霆猛藥”效果有點兒好過頭了。

科學課上也能看到水銀的蹤跡。水銀的化學符號是Hg，這兩個字母根本沒出現在它的名字（mercury）里。解開這個謎題—Hg來自拉丁語hydragyrum，意思是“水一樣的銀”-讓我明白了古代語言和神話傳說對周期表的影響力有多大。

我在文學課上也發現了水銀。制帽人曾使用一種鮮艷的橙色水銀來浸泡皮革，將熟好的毛皮與生皮分離開來，那些成天圍著蒸氣彌漫的大桶打轉的普通制帽人，就像《愛麗絲漫游仙境》里的瘋帽子一樣，最后頭發都掉得光光的，腦子也變笨了。我終于明白了水銀的毒性到底有多強。這也就是拉什醫生的膽汁丸如此有效的原因：身體會拼命清除體內的毒素，包括水銀。吞服水銀無疑會中毒，而水銀蒸氣更糟糕，它會侵蝕中樞神經系統的“電線”，把你的腦子燒出洞來，和老年癡呆癥晚期的癥狀十分相似。

從這一種元素中，我了解到歷史、詞源學、煉金術、神話、文學、毒物取證，還有心理學。而我搜集到的關于元素的故事絕不止這一個。

我為這些故事深深著迷。最近，當我在早餐時回憶起關于水銀的故事，我意識到，元素周期表中的每一種元素都有其或有趣，或奇怪，或令人毛骨悚然的故事。而與此同時，這張表格是人類最偉大的智慧結晶之一。它既是偉大的科學成就，又是妙趣橫生的故事集錦，周期表行行列列的傳奇，就像是解剖學教科書里的透視圖，從不同的深度講述同樣的故事。

從最簡單的層面說，元素周期表羅列了我們這個宇宙所有不同種類的物質，它里面一百多位各具特色的角色構成了我們能夠看見、能夠觸摸到的一切事物。周期表的形狀也給了我們線索，讓我們知道某些元素為何如此相似。而在稍微復雜一些的層面，周期表也是一份密碼表，隱藏著每種原子來自何方、哪種原子能夠裂變或是轉換成另一種原子的秘密。這些原子也能自發組合成動態系統，例如生物，元素周期表能預測這一切如何發生，它甚至能預測哪些陰險的元素會毒害甚至毀滅生物。

最后，元素周期表是一個人類學奇跡，作為人工制品，它映射出我們這個種族所有的精彩、巧妙和丑陋，映射出我們如何與物理世界互動一它以簡潔優雅的形式寫下了我們這個種族的簡史。元素周期表值得我們從各個層面悉心研究，除了供我們消遣之外，元素周期表的傳說還提供了另一條理解它的道路，這條道路你在教科書或是實驗手冊上永遠都不會看到。一飲一啄，元素周期表與我們息息相關，有人以它下注，因此傾家蕩產；哲學家利用它探求科學的意義；它能毒殺人類，也能釀成戰爭。從左上角的氫到最底下那些不可能自然存在的人造元素，字里行間，你能發現炸彈、金錢、煉金術、政治手腕、歷史、毒藥、罪行和愛情，甚至還有一點點科學。

（來源：山姆·基恩著，楊蓓、陽曦譯，《元素的盛宴》，天津科學技術出版社，2022年7月15日版）