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週期表的故事:元素的奇妙生活,元素與人類的相遇
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商品簡介

作者簡介

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目次

得獎作品

宇宙間的每一件事都由元素構成,就連你也是。
 元素和你一樣,也有個性、態度、天賦、缺點,以及飽含意義的故事。                  

這是一本故事書,關於發現和發現者的故事、儀式和價值的故事、
開採和慶祝的故事、迷信和科學的故事。
這也是一本最棒的科學書寫,但絕非化學專業書,
它迷人且優美的文學類比,讓元素活了過來,擁有自己的個性。
元素就居住在我們的文化之中,這很理所當然,因為元素就是每樣東西的組成成分;但令人驚訝的是,我們很少注意到這個事實。會這樣是因為與在週期表中理所當然佔有一格位置不同,元素不會無緣無故就在我們的文化中佔有一席之地,所以人們常常對它們的存在視而不見。

它們在文化浪潮中崛起和墜落。有些元素隨處可見,像鐵或煤裡的碳;有些元素可能主要出現在經濟或政治領域,卻仍不為人所見,像是矽或鈽。

金很稀少,因此被認為非常珍貴,但它同時又是俗麗的象徵,因為它是自然界中少數以純元素形態存在的元素,所以赤裸裸地以黃澄澄的模樣出現在礦石中,而非以化合物的型態隱藏起來。金尚且如此,那是否每個元素都有自己的故事?

開採人的經驗,元素被發現的過程,它們如何被塑造和交易,想必都與元素被賦予文化意義脫不了關係。

作者本身是名化學家,同時也是元素愛好者。小時候在倫敦博物館第一次見到一張大週期表,每個原本應該填上英文縮寫和原子序號的空格,放著的竟是元素的真實物質。初次目睹各個元素的模樣讓他受到衝擊,自此瘋狂於元素的收集,在破壞電池、房屋、燈泡、錢幣、溫度計,也在到藥店、礦場、化學用品店蒐集元素的過程中,他逐漸瞭解了每個元素的秘密生活,它們與人類相遇的故事,以及在人類社會文化中被賦予的意義,或說它們的命運。

作者打破原本的週期表排列方式,以人類學家的身分重畫了週期元素表,選擇五個主題重組元素的關係,成為本書的主軸:權力、火、技藝、美感和土地。

帝國的崛起總是依賴於元素的佔有。羅馬帝國建立在青銅上;西班牙是金;英國是鐵和煤。二十世紀超級大國間的平衡則是由鈾和鈽建造的核武庫來維持的。在「權力」這章中,許多豐富元素都被用作人類施加控制的手段。

在「火」這一章中,作者討論了那些因為燃燒時放出的光或是侵蝕性行為,讓我們無法不正視它的存在的元素。無處不在的黃色街燈所發出的奇特光芒,讓許多作家無法忽視它,而把它當作一個城市萎靡不振的指標。這光,是鈉的獨特光芒。

任何一個元素所獲得的文化意義,都來自它的基本屬性。特別是被技工挑選為原始原料的元素格外明顯。經過幾世紀甚或幾千年的錘煉和繪圖、鑄造和打磨,許多金屬元素被賦予屬於它們自己的意義。「技藝」這章解釋了為什麽我們視鉛為墳墓、視錫為廉價,而將銀視為處女般的天真純潔。

人類操縱元素不僅因為其用途,也是因為它們外觀帶來的純粹喜悅。「美感」這章為我們展示許多元素的化合物以及它們的光芒,是如何讓我們的世界色彩繽紛。最後,在「土地」這一章,作者記載了到瑞典旅行,發現某些地點如何成為許多元素的標記;還有些地方僥倖地因為一個元素的發現,而以元素成為它的標記。

元素是不屬於實驗室的,而是和我們每一個人緊密相連。週期表的故事是段與元素一起旅行的紀錄,它們的故事就是我們的故事,它們的生命與我們的生命不可分割。

修.艾德賽─威廉斯(Huge Aldersey-William)
曾於劍橋大學修讀自然科學。著有數本探索科學、設計及建築的作品,並於維多利亞及艾伯特博物館和威康收藏館策展。與妻兒住在諾福克。

 

最棒的科學書寫。迷人且優美的文學類比,讓元素活了過來,擁有自己的個性。要是學校裡的化學課像這樣就好了。集合了豐富的迷人故事。
──麥特.雷德利(Matt Ridley)

寫給化學元素的一封情書。艾德賽─威廉斯知道許多好故事,他也知道如何把這些故事講好。
──《週日電訊報》

閱讀起來充滿樂趣。充滿了許多不太可能、未必為人知曉的軼事。
──《金融時報》

「元素很有趣」是修.艾德賽─威廉斯這本書的基本假設,他還真是對的。這本極富娛樂性質的書,網羅了跟化學元素有關的事實、神話和軼事。艾德賽─威廉斯哀嘆化學不再性感的這個事實;《週期表的故事》是他嘗試取回化學魅力的一個努力。
──《都市報》(Metro)

傑出、有趣、優美。一本發光的作品。
──《觀察家報》(Observer)

一本閃爍著聰慧光芒的作品,充滿文學掌故,藉由一個人的追尋串起。
──《每日電訊報》(Daily Telegraph)

從鋁到鋅的化學漫遊。充滿想像力又有趣。幾乎每一頁都有一個從未聽過的故事。
──《自然》(Nature)

歡鬧、刺激、充滿重要議題的氣味。
──《獨立報》(Independent)

如果你想要上一堂有趣的化學複習課程,我會推薦這本書。
───羅倫.拉威納(Lauren Laverne)

化學元素的歡快派對。
──BBC廣播電台4號台《今日秀》節目

 

前言
 就像字母和黃道十二宮一樣,元素週期表上的元素圖像似乎深植在我們的記憶中。我記得在學校老師書桌後的牆上,掛著的那張元素週期表,就像是在聖殿祭壇後方牆上的雕書般,它光滑發黃的聖約紙書,給予我多年的化學震撼和浸潤。那是一個即使我多年極少進入實驗室,卻怎麼也甩脫不掉的圖像。現在,我的牆上也掛著一幅。
    或者至少有一個版本,裡面有我熟悉的階梯式天際線,還有那些堆砌整齊的盒子,每一個裡面都是一個元素,還有這元素的符號和原子號,對應著它在元素表中的位置。然而,在我的這張表上,它們都不是原本就該在那兒的。原本該有特定元素的盒子,卻有一個完全不同的名字,一個與科學世界完全無關的名字。O這個符號不代表氧氣,而是奧菲斯神;Br也不是溴,而是藝術家布龍齊諾。因為某些原因,其他許多盒子都被1950年代電影人物佔據了。
 這個元素週期表是英國藝術家西蒙帕特森創作的版畫。帕特森對於用來組織我們這個世界的圖畫十分著迷。他的創作方式是,認可事物做為秩序象徵的重要性,但卻對這些事物的內容恣意玩弄。他最好的作品是倫敦的地下地圖,每條線路的每一站都以一位聖人、探險家和足球球員來命名。奇怪的事情就在交叉路口發生。
 他想與元素週期表玩遊戲,這一點也不奇怪。他對學生時期死記硬背的學習有著討厭的回憶。「以那樣的方式來教導元素當然比較方便,但我卻從未記住過。」西蒙這樣告訴我。不過他仍記得自己關於週期表的一些想法,在離開學校十年之後,他在這個表上做了一系列的改變,每個元素符號都有了虛假的關聯。Cr不是鉻,而是朱莉克里斯蒂(Julie Christie);Cu不是銅,而是托尼柯蒂斯(Tony Curtis)。這個神秘的系統也遭到了破壞:Ag,這個銀的符號,不是珍妮艾格特(Jenny Agutter)或阿嘉莎.克莉絲蒂(Agatha Christie),而當然是菲爾.西爾弗斯(Phil Silvers)。這個新的圖表有著明顯的玩笑邏輯:連續的鈹和硼(符號是Be和B)分別是柏格曼家中的英格麗(Ingrid)和英格瑪(Ingmar)。演員雷克斯(Rex Reason)和羅德里森(Rhodes Reason)兄弟兩人互相毗鄰,共同使用錸(Re)和鋨(Os)的符號。金.露華(Kim Novak)(Na;鈉)和葛麗絲.凱莉(Grace Kelly)(K;鉀)位於表上的同一列——兩者都在希區考克的蛇蠍美人上。但一般來說,並不存在著什麼系統,都是自己連接起來的。例如,當我看到由瑪麗居里發現並以她的祖國波蘭命名的放射性元素釙的符號Po,代表波蘭導演羅曼波蘭斯基時(Roman Polanski)時,我不禁被逗樂了。
 我現在很愛這個調皮的不敬,但是學齡期間的我想必會輕視這樣的無聊舉動。當西蒙在幻想著新的關聯時,我只不過是吸收了我認為該吸收的信息。我所瞭解的這些元素是所有物質的普遍和基本成分,沒有什麼東西不是由元素組成的。但是由俄國化學家德米特里.門得列夫(Dmitrii Mendeleev)分類出來的元素表,不僅是這些顯著部分的總和而已;將這些看似騷亂的元素,按照它們的原子序(原子核中的質子數量)排成一行一行,它們的化學關係一下子就出現了(其關係性是週期性的,由直行來表示)。門得列夫的週期表本身似乎就充滿了生命。對我來說,它是世界上最偉大和最不容置疑的系統。它解釋了如此多的現象,又是如此自然,就像它原本就一直在那一樣;它怎麼可能是現代科學才有的近期發明?(雖然我第一次看到它時,它還不滿一百年)。我承認它作為圖示的威力,但我也開始以我自己的方式,試探性地質疑它到底意味著什麼。這表格似乎以一種有趣的方式在輕看自己的內容。它冷酷無情的序列和相似性的邏輯,讓這些有著凌亂形體的元素本身顯得多餘。
 的確,我教室中的週期表沒有提供任何照片,告訴你每一個元素長得什麼樣子。只有倫敦科學博物館內龐大的週期表,才使我真正認識到這些密碼是有真實物質的。這個週期表有真正的樣本。在每一個熟悉的方格下方,有一個小小的玻璃泡,裡面放著閃閃發亮或是安靜的相應元素。我不知道那些樣本是不是都是真的,但我注意到博物館館長並沒有將許多稀有和放射性元素包括在內,所以應該可以假設其他樣本都是真的。在這裡,我們生動地看到了過去在學校學過的:氣體元素幾乎都位於週期表上方的列中;金屬元素則佔據了表格的中部和左側,較重的元素則排列在底端的列裡,它們大部分是灰色的,只有包括了銅、銀和金的那一行,提供了一些顏色;非金屬的元素在色彩和質感上比較混雜,它們主位在表格的右上方。
 正因如此,我必須開始自己的收藏。那並不容易。只有少數元素可以在自然中以純態被發現。大部分元素則通常是以化合物的形式被鎖在礦物或礦石之中。所以,我開始算計房子,好好利用幾世紀以來人們從礦石中提煉出來並賦予用途的東西。我打開壞掉的燈泡,將裡面的鎢絲剪斷,放入小玻璃瓶裡。從廚房的錫箔紙可以獲得鋁。車庫中的電線可以取得銅。我聽說有個外國硬幣是鎳做的(不是美國的五分錢硬幣,它的主要成分就我所知是銅),就把它切割成一塊一塊,對我來說這樣更有價值;這讓它更像元素。我發現我祖父小時候用作刻字裝飾的金葉子,我從抽屜裡拿出這些在黑暗中塵封了三十年的金葉子,讓它們重見天日,再次發光。
 這絕對是科學博物館的一大進步。我不僅可以近距離地觀察樣本,還可以親身觸摸它們,將它們拿在手上,感受它們的溫度──我融化一卷焊錫,在小小的陶瓷缸中燒鑄出一小塊明亮錫塊,它出奇地重。我用它敲敲玻璃,讓它震動發出聲音,感受一下它特有的音色。硫有櫻草花的顏色,還帶點閃耀的感覺,可以像砂糖一般被倒出或是以勺子舀出。對我來說,它的美麗不因它一點點刺鼻的味道而有所損害。我在園藝店裡買了一小罐用於溫室消毒的硫,它讓我記起了硫的味道。那乾燥帶點木頭味的氣息在我打字時,就在我的指尖上。對我而言,它並不像聖經上所說的如同地獄一樣,而是單純地喚起我童年做實驗時的一些疑問。
 其他元素需要更多功夫才能得到。鋅和碳可以從電池中取得,可以從做為其中一個電極套管上的鋅取得,至於碳則可以從電池芯中另一個電極的石墨棒上取得。水銀也是如此。水銀電池比較昂貴,多用於電子小工具上。當水銀電池的電力快用完的時候,用於發電的氧化汞就被還原為金屬汞。我用一個鋼鋸把電池兩端切掉,將裡面的泥狀物取出,放在一個燒瓶裡。然後將這燒瓶予以加熱,看著它從厚厚的有毒煙霧中發出閃光,一小滴一小滴地冷凝出來,成為一顆過動的銀珠,這樣把這金屬蒸餾出來。(為了健康的理由,這個實驗和水銀電池都被禁止了。)
 在那個天真無知的年代,從某些配藥的化學家那裡可以買到一些元素。我就是這樣得到碘的。我還從托特纳姆的小型化工供應商處買到一些其他的元素,那是早在限制買賣的禁令頒布之前,因為這些都是製作炸彈和毒藥的原始原料。雖然我的父母容許我沉浸在這樣的痴迷裡,也願意開車載我去到那裡,但這些經過七姊妹路到雷鳴般的鐵路拱門下破舊櫃檯的旅程,加上像香料市場般充滿希望的氣味,總是帶著神秘的感覺。
 就在我的桌子上,我取得了進展。我在一塊夾板上畫上網格,並把它掛在臥室的牆上。每當我得到一個元素,我就會把這個新樣本放入同一樣式的小瓶中,然後按位置將它們夾在網格上。我看出來了:從化學的角度看,純元素本身沒有什麼用處。那些有用的化學物質──會產生反應、爆炸或是形成美麗的顏色的──大多都是元素組合成的化合物,我將它們放在我做實驗用的浴室櫃子裡。元素令收藏家著迷,它們有開始,也有引人注目的序列,似乎也有結束。(我對美國和蘇聯科學家,為了想在一百零三個元素之外再增加其他元素,而產生的激烈冷戰,知道的不多,但我的腦中已經合成許多新的了)。做為一名收藏家,即使目標是何等地遙不可及,我還是希望能完成整個收藏,只不過這目標遠超過為收藏而收藏。我收集的是組合整個世界,甚至整個宇宙的建築模塊。我的收藏不需要蒐集郵票或是足球卡片所需的技巧,它的遊戲規則被另一個收藏家的收藏任意決定,或是更糟糕的,左右在生產這些東西的公司身上。最根本的是:元素是永恆的。它們從大爆炸之後就陸續存在至今,而且一直到人類滅絕、地球上所有生命甚至地球本身,都被膨脹的紅太陽吞噬了,它們還是會在那裡。
 這是我所選擇的世界系統──它和其他系統一樣完整。歷史、地理、物理定律、文學,每一個都根據它所發出的亮光包含一切。所有發生的事件都在歷史中,也在地理上有個位置,還可以被簡化到能量和物質的交互作用上。但從物質上來說,它們也是由元素組成的,不多也不少:東非大裂谷、金縷地、牛頓的稜鏡、蒙娜麗莎。沒有元素,一切都不可能存在。

目錄
前言

第一章:權力
埃爾多拉多:傳說中的黃金國/白金時代/出生卑微的貴金屬/赭色的污跡/元素交易者/在義大利燒炭黨之間/鈽謎/門得列夫的手提箱/液態鏡

第二章:火
硫磺的環球航行/尿液中的磷/青色的大海/無意義的人道主義者/文火/我們的鐳夫人/敵托邦散發的夜光/白馬酒館裡的雞尾酒/太陽的光芒

第三章:技藝
英格蘭的錫利群島/有關鉛陰暗灰白的真相/完美的倒影/全球資訊網/金與鋅/平庸化/成為藤壺/宇宙航太焊工協會/元素進行曲

第四章:美感
鎘的著色革命/美國──寂寞的鉻/蘇傑爾修道院長的大片藍寶石/傳承下來的粉末/血液中的彩虹/粉碎中的翡翠/氖的赤紅光/耶洗別的眼睛

第五章:土地
瑞典石/銪的大聯盟/奧爾燈/加多林和薩馬爾斯基,元素界的凡夫俗子/伊特比礦區

結語

★週日時報最佳銷售書
「非常吸引人,讓人屢屢驚訝到跳起來。」── 《週日時報》

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