李清晨:化学元素传奇
撰文 | 李清晨
庄子曰:「吾生也有涯,而知也无涯。以有涯随无涯,殆已!已而为知者,殆而已矣!」这句话的意思是说,人生是有限的,而知识是无限的,以有限的一生去追求无限的知识,是注定会失败的。已经明白了这个道理却还要坚持去获取知识,则是失败中的失败。近代以来,人类世界的知识呈爆炸式的增长,所以我相信大部分受过一定程度教育的现代人,都会比古时的庄子等先贤更能体会「以有涯随无涯」将有多大困难。但人类哪里会因为害怕失败就停止探求新知呢?假设我们的远古祖先不曾好奇如何制造火焰,可能我们现在还茹毛饮血呢。
我也认为直到人类彻底灭绝整个文明世界完全消失,人类也不可能穷尽宇宙间所有的奥秘,任何一个时代的人都只能活在一个动态的历史进程当中,永远也不会出现一个全知全能的终极文明的社会形态。退一步说,即使人类已经完成拓展的知识版图,大部分人在有生之年也只能通过学习略知其一二。
所以,每个人也只能在力所能及地范围内构建自己的知识版图,我们昔日接受的义务教育,很多都是结论性质的,其实这些我们早已视为常识的知识,曾经是动态的,游移不定的,饱含争议的,它们的夯实过程从来都不是一帆风顺的。比如说《元素的盛宴》这本书,讲的就是元素周期表的形成过程以及部分元素是如何对人类世界的产生重大影响的传奇故事。
我曾经在 2019 年时做过一次题为《用科学进步的历史取代王侯将相的历史》的公开演讲,虽然大部分人好像是对王侯将相的历史更感兴趣,但如果王朝的更替并不伴随着文明进步和人类福祉的提升,那其实跟一群猴子新换了一个猴王有什么区别呢?在那些伴随着野蛮杀戮的历史里,哪怕是那些青史留名的将帅,也不过就是历史的奴隶罢了。《元素的盛宴》讲述的无疑也是人类科技进步的历史,在作者的叙述里,当然也有杀戮和城头王旗变幻,但这些只是元素传奇的背景和龙套罢了。经常有网友希望我推荐书单,其实我自己的公号里有相当一部分内容是严肃的书评,只不过认真读完一本书是需要花费一定精力的,所以这类内容注定不可能产出很高。简而言之,有些书是可以轻轻松松读下来的,比如我之前提及的《急诊科里的一千零一夜》,但有些书是需要用些气力才能「啃」下来的,《元素的盛宴》属于后者,甚至我在读的时候还需要多次停下来查阅元素周期表和相关医书。
我注意到这本书的营销文案里有相当一部分提及读它有利于中高考,这可太扯淡了,我们小镇做题家都很清楚,想在考试中拿到更高分数当然只有题海战术。就像你要成为一个优秀的心外科大夫主要得靠抱主任和院长大腿一样,怎么可能从《心外传奇》里获得帮助呢?我还是推荐高中学历以上的读者去读《元素的盛宴》,有余力的中学生当然也可以读,但不要抱着太功利的心态。
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也许我们可以观察到中学里的高材生会读这本《元素的盛宴》,但可千万不要以为差生读完这本书就能逆袭,他们很可能根本就读不下去,或者是即使读进去了,也获取了很多有趣的知识,但在考场上却无用武之地,倒容易无由来地生出一股不必要的傲气,反倒是瞧不起那些只会考试比自己成绩好的同学了。
这也正如读书并不能使人变聪明一样,读书多很可能是聪明带来的结果,正因为有些人有与生俱来的天赋,所以他才有足够的学习热情,在这一点上太多人倒置了因果。所以对那些从来就不喜欢读书的朋友而言,我的建议是,你就别为了变聪明去勉强自己看书了,有那时间还不如睡大觉呢。我隐约觉得中国人在科学领域严重缺乏原创性的贡献,原因之一就是那种深入骨髓的短视和功利思维,不是想着怎么有用就是琢磨怎么好吃。
所以,一本书能拓展自己的知识版图,能引发深入的思考,能满足阅读快感,这还不够么?
为什么是门捷列夫?
元素周期表的形成和完善并非一人之功,为什么只有门捷列夫收获了最显著的名声?在医学领域,基础理论会给医生带来必要的指导,但是再完美的理论也可能遭到临床实践的屠杀,元素周期表提供的是一个关于化学元素的理论框架,门捷列夫提出这一框架时,元素周期表上的很多位置还是空白,那么,如果新发现的元素与这个理论框架不符,不就说明门捷列夫提出的这个周期表是问题了么?
这样的挑战确实出现了,勒科克在科学期刊上公布自己发现了一种新元素「镓」,这是自 1869 年门捷列夫制成元素周期表以来,人们发现的第一种新元素。
门捷列夫仔细检查了勒科克公布的关于「镓」的数据,非常自信地指出,这个数据有问题,理由是,按照元素周期表的预测,「镓」的密度和质量都不符合。我们都听说过实践是检验真理的标准,勒科克通过实践发现的新元素的数据如果与元素周期表不符,那就没可能其实是元素周期表错了么?有位历史学家曾说,门捷列夫总是企图扭曲事物的本性,使之适合自己伟大的哲学框架。
但在「镓」的问题上,门捷列夫是对的,勒科克在门捷列夫提出质疑不久后收回了最初的数据,重新发表的实验结果与门捷列夫元素周期表的预测吻合。关心此事的人们非常震惊地发现,理论化学家居然比亲自发现新元素的化学家更了解「镓」这种元素的特性。隔壁老王要是比你更了解你孩子的特性,你想想你该是什么心情?我想勒科克最初遭到门捷列夫的质疑时就是那般心情。当然,在元素周期表的形成过程中,或者说在围绕着新元素发现引起的争议中,门捷列夫也不是每次都获胜了,但在历史化繁为简的过程中,人们选择性地只记住了门捷列夫成功的预测,赋予了他过高的历史评价。
《元素的盛宴》虽然稍微揭示了元素周期表形成过程中各方的历史贡献,恐怕也难以穷尽所有的细节,对于读者来说,也许我们只需要明白我们曾经学过的历史都是被抽象过的重述就足够了。
理性与世俗的碰撞
元素周期表体现了理性与世俗的碰撞,体现了人类想要了解宇宙的伟大抱负,这样的抱负不可避免地要与人类本身固有的缺点相互影响。我们能在现代文明社会里衣食无忧地活着,其实是个小概率事件,马尔萨斯曾预测人口增长若超过食物供应,就会导致人均食物减少,从而引发饥荒。
而这样悲惨的结局所以没有出现,部分地要拜弗里茨·哈伯所赐。我们知道空气中有 80%的成分是氮气,但它却难以被土壤直接吸收。弗里茨·哈伯通过化学手段合成了氨(nh3),这是所有化肥的鼻祖。所以,仅在第一次世界大战爆发之前,弗里茨·哈伯从马尔萨斯预测的饥荒中拯救的生灵就得有上百万之巨,而在今天全球人口已近80 亿大关,可以说这其中有一大半的人能够免于饥荒都与他的贡献有关。如果仅看这方面的贡献,弗里茨·哈伯绝对够得上圣人。但历史经常开玩笑,有些人的悲剧可能在于,他死晚了。哈伯不但是化肥的鼻祖,也是毒气战争的始祖。
哈伯的妻子为了阻止他制造毒气,不惜以军用手枪自杀明志,但哈伯第二天就离开家继续去研制毒气去了,他甚至都没有留下来安排妻子的葬礼!
是他发起了化学武器军备竞赛,数十万人因此受害,数百万人陷入恐惧中。
新政权统一了德国之后,哈伯因为犹太血统遭到了流放,1934 年,哈伯在去英国寻求庇护途中去世。随后的几年里,德国纳粹用他发明的毒气迫害了数百万犹太人,其中也包括哈伯的亲戚……从毒气的历史来看,哈伯又是彻头彻尾的魔鬼。人性是复杂的,圣人与魔鬼好像只有一线之隔。向使当初身便死,一生真伪复谁知?但复杂的又何止人性,有些元素带给人类世界的影响也常常是利弊难分喜忧参半的。
比如说,锂是第一种用于情绪稳定的药物,它能够调节大脑中一些影响情绪的化学物质的分泌。
20 世纪 50 年代,洛厄尔是美国最杰出的诗人,但他却深受躁狂抑郁的影响,以至于他狂饮放纵,婚姻多次破裂,医生使用锂盐让洛厄尔恢复了健康,但他的诗歌里却再也没有那份灵气了。
本书的作者认为,锂为洛厄尔提供了健康,却压制了艺术才华,使得一位疯狂的天才泯然众人矣。
读到这里,我不免要长舒一口气,幸亏我没有才华,所以如果我一旦遭遇相关疾病,我肯定毫不犹豫地选择健康,反正也没有什么才华可以失去。
英国哲学家伯特兰·罗素认为,思考所用的能量似乎有其化学根源,除了锂这个例子而外,碘的故事更能证明罗素的观点。而今碘对于人体智力发育的重要性人所共知,但食盐中强制加碘的政策迄今也才 100 年而已。
20 世纪初,西方国家发现,要想预防先天性缺陷和智力迟钝,政府能采取的最有效措施就是早饮食中加入碘,1922 年,瑞士率先执行,其他国家紧随其后……
但这一利国利民的政策在印度却遇到了阻力,印度民族主义者认为食盐加碘是西方的阴谋,他们怀疑碘盐会传播癌症、糖尿病和肺结核,在这一思潮的影响下,印度碘盐的消费量骤降 13%,先天性缺陷随之抬头。
各位一定会觉得这样的故事一定发生在很久以前吧?其实直到 2005 年,印度的一位首相还在为禁止无碘盐而努力。
由于相似的近代历史,我对印度的这段历史情绪复杂,一个族群一旦被民族主义绑架到反科学的程度,遭殃的怕是只有自己了。
一切源于化学?
罗素推断,人类丰富多彩的内心世界,人类所有光荣与大部分烦恼的源头,都完全来自化学。
他的推断很可能是对的,那么,我爱你,就很可能是一组化学反应催生的咒语,而这一咒语又很可能衍生更复杂的魔法,甚至还可能带来新的生命。
我们相互走近又分道扬镳,是不是也是无数元素追逐碰撞的结果?难道无常命运的背后,全是有形的元素在操控么?
这样的胡思乱想没用,但我觉得有趣。还是回到关于读书的话题,我们为什么要只为了有用才读书呢?鲁迅在 1924 年的一次演讲中提到:
但所谓天才,就是天纵其才,大部分人是没机会当的,但为这样的天才提供合适的环境,做一个热爱科学传播科学的普通人还是容易的,我们做不了光彩夺目的奇花异果,还做不了培植它们的泥土么?《元素的盛宴》或者能在一个机缘巧合的情景之下启发了一位热爱科学的天才少年从此走上科研之路,那么这本书也可以算作培育过这位天才的土壤吧。想到这里就觉得出版社引进这本《元素的盛宴》是一件很了不起的事了,甚至连带写了这篇评论的我,还有读到上述文字的读者诸君,都跟着发光了呢。
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