走進門得列夫的夢：從煉金術到科學

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猶記得某天高中放學，我像往常般回到寄宿的大伯家，心裡打著如意算盤：今天一定要拋開課本，全力猛讀藏在房裡的金庸小說！可沒想到，家門竟然因為長輩全部外出而緊鎖。在那個沒有手機和網路的時代，身邊打發時間的玩意兒都沒有！

站在門口的我心急如焚。打開書包，只有死氣沉沉的教科書。既然進不了家門，不然就來背元素週期表吧！既能消磨時間，又能在學校吹噓，真是一舉兩得。於是，我在院子裡來回踱步，默念那些熟悉又陌生的化學符號：氫（H）、氦（He）、鋰（Li）、鈹（Be）、硼（B）。不曉得過多久，當伯母回到家時，我已把前36個元素倒背如流。此後，化學成為我擅長的學科之一，那時理解到元素週期表不僅是個擺滿符號和數字的表格，而且蘊涵整個宇宙的「化學密碼」。每個元素都依照原子序，坐落在指定的行列中，彷彿嚴肅又神秘的大家族。

這張神奇的元素週期表是如何誕生？大家可能知道是由門得列夫（Dmitriy Mendeleyev）發明，但在此之前，其實已凝聚了2000年的科學智慧，像是一個歷史麻辣鍋，從古希臘加料熬到現代。

2000年來，人類如何探究世界本質

英國作家史查森（Paul Strathern）在《門得列夫的夢：從四元素、煉金術到週期表，跨越2500年的化學與人類思想演進的故事》（Mendeleyev’s Dream: The Quest for the Elements）裡帶我們穿越時空，展演了思想的演進：從古希臘哲學家如何追尋萬物本質，再到門得列夫怎麼靠一場夢，構思出元素週期表的雛形；並且讓化學這門學問，從煉金術的神秘煙霧中走向系統化的科學。

史查森的文筆輕鬆幽默，讓那些原本令人望而生畏的化學理論成為充滿傳奇的冒險之旅。本書並非傳統的科學家傳記，而是化學世界的全景秀。無論是煉金術或現代科學，書裡無數的科學家如何反覆試錯，才推進化學的理論基礎。

在書裡，我們會看到古代的煉金術士，滿懷希望地不停實驗，只為了找出傳說中能把鉛（Pb）變成黃金的神奇配方；還有門得列夫如何在夢中構思週期表，這個大膽的想法最終改變化學的研究方式——就是我們今天熟悉的元素週期表。我們終會發現，這些科學家不僅思考理性，他們對於揭開自然世界的終極謎團，也有滿腔熱血與理想。

關於化學起源，古希臘的泰利斯（Thales of Miletus）是個關鍵人物。他最著名的理論是「水是萬物的本源」（water is the arche），這在當時是具顛覆性的觀點。他的想法是，世界上的一切：無論固態、液態還是氣態，都可以追溯到水這個基本元素。雖然現代科學早就把這個理論拋到九霄雲外，但在當時，泰利斯的這番哲思無疑是對自然的重大突破。

隨後，古希臘的恩培多克利斯（Empedocles）提出「四元素學說」，把萬物的本源從「單一元素」升級成「火、空氣、水、土」四大基本元素。他認為，這四個元素依照不同的比例混合能創造出我們看到的所有物質。這個多元素理論，比泰利斯的單元素學說靈活，也為後來的哲學家和煉金術士提供了新思路。

從煉金術裡提煉出現代化學

本書也不乏有歷史脈絡的小知識，例如埃及的屍體防腐技術「科梅亞」（khemeia），正是「煉金術」（alchemy）一詞的由來。而煉金術也催化了早期科學的萌芽，許多天才（包括大名鼎鼎的牛頓），都曾試圖尋找如何把普通的物質轉變成黃金，或長生不老的秘方。這些心力在之後雖然被證實為緣木求魚，但過程中也激發了無數科學家的好奇心，促使他們探索物質如何相互作用，為現代化學鋪平了道路。

對於煉金術的著迷，持續到17世紀，德國藥劑師布蘭德（Hennig Brand）做了一件瘋狂之事：他從大量尿液中，蒸餾出磷（P）。這也讓他成為少數幾位在煉金術時代、發現新元素的「煉金術師」。接下來陸續的發展，19世紀中葉，科學家們已經找到60多種元素，但如何替這些元素排列組合，卻還是待解之謎。

1869年2月，某個大雪紛飛的早晨，有位頭髮亂糟糟、個子矮小的化學家，門得列夫，原本準備從俄羅斯聖彼得堡前去320多公里外，對酪農發表演說。但當他在餐桌前翻閱行程時，一個靈感閃過。他一時激動，忘了乳酪，也錯過火車，只埋首於創造。熱愛撲克牌接龍遊戲的他，把當時已知的多種元素做成牌卡，像玩遊戲一樣反覆嘗試，想從中找出規律排列它們。經過無數次的「紙牌排隊」失敗後，他累得筋疲力盡，倒頭大睡。然而，就在夢裡，門得列夫的難題找到了答案，他夢見那些化學性質相似的元素整齊排列，再依照原子量大小排成行。一醒來，他馬上記下夢中的「啟示」，兩星期後就發表了他的「元素週期表」。門得列夫不僅注意到元素的原子量規律，還神準地預測了幾個當時還沒發現的元素，例如鎵（Ga）和鍺（Ge）。這是第一次，人類終於有了一張理解宇宙組成的「化學接龍」！

《門得列夫之夢》讓化學變得既有趣又有魅力，閱讀完之後，會發現化學不再只是枯燥的元素符號和公式。我們可以看到科學知識的演進、偉大發現的背後也充滿曲折的插曲。更重要的是，這本書讓我們感受到科學的溫度和人性的光輝。畢竟，科學不僅僅是冷冰冰的知識和公式，它是無數夢想、努力和智慧的結晶。


【欲閱讀全文或更豐富內容，請參閱〈科學人知識庫〉2024年第272期10月號】