元素周期表的故事

本文转自：解放日报

一说到元素周期表，大多数人都会想起高中时化学教室前面墙上挂着的表格，不对称的行行列列从老师的肩膀上冒出头来。那张表一般很大，1.8米×1.2米左右，看起来气势凛然却又恰如其分，昭示出它在化学里的重要地位。

一方面，元素周期表看起来整洁精练，简直是科学界的精湛工艺；另一方面，它又杂乱无章，到处都是长长的数字、莫名其妙的缩写，还有怎么看都像是电脑的错误提示，面对这样的东西，你很难不感到焦虑。而且，虽然元素周期表显然与其他学科有联系，例如生物和物理，可我们不清楚具体是什么联系。也许，对于许多学生而言，最强烈的挫败感在于，那些真正理解了元素周期表、弄明白了它的原理的人，居然能够从这么冷冰冰的呆板表格中解读出那么多的信息。色觉健全的人从颜色杂乱的点状图中看出来“7”或者“9”的时候，色盲感受到的一定也是相同的恼怒——关键的信息总是很狡猾，从不轻易自动现形。人们怀着复杂的心情，记住了这张表格，有迷恋，有喜爱，有遗憾，还有憎恨。

首先，我们来看最右边的第18列，这一组元素被称为高贵气体。“高贵”这个词儿古色古香，听起来很有趣，更像是个伦理学或哲学词语而不像是化学术语。事实上，“高贵气体”的说法可以追溯到西方哲学的起源地——古希腊。当时，希腊人留基伯和德谟克利特提出了“原子”的概念，后来他们的同胞柏拉图创造了“元素”一词（希腊文为stoicheia），作为不同的物质粒子的泛称。公元前400年左右，在导师苏格拉底去世后，柏拉图为了自己的安全离开了雅典，此后多年他一直四处流浪，撰写哲学著作。柏拉图当然不知道每种元素的确切化学名称，不过他要是知道的话，肯定会将周期表最东边的这些元素当作至爱，尤其是氦。

对于数学以外的事物，柏拉图提出了“理型论”，他认为所有事物都是某种理想事物的投影。比如说，所有的树都是一棵理想的树不完美的复制品，它们渴求理想树完美的“本树”。同样，也有鱼和“本鱼”，甚至杯子和“本杯”。柏拉图相信，这些理型不仅是个理论，而且真实存在，虽然只存在于人类知觉无法触及的天堂世界。所以，当科学家开始在我们的真实世界里用氦召唤出理型时，如果柏拉图能够亲眼看见，他一定会和其他人一样深受震撼。

1911年，一位荷兰—德国裔科学家用液氦冷却汞时发现，当温度低于-268.9℃时，该系统的电阻会完全消失，变成一种理想导体。有点儿像是把你的iPod冷却到零下几百摄氏度，然后你会发现，不管用多大音量放多长时间音乐，它的电池电量永远是满的，只要液氦一直让电路保持低温就行。1937年，俄罗斯与加拿大合作的一个小组用纯氦变了个更漂亮的魔术。当温度降低到-271.1℃时，氦会变成一种超流体，其黏度和流动阻力都是绝对的0——完美“本液体”。超流体氦无视重力，可以向上流动，翻越墙壁。当时，这样的发现让人瞠目结舌。科学家们经常假设摩擦力为0之类的情况，可这只是为了简化计算。就连柏拉图都想不到，真的会有人找到他提出的理型。

氦也是“本元素”的最佳范例——任何常态的化学手段都无法破坏它或是改变它。从公元前400年的希腊到公元1800年的欧洲，科学家们花了2200年时间，终于确认了元素到底是什么，因为大多数元素都太善变了。可见，元素也是让人探幽析微的一部真实的冒险故事。

（摘自《元素的盛宴》，[美]山姆·基恩著，杨蓓 阳曦译，天津科学技术出版社）