元素：普里莫·萊維的《元素周期表》注

在我們呼吸的空氣里有所謂惰性氣體。它們有奇怪的希臘名字，博學的字源，意指“新”“隱”“怠惰”“奇異”。它們真的是很遲鈍，對現狀極為滿意。它們不參加任何化學反應，不與任何元素結合，因此幾世紀都沒被發(fā)現。直到1962年，一個努力的化學家，絞盡腦汁，成功地迫使“奇異”（氙氣）和最強悍的氟結合。由于這功夫非常了不起，他因而得了諾貝爾獎……

鈉是一種退化的金屬。它的金屬意義是化學方面的，不是一般語言指的金屬。它既不硬也不韌；它軟得像蠟，它不光不亮。除非你拼了命照顧它，不然它立刻和空氣作用，使表面蓋上一層丑陋的外殼；它和水反應更快，它浮在（一種會浮的金屬?。┧嫣?，放出氫氣……

我稱了一克的糖放到白金坩堝（大寶貝）里，在火上加熱。先是一陣來自焦糖的家庭氣味和孩子氣味，但接著火焰變成藍灰色，氣味也不一樣，是金屬的、無機的（事實上，是反有機的）氣味——?一個化學家沒有嗅覺就麻煩了。至此，不太可能弄錯了：過濾它，酸化它，用啟普發(fā)生器產生硫化氫通過溶液。我們得到黃色的硫化砷沉淀。一句話，這里面有很毒的砷，故事中米特拉達梯注和包法利夫人服食的那個砷。

普里莫·萊維，《元素周期表》（1975）

但其實化學只是偶爾才關注元素的性質，分子科學即便做不到無視大多數元素，也可以忽略其中的許多。只有在化學中極其靠近物理學的那一部分領域中，元素周期表的作用才真正顯現出來，這時我們就必須拿出代數和余弦來解釋為何各種元素的原子能夠組成稱作分子的特定結合體。周期表是19世紀一項美妙而深刻的發(fā)現，但在物理學家于20世紀創(chuàng)造量子力學之前，周期表也只能被當成一種神奇的密碼，一種寫著經驗法則的小抄，提醒人們元素是分成一族一族的，同族元素有著相似的癖性。

我大概太過迅速地省略掉了元素周期表。我至少還應該再交代一下歷史才對。

傳統(tǒng)的化學史會講，化學就是人們?yōu)槔斫馕镔|進行的探索，去追問事物到底由何構成。這就將化學與古希臘哲學聯系在了一起，其中就包括公元前5和前4世紀之間，留基伯和他的學生德謨克利特提出的原子構成物質的理論。化學史的這種講述從恩培多克勒四元素說（土、氣、火、水）開始，講到柏拉圖將元素理論與原子論相結合（如圖1），小心翼翼地繞過中世紀煉金術士煉化物質的迷夢，謹小慎微地落到18世紀的燃素說上。然后，我們會看到1661年羅伯特·玻意耳重新定義了元素的概念（其實也未必能全然算作“重新定義”），看到老古董的四元素說在新發(fā)現的“不可分物質”前轟然崩塌；看到安托萬·拉瓦錫摧毀了燃素說并用氧氣取而代之，之后又于1794年在斷頭臺上掉了腦袋。約翰·道耳頓在1800年提出了現代的原子理論，在這個世紀中元素的列表急劇擴張，接下來就由德米特里·門捷列夫將它們組織成雙子座大廈形的元素周期表。鈾之前空缺的部分又被逐步填滿（鈾元素本身在1789年就已經被發(fā)現了），隨后沃爾夫岡·泡利及其他量子物理學家在1920年代解釋了為何周期表呈現這種形狀。

那么這項任務也就到此為止了。按照科學作家約翰·霍根在《科學的終結》中所寫的，一旦蓋上了量子力學的認證戳，就意味著化學也走到了盡頭。最近又有幾本關于未來科學的書暗示，化學這門學科正在從兩端被侵蝕，它自己卻很醒目地在學科變化中缺席了。從最基礎的一側看，化學正在朝物理學演變（包括龐大卻一直被忽視的凝聚態(tài)物理這個分支，它研究的正是有形物質的行為）。從較復雜的一側看，它又變成了生物學，生物學家正在擴大自己的地盤，研究細胞的分子機理。

但是，這些學術領域爭奪地盤的戰(zhàn)爭，其背后的事實要有趣得多。有個奇怪的現象值得注意：很多科學史都是由物理學家撰寫的，他們傾向于將科學講述成一系列提出問題、回答問題的過程。而工程師講的故事可能會更有啟發(fā)。憑借工程師的直覺，他們可能更傾向于問我們有可能造出什么。一部分原始化學家希望形而下地或形而上地切分物質，其他的化學家則更熱衷于對物質進行重組。正因如此，分子科學的目標既是創(chuàng)造性的又是分析性的。在歷史上的不同時期，分子科學曾經分別關注過制造陶器、染料和顏料、塑料及其他合成材料、藥物、防護涂層、電子元件以及細菌大小的機器。諾貝爾化學獎得主羅阿爾德·霍夫曼曾說：“化學家何以要接受別人對‘發(fā)現’的定義，這真是非常奇怪。”他繼續(xù)講道：

化學是關于分子及其變形的科學。有的分子本來就在那里，只是等著我們去認識而已……但還有更多其他的分子只是我們化學家在實驗室里造出來的……［化學的］核心就是造出來的分子，無論是通過自然過程還是通過人工手段制造。

有些大學將化學系藏在了“分子科學”這樣的名號之下，他們的想法可能是對的，因為這樣其實是溫和地將周期表這個重擔丟掉，把化學家解放出來，投入到合成的世界中。這里不再是柏拉圖的王國，在這里，人們設計、制造分子就是為了去做點什么，比如去治愈病毒感染、儲存信息、固定橋梁。

普里莫·萊維是一位工業(yè)化學家，他正是工作在這個合成的世界。他對這套分子科學感到一絲歉疚：他稱這種科學為“‘低級的’化學，簡直像烹飪”。但“低級”化學的威力可不容小覷。它每年撬動數十億美金的流動，它能給患病的人帶來健康，能給健康的人帶來疾病。漢堡和德累斯頓曾因低級的化學而化為焦土，今天在西方，人們對化學戰(zhàn)爭和生化戰(zhàn)爭的恐懼比對核武器更甚。很多人以為核彈純粹是物理學的產物，可是寫下E=mc2并不能毀滅廣島，只有用鈾的化合物進行同位素分離才可以。在《萬有引力之虹》中，托馬斯·品欽清楚地知道科學的真正威力何在：他小說中二戰(zhàn)以后的反派并不是原子彈，而是一種新型塑料，一種稱作“G型仿聚合物”的“芳族雜環(huán)高分子”，由歐洲化工巨頭，包括法本注、汽巴注、嘉基注、殼牌石油注和帝國化工注合謀制造。這告訴我們的信息是，“實物”勝于 理論。注

這是否意味著分子科學是壞的呢？當然不是。這只不過說明，分子科學充滿了可能性：有精彩的可能，創(chuàng)新的可能，也有低劣的可能，噩夢的可能。有通俗而常用的事物，有奇特而少見的事物，還有人們難以理解的事物。在未來，分子科學或許能夠幫助人們長出一只新的肝臟。在過去，拉斐爾、魯本斯、雷諾阿用分子作畫。而生命的本原，更是分子譜寫的一曲頌歌。