元素，不僅僅是化學

元素，構成世界的質料，認識自然的起點

元素知多少

　　本書的封面封底是把各個元素依次列出來。所以我拿到本書，第一件事是翻到封底，看看第112、114、116號元素是怎麼寫的。

　　這是因為我前一段時間在找相關資料時發現，國內網站，包括化學學會等官方網站上，對元素週期表的更新資料非常少，大多數找到的資料還是多年以前的，只更新到105號左右。這讓我覺得很奇怪，為什麼元素週期表如此有名的東西，相關官方網站對它卻如此冷漠呢？

　　2012年2月19日是波蘭天文學家哥白尼“537歲”生日，國際純粹與應用化學聯合會選擇在這天宣佈，第112號元素正式以哥白尼的名字命名，相應的元素符號為Cn，中文名為（釒哥）。把偉大科學家的名字列入元素週期表，是向他們致敬的一種方式。96號元素的名字是鋦（Curium），是以居里夫婦的姓氏命名的，實際上98號及之後的元素正式名稱，均是以在偉大科學家的姓氏起名。科學普及範兒能做到這份上，也必須說，相關機構還是很是費力一些心力的。

　　114號（釒夫）、116號（釒立）元素的正式名稱則是在2012年5月30日被正式採納，中文名出來要更晚一些。但如此重大的事件，在中文網路裡竟然幾乎毫無動靜，這實在有點令人費解。（當然，國外原版科普圖書也有不少留白甚多，沒能及時更新。）不過這本《圖解化學元素》給我了一個驚喜，112、114、116號元素端端正正地印在了封底上，看來原版作者和中文譯者編輯都是下了一番功夫的。 　　

元素，不僅僅化學

　　本書的書名裡有“化學元素”幾個大字，前言開篇卻洋洋灑灑地寫5頁原子結構的物理知識，直到第6頁上才開始說化學鍵和化學反應。為什麼會這樣的呢？當然很多人會想到，化學結構也是以物理結構（質子、中子和電子）為基礎的，尤其是電子的量子行為，決定了物質的性質，包括化學性質。這也是為什麼近年來，諾貝爾化學獎變得越來越不“化學”，被科學界戲稱為“理科綜合獎”。但我想指出的是，我們習慣用的“化學元素”這個名詞，是出於歷史習慣，其實應該說是不嚴格的。

　　正如本書導讀“元素簡史”指出的，“元素”這個詞的產生，是古代哲學家在思考世間萬物是有什麼構成。古希臘哲學家認為是土、氣、火、水以不同的方式混合、轉化構成了各種物體（天體則是水晶一樣的第五種元素“以太”）；中國古代則以為構成世界的是金、木、水、火、土五種元素，它們也可以相互轉化、影響。由於這樣相似的想法，古代各民族都存在煉金術士，把各種物體混合燒製，期待煉出黃金或長生不老之藥。雖然鍊金術的目的是荒唐的，卻是化學研究的前身。

　　波義耳（他提出了氣體“波義耳定律”——密閉容器中恆溫的定量氣體，其壓強和體積成反比關係）在1661年出版的《懷疑派化學家》裡鼓勵人們質疑煉金術士那些似是而非的解釋，用科學方法解決“這個世界到底由何構成”這個難題，推動了化學分析法。他提出，元素是一些“最簡單、最原始、最純淨的粒子”。法國大革命前夕，拉瓦錫在《化學基礎論》裡提出，元素應當定義為不能夠被分解的物質。拉瓦錫使化學定量化，從而指出氧氣是一種元素，還把水分解成了氫和氧。就這樣，到1869年門捷列夫提出了元素週期表時，化學家們已經分離並確認了63種元素。

　　“元素週期表”這個詞有時候被冠以“化學”，就是因為在我們潛意識中，還沒能及時意識到所謂“化學元素”其實就是古代哲學家們孜孜以求的“元素”，也就是構成我們這個世界的基本成分。化學對於元素的研究，物理學家對原子結構的研究，最終破解了“這個世界到底由何構成”這個千古之謎。古人關於四元素或五行的猜測被證實是錯誤的，元素這個詞也早已拋棄了舊形式，獲得了新的科學涵義。所以，當嚴格說起“化學元素”應該直接以“元素”（element）代替了。而且“元素”這個詞本身已經精準地體現了其科學和哲學涵義，是對其本義的恢復和尊重。 　　

這個世界的驚人簡潔

　　現在已經正式命名的一百餘種元素，本書沒有按序號一一講來，而是按照“族”（即元素週期表的縱列）的順序進行講述，同族內的元素性質類似而漸變，易於讀者把握。而且這種安排，充分體現了本書作者在前言開篇引用的著名行星物理學家、科普作家卡爾•薩根的話——“現代物理學與化學將紛繁複雜的世界變得驚人的簡潔明瞭”。

　　確實，在很多人的觀念中，世界紛繁複雜，難以把握，人們才會產生了各種奇奇怪怪的觀念。現代科學直指本質，告訴我們周圍普通物質組成不過是質子、中子和電子三種粒子（還可以算上我們賴以觀察世界的光子，），它們直接的相互作用，形成了我們所見的大千世界。現代物理學和化學在原子分子層次上的工作，就是試圖理解這些相互作用。

　　對於每一種元素，作者根據其重要性和研究深入情況進行了或多或少的解釋，長的有幾頁（如鐵、氮、氧），短的只有幾行（如在週期表中被排擠到只能另起行的鑭系、錒系元素）。作者還把由人工核合成才得到超鈾元素也單列為一類，這是現代物理學“摻和”化學工作的典型代表。 　 　　 　　如果你求知之心尚在，期待了解我們周圍的大千世界，如果你覺得化學很難不近人情，那麼你應該試著讀一讀這本獨具特色的元素書，認識我們這個複雜到極致、又簡單到極致的大自然。

本文轉自松鼠老孫發表在豆瓣上的讀書筆記，原文連結：http://book.douban.com/review/7319886/

@松鼠老孫

孫正凡，天體物理學博士，科普作家、第六版《十萬個為什麼》編輯、知名科學傳播團體科學松鼠會會員。畢業於中國科技大學天體物理中心，研究方向為宇宙學。對科技史、人文歷史廣泛涉獵，近年來關注科學革命及其影響。已發表科普文章百餘篇，翻譯科普書十餘本，科普講座數十場。