但想想,好歹把人家的序及最後的致謝文看完吧! 結果一看下去,真叫天雷勾動地火,欲罷不能,加附註共372頁的書在3天內一口氣讀完。
怎麼說才好? 很讚的一本科普書,據說作者未滿30歲,真的是英雄出少年。 推!推!推! 推給跟我一樣怕化學的人看。
書中除了介紹元素如何被發現的,也簡介它們的功用、性質,其中穿插了從19世紀到20世紀末一堆科學怪人的事蹟、八卦及恩怨情仇,同時對於一次世界、二次世界大戰間發展的武器,特別是化武、核武有很詳盡的說明,令我們大開眼界。
哦! 對了! 我很少看小說,除非那本小說有事實為本,所以閱讀的書,對很多人來說都屬硬書類,但我相信,好看的書應該來自事實,或者以事實為本的故事書,天馬行空的奇幻言情小說,浪費時間,也無助於我們大腦的運動。
說來奇怪,被我說好看的書,在台灣最終都賣的不錯,可見英雄所見略同。
D 聽我說好看,昨天叫書商送書,今早告訴我,他看到半夜無法停下來上床睡覺,約莫今天晚上就看的完,到時再與我討論。
接下來是書中一些比較重要事件節錄,讓想看這本書的人有個概念在心中。
在室溫下,只有「汞、溴」這二種元素是液體狀。
希臘人「Democritus」(BC460 ~ BC370)及「Leucippus」(是Democritus的老師),這二人提出了「原子論」,認為每一種事物都是由原子所組成的。
Democritus的原子論是受著「水氣蒸」發以及「香味」傳遞等感性直觀而依賴哲學思維推測出來的,通過感官的參與,即經驗,直接推測了原子論的可能,並由原子論進一步影響認識論等。
德謨克利特分了祖上的家產後,拿這筆錢,漫遊了希臘各地,度過地中海,到達了埃及,往南一直到達衣索比亞,到達紅海,到達巴比倫平原,往東到達印度,還在波斯結識了眾多星相家。
Democritus認為萬物的本源是原子與虛空,原子是一種最後的不可分的物質微粒,宇宙的一切事物都是由在虛空中運動著的原子構成。虛空是絕對的空無,原子叫做存在,虛空叫做非存在,但非存在不等於不存在,只是相對於由充實的原子而言,虛空是沒有充實性的。世界是由原子在虛空的漩渦運動中產生的。宇宙中有無數個世界在不斷的生成與滅亡。人所存在的世界,無非是其中正在變化的一個。所以他聲稱:人是一個小宇宙。
我註:只要看上面這段原子論,你就會明白,他受佛學的影響很大。我之所以特別標出這一段,就是因為我想知道倒底是東方還是西方先想出原子論的? 公元前500年那段春秋戰國時期,諸子百家大鳴大放的日子,果然東西方連成一片,科學突破只剩下差一點點,好可惜! 差一點點就差了2000年,唉!
但我相信,這些學者的學問應該透過某種方式流傳了下來,否則絕無可能有文藝復興運動及後來宛如光速的科學發展。
原子 |
原子中有原子核,由「質子」與「中子」組成,他們的體積都遠大於電子 ,佔原子總質量的99%。 原子序是由原子核中帶正電的「質子」數目來決定,也就是原子增加或減少一個質子,就一定會變成另一個不同的「元素」。 而同一種元素的原子核中可能擁有不同數目的中子,同一原子序但中子數目不同時,叫「同位素」,例如鉛112和鉛124。
原子核也是有殼層的,質子與中子會把核中的殼層填滿,這樣才能帶來穩定,所以原子核以「球體形」為理想,梅爾夫人的魔術模型數字為「2、8、20、28、50、82」,介於 2 個魔數之間的元素,會形成橢圓形原子核,而這種失衡的原子核,無法像電子殼層一樣,從其它原子那兒偷質子或中子來平衡(質子與中子包在原子核中,不會偷跑),所以原子核奇形怪狀的原子,幾乎無法形成,就算形成了,也會馬上崩解掉。------這件事是1948年「Maria Goeppert」(德國人,1930年嫁與美國教授 Joseph Mayer)發現的。
我註:2、6 、10(加起來18)、32,這是佛教語中的二元性、欲界六天、加上人間地獄就是10;而色界共18天;32是轉輪王(帝釋的三十二名輔臣)-----------這些數字對我來說,太熟了,而且從來不知道這些數字是如何湊出來的? 難不成與原子的結構有關?
現代的半導體工業於1945年起源於紐澤西州的「貝爾實驗室」,其中一位工程師「William Shockley」一直想作出一種小巧的「矽放大器」來取代當時大型電腦中的「真空管」,他手下二個部下「John Bardeen」和「Walter Brattain」去作,1947年12月,這二人利用「鍺」打造出世界第一個固態(非真空)放大器,稱為「電晶體」,但「鍺」優良的導電性,會產生多餘的「熱」,使得「鍺」作成的電晶體容易因為高熱而熄火,再加上「矽」的價格比泥土便宜,科學家就用「矽」取代「鍺」。-----1956年「William Shockley」、「John Bardeen」和「Walter Brattain」共同獲得諾貝爾物理獎。
1958年德州儀器工程師「Jack Kilby」將在電路版上用人工銲接的「矽晶體」,改為從一整塊半導材料上,雕刻出所有的元件(所有的電阻、電晶體、電容等),他稱之為「積體電路」(Integrated circuit),這種製作電晶體的方式,讓工程師得以將「蝕刻流程」自動化,以作出真正的「顯微電晶體」(電腦晶片)。------2000年「Jack Kilby」因發明「積體電路」獲得諾貝爾獎。
對了! 我忘了提到二氧化矽這個地球上最普遍的礦物質,它是砂與玻璃的主要成份,會引發「肺塵病」 。 居住在活火山附近的人,最大的危險就是威力強大的火山會把二氧化矽(SIO2)磨得粉砕,噴到大氣中,這些粉末進到人體肺囊中,會讓我們的肺部以為是在處理二氣化碳(CO2),可以照吸不誤,結果就是致命。
本生燈的發明者「Robert Bunsen」是個德國化學家,就是他為了實驗用,改良瓦斯燈為「本生燈」。他的最愛是砷(古羅馬刺客常把它塗在無花果上下毒),特別是二甲砷基(cacody1),這東西讓他產生幻覺,瞬間手腳刺痛,甚至暈眩、麻木,連舌頭上也蒙上一層黑色。 就因為這個緣故,所以他很快的研發出至今仍然最有效的砷解毒劑「水合氧化鐵」(iron oxide hydrate),一種與鐵鏽有關的化合物,能鉗住血液中的砷,把它拖出來。
本生也研究火山與間歇泉,就是他發現間歇泉如何儲壓與爆發的(在1800年代中期);他於1850年代回到海德堡大學化學系(Heidelberg),很快就發明光譜,用光來研究元素,原理很簡單,週期表上的每一種元素被加熱時,都能產生銳利、狹窄的彩色色線,你把們系統化分類後,就能讓科學家在碰到奇怪化合物時,不用煮沸,也不需酸解離,就能利用加熱出現的光譜,來判斷他們擁有那些元素成分在內。
門德列夫是本生的學生,生於西伯利亞,1860年他返回聖彼得堡(Sankt-Peterburg)任教,於1869年提出舉世聞名的「週期表」。他用「梵文」的「在此之下」(eka)來描述週期表中當時尚未知的元素,例如矽下方一位的元素為「eka-silicon」等。(我註:用梵文表示他懂梵語,佛經中有很多原子論概念,那麼梵文古典中倒底寫了些什麼? 門德列夫是預測未知元素,還是他早就知道下一個元素是什麼? 週期表是他提出的,還是抄自梵文經典的?)
出生於法國干邑區造酒世家的「Paul Emile Francois Lecoq de Boisbaudran」,精通本生的「光譜學」,1875年他在某種礦物中看到從未見過的「色線」,就知道自己發現了一種新元素,他命名為「galllium」(鎵),這種元素在攝氏二十九度下的室溫中是「固態」,超過就會熔化成粒狀、濃稠的偽水銀,不會燙手。 因為鎵的外觀很像「鋁」,且容易塑形,所以魔術師常用它作成湯匙狀,用掌心體溫將它變彎曲,在舞台上作「超能力」的表演。
中國瓷器於十三世紀末由馬可波羅從中國帶回歐洲後,就變成上流社會皇室的最愛。 波蘭瓷器能人「Ehrenfried Walter Von Tschirnhaus 」於18世紀初年,發明一座特製烤爐,可以將溫度燒到攝氏1600度以上,讓他可以熔化從中國帶回來的瓷器,用逆向工程法進行分析,發現中國瓷器的祕密成份是高嶺土(矽酸鹽礦物),及一種在高溫下會變成玻璃的長石岩(鋁網矽酸鹽礦物),而且製造瓷器的過程中,必需同時燒烤瓷釉和黏土,才能讓瓷器同時擁有透明與堅硬二種性質。
就是這個發現,讓出產長石岩瑞典小鎮「Yetterby」小島的長石礦場於1780年開工開採,而這座長石岩礦場出產的原石經過處理後,居然能製造出奇特的色素和彩釉,而這些色素就是「鑭系元素」的證明。
「鑭系元素」因為電子埋藏的很深,所以老是彼此黏成一團,光譜學碰上他們也沒有辦法,因為就算偵測出數十條新的色線,也不知道是多少元素製造出來的;而「鑭系元素」礦在「Yetterby」小島如此豐富的原因是金屬原子,特別是「鑭系元素」喜歡混在一起活動,隨著地層中火山熔岩的攪拌不斷的翻騰,就黏成一大團,再加上斯堪地那維亞半島近斷層線,地殼版塊運動就把富含「鑭系元素」的岩礦從地底翻攪出來,由火山口噴出,而冰河的流動,把地表刮除,這種「鑭系元素」岩礦就完全裸露出來,很容易被開採到了。
我註:這也解釋了中國自宋以來對於瓷釉發展的歷史。中國的稀土存量是佔世界三成,而稀土的主成分中,「鑭系元素」是要角。 而蒙古高原本就是熔岩高原風化而成,「鑭系元素」豐富一點也不意外,這種對岩礦的豐富化學知識,該是五代十國長期混戰後,帶到南北宋,而造就了江西景德鎮的瓷城之名。
加註:古代遊牧民族對於「石頭」特別鍾情,是否就是這些具有特殊化學元素的礦石,讓他們擁有某些別人沒有的特權或能力,所以石頭才會在各草原民族之間被如此尊崇?
1950年代中期,好幾位天文學家都發覺,「星體」本身就是天空裡的火神。 1957年,「Geoffrey Burbidge and Margaret Burbidge」、「William Fowler」、「Fred Hoyle」四名科學家於1957年合作發表一篇關於「恆星核合成理論」(stellar nucleosynthesis),他們認為宇宙最初是一團原始的氫元素,中間夾雜少許的「氦」與「鋰」,但到最後,氫會聚集成星體,而星體內部強大的重力會開始將氫融合成「氦」,這過程所釋放出來的熱能,能讓天空中每一個星球都燃燒起來。
等到全部的氫都燒完之後,所有的物質開始顫動,星體開始變形(這個過程會讓恆星變成紅矮星),由於迫切需要保持高溫,缺乏氫氣的星體開始燃燒並融合核心裡的「氦」,很快的大量的「鋰、硼、鈹、碳」就會堆積在星體內部(只有內部),等到「氦」用光,有些小星體會「死去」製造出一堆熔融的「碳」,稱為「白矮星」(white dwarf), 較重的星體則繼續爭扎,把碳壓碎,多形成六種元素,直到鎂出現,此時又會有一些星體死去,接下來最大、熱的星體(內部溫度可以高達攝氏28億度),連上述六種元素也一併燃燒,直到「鐵」出現,因為把任何元素融合成鐵的26個質子是非常耗能的,所以到此為止,星體已經無法再供應能源作原子融合,「鐵」是星體臨終前的絕響。
燃燒到鐵核的星體,在臨死前會出現末世的死亡顫動,燃燒殆盡的星體,會因為自身強大的重力,產生內爆,幾秒之內坍塌數千哩遠(因為維持體積膨脹的熱氣不見了),在核心內,它們甚至會把「正子」與「電子」撞在一起,形成「中子」,直到除了中子外,幾乎什麼也不剩。 接下來這種內爆的反作用力又會讓它們向外爆炸,變成一顆超新星,亮度可以延展宇宙數百萬哩之遠,亮度超過數十億顆恆星,璀璨數月之久(死亡的美麗)。
1910年軍方化學家已經研發出以「溴」為主的催淚彈,1914年第一次世界大戰爆發後,法軍馬上朝行進中的德軍扔擲「溴彈」,但因扔在一個多風的平原上,毒氣很快被吹散,根本沒有功效。
這個刺激了德國開始發展自己的化武,其中最關鍵的人物叫「Fritz Haber」(猶太人),他想到的是空氣中含量最大的「氮」(80%),這種氣體對植物的重要性,如同維生素C之於人類一樣,但是很難滲入土壤中來補充土中流失的養分。 「Fritz Haber」將「氮」加熱到數百度後,注入一些「氫氣」,再把壓力調高到正常大氣壓的數百倍,然後加上一點「鋨」作為催化劑,於是20世紀初年最重要的工業肥料「氨肥」(NH3)誕生了,但「Fritz Haber」真正目的不是要製造拯救饑饉,生產糧食的化肥,而是想幫德國製造出類如1995年「Timothy McVeigh」把美國奧克拉荷馬市聯邦大樓轟出一個大洞的那種「肥料蒸餾炸彈」。
因為「溴彈」不成功,「Fritz Haber」改而使用溴的表親元素「氯」,這種氣體為讓受害者皮膚發黃、發綠,甚至發黑,還會用白內障遮住他們的眼睛,受害人事實上是淹死,被他們肺部的積水淹死的,歷史上令人永難忘懷的殘酷「氯氣戰」開始,其中以「芥子氣」(Mustard gas,學名二氯二乙硫醚)最具殺傷力。
「芥子氣」是一種揮發性液體毒劑,屬化學武器中的糜爛性毒劑,中毒後無特效藥可解其毒。芥子氣主要通過皮膚或呼吸道侵入肌體,潛伏期2-12小時。它直接損傷組織細胞,對皮膚、粘膜具有糜爛刺激作用:皮膚燒傷,出現紅腫、水皰、潰爛;呼吸道粘膜發炎壞死,出現劇烈咳嗽和濃痰,甚至阻礙呼吸;眼睛出現眼結膜炎,導致紅腫甚至失明;對造血器官也有損傷;多伴有繼發感染。攝入芥子氣會引起嘔吐和腹瀉。有人認為芥子氣還會導致人體發生癌病變。正常氣候條件下,僅0.2毫克每升的濃度就可使人受到毒害,大約有1%的死亡率。由於在戰史上使用量、普遍性和殺傷最大,因此被稱作「毒劑之王」。
「Fritz Haber」還創造出一條醜陋的生物定律「Harber's Rule」,將毒氣濃度、接觸時間與死亡率之間的關係加以量化。 他的妻子「Clara Immerwahr」被他的毒氣計畫嚇壞了,和「Fritz Haber」不斷的發生衝突,最終她舉槍自盡,但仍無法讓「Fritz Haber」從毒氣戰爭中醒來。
1919年,「Fritz Haber」因為研發氨肥而嬴得1918年的諾貝爾化學獎,但一年後,他被起訴為「國際戰犯」,罪名是參預領導化學戰。
「Fritz Haber」在一次大戰(1914~1918)前就研發出一種殺蟲劑「氫氰酸A」(Zyklon A, 中文名字為齊克隆A),而一家德國化學公司在戰後,將他的配方稍加修改,製造出高效率的第二代毒氣「氫氰酸B」(齊克隆B),幾年後,納粹帝國用這個毒氣屠殺數百萬名猶太人,包括「Fritz Haber」的眾親友, 而他自己本身則在1934年前往英國尋求庇護途中去世。(二次世界大戰:1939~1945)。
一次大戰期間,除了毒氣外,德國最令人害怕的武器是「Big Bertha」,是一組超重長程火炮,重創了法國及比利時士兵心理。第一尊「Big Bertha」大砲有34噸重,必需用零件狀態分裝運送到發射地點後,再由200名技工花六小時來組裝完成後,才能在數秒內,將直徑16吋(約40公分),重達一噸(1000公斤)的砲彈射到九哩外(約14公里)。 缺點是發射這種砲彈需要數百磅火藥,產生的極高熱能,將20呎長(約6公尺)的鋼砲管都烤焦,最後扭曲變形,所以經過幾天慘烈射擊後,「Big Bertha」把自己給射死了。
德國克魯伯兵工廠(krupp), 發現「鉬」這種金屬可以承受極高溫(它的熔點為攝氏2621度),為鋼材加入能黏合鐵原子的鉬,可預防鐵原子到處亂滑,讓鋼材比較不容易斷裂。 但德國本身缺乏鉬元素,一次世界大戰時(1914~1918) 唯一已知的貨源位於美國科羅拉多州巴特利工(Bartlett Mountain)上一處倒閉的廢棄礦場。
到了二次大戰時(1939~1945),鉬在製鋼上的角色已經由「鎢」取代,德國利用它來製造「機械」及「穿甲彈」,當時鎢礦大生產國是葡萄牙(佔全歐產量90%),當時葡萄牙獨裁者「Antonio Salazar」(1889~1970)是位經濟學教授出身,經過1929年經濟大蕭條(Great Depression;1929~1933),於1932年出任葡國總理後,主要任務就是應付財政危機,所以可以理解他在二次世界大戰中採取的中立態度,剛且於1941年開始大量銷售鎢礦給德國的動機,因為暴利是承平時代的10倍。
鎢的熔點是「攝氏2420度」,比鉬更高,而且原子量更重,把它加入鋼材中,可以製造出品質極佳的「鑽頭和鋸片」,即使是中等大小的飛彈,只要彈頭上覆蓋了鎢,就能轟垮坦克。
1950年後,各種金屬元素終於找到了自己的位置,「釓」非常合適的「磁共振造影顯影劑材料」;「釹」可以製造出前所未見的「強力雷射」;「鈧」用途和鎢一樣,作為添加劑,可以製作打擊用的很輕的鋁棒及自行車架,甚至協助蘇聯在1980年代製造出「輕型直升機」,而且耐硬度,可以讓核子彈頭打穿北極冰層。
1990年代中期,行動電話設計者需要高密度、高抗熱、非腐蝕性金屬,且能保住電子的元素,而「鉭」及「鈮」就是這種金屬,而這種金屬全球產量最大的國家是「剛果民主共和國」(當時叫隡伊共和國),產量達全球60%,而且它們就在地層中混合的,存在於一種叫作「鈳鉭鐵礦」(COLTAN)的礦物中。
這種血礦石引發了「剛果民主共和國」的內戰(1998~2003),這中間另有一段1994年發生的盧安達大屠殺(胡圖人(Hutu)以消滅圖西人(Tutsi)為由,展開了極恐怖的種族大屠殺,不論男女老幼一律屠殺),而1996年盧安達胡圖人(Hutu)官員蜂湧進入「剛果民主共和國」尋求庇護,結果引發九個國家,200多個部落加入這場叢林戰爭,1994年後,已超過500萬人死於「剛果民主共和國」,成為二次大戰後(1939~1945)人命耗損最大的地區。
直到我們的手機製造商崛醒,體認到他們在贊助這場內戰後,開始轉向澳洲購買「鉭」及「鈮」,才開始把這場內戰的戰火降溫,即使到了2003年簽下了停戰協定,但「剛果民主共和國」東半部靠近盧安達的地區,動亂始終沒有平息。
2006年,歐盟宣佈消費性產品中禁止使用「鉛焊料」,於是大部份製造商改用「錫」來代替鉛,而「剛果民主共和國」錫產量也很豐富,看來這場內戰仍有延燒的可能。
1913年英格蘭曼徹斯特大學的「Henry Moseley」開始熱中於用「電子束」爆破「原子」來研究元素,方式為當電子束擊中某個原子時,會將該原子的電子給打掉,留下一個「破洞」,但因電子與質子攜帶相反電荷,電子會被包在原子核中的質子所吸引,所以被打掉電子的原子核,會有其它電子爭先恐後的衝上去填補空位,而這些衝撞,會令它們釋放出「高能量X射線」,而「Henry Moseley」發現「X射線波長」及原子核中質子數目,與該元在週期表上的「原子序」有關。 但很可惜,「Henry Moseley」於1915年死於英土「Gallipoli Campaign」,得年僅27歲。
1932年「James Chadwick」發現不帶電的中子,它們能增加原子的重量,但不會改變原子的電荷;而貝塔衰變是中子轉換成質子,所以可以把一個原子轉換成不同的元素。----------這就是製造原子彈的開端。
1945年第一次原子試爆在美國新墨西哥州,代號「Trinity test」(三一試驗),幾週後,日本廣島上空的鈾原子彈及長崎上空的鈽原子彈迅速無誤的被引爆。
1946年「Stanislaw Ulam」(二次大戰時的波蘭難民),因玩接龍遊戲時,体認到在曼哈頓計畫(Manhattan Project;1942~1945)中,動用那麼多年輕婦女的計算來取代真正的子彈製造「實驗」的很像,計算一次等於打一手牌。此時美國工程師正在研發第一代電子計算機,而其中費城的電子數值積分計算機(ENAC)採用了一套「機械打孔系統「來進行運算,非常適合執行「Stanislaw Ulam」與其友「John von Neumann」暱稱的「蒙地卡羅計算法」(機率學的根源來自貴族賭場),這種計算法幫助曼哈頓計畫,以計算代替實驗,減少了很多昂貴成本,也帶動了電腦的早期發展,促使他們愈來愈快,愈來愈有效率。
1952年「蒙地卡羅計算法」及「打孔式計算機」讓原曼哈頓計畫(Manhattan Project;1942~1945)中部份成員模擬計算出威力比標準原子彈高出1000倍的「超級原子彈」,而這種「超級原子彈」用的是「鈾」和「鈽」在「液態超重氫」中引燃像恆星那樣的核融合。他們最終在太平洋上測試一顆超級原子彈,結果是把「Eniwetok atoll」環礁整個炸毀。
原子彈所產生的爆炸,會產生很高的熱能,製造出天然龍捲風及瞬間被燒成灰,烙印在磚牆上死難者的剪影。
但另一種「鈷六十髒彈」(cobalt-60 dirty bomb) 卻是用「伽馬射線」來殺人,它除了恐怖的灼燒人体外,還會鑽進骨髓中,攪動白血球的染色体,導致白血球直接死亡,或變成癌細胞,或無限制生長下去變成畸形白血球,沒有能力抵抗感染。
1945~1991冷戰期間,美俄二國都擁有核武,且同時採取「MAD」主義(Mutually assured destruction;恐怖平衡主義),其中有一項叫「doomsday device」(末日裝置)。 據創造這個概念的物理學家「齊拉德」說,這是他在1933年左右創造出來的「自我持續運轉之連鎖反應」概念,他於1950年重新作了一項計算,在每平方公里的土壤中,只要撒下0.1盎司的「鈷六十」,就能讓土壤被分量「足以殺死全人類」的「伽馬射線」所污染。 他的「末日裝置」是由一個周圍包裹著「鈷五十九反射層」的多級式彈頭所組成,開始是一個「鈽元素」的核分裂反應,接著開由它開啟「氫元素」內部的核融反應,而這種反應一旦開啟,「鈷五十九反射層」及其他構造都會被催毀, 被安裝在裏面的「鈷原子」,會從核分裂及核融合中,吸收「中子」,這個步驟叫「鹽化」(Salting),這個步驟會將穩定的「鈷五十九」轉變成不穩定的「鈷六十」,然後會像灰塵般隨風飄蕩。
一般原子彈爆炸,其所製造出來的原子塵會馬上吐出「伽馬射線」,人可以躲在地下掩体中逃過一劫,而「鈷六十」的原子會像地雷般安頓在土壤中,有足夠的量就會馬上爆開來,而且經過五年後,仍會有半數的「鈷六十」武裝狀態,需要一個人活一輩子的時間,才能讓土壤復原,所以這使得「鈷六十髒彈」不太可能成為戰爭武器。
1949年蘇俄發射了第一枚核子彈。
1957年10月4日,蘇俄第一顆也是人類第一顆人造衛星「sputnik」1號(俄語意為旅行者伴旅)被成功定位,其直徑為58公分,重83.6公斤,繞地球一週為96分鐘。史普尼克1號的成功發射引起美國政府的震驚,並因此促使NASA成立。
1930~1940年間,日本富士縣神岡礦山區附近幾個村莊,因為軍國主義者對於「鋅」殷切需求,所以礦沙與爛泥不斷不往山下傾倒,而「鎘」與「鋅」不但在地層中混在一起,進入人体後,也同樣干擾取代鋅,而且鎘還會把「硫」及「鈣」趕出体外,所以患者骨頭會變軟且容易折斷,而且通常患者的「腎臟」也完蛋了。 1946年日本一名地方上的醫生「萩野昇」才往始研究這種被當地人叫作「痛痛病」病,他製作出一張「痛痛病」流行病學地圖,搭配上通川的水文地圖,同時檢驗當地的農作物後,「萩野昇」發現稻米好像鎘海綿似的,能吸收大量的鎘。
「銅」與「銀」都具有抗菌能力,但作為日用品,銀太貴重了,基於公共安全考量,銅製的管線如今已是建築物內部的標準配備了,因為它是最便宜也最簡單的材料。 如果有「細菌、真菌、藻類」溜進銅製物体內,它們會吸收「銅原子」,而「銅原子」會擾亂它們的代謝作用(但人類細胞不受影響),於是這些小東西會在數小時後窒息死亡,這種效果稱為「微動力效應」(Oligodynamic)或是「自我消毒」(Self-sterilizing),使得金屬的無菌程度超過木材或塑膠。
」
本生燈的發明者「Robert Bunsen」是個德國化學家,就是他為了實驗用,改良瓦斯燈為「本生燈」。他的最愛是砷(古羅馬刺客常把它塗在無花果上下毒),特別是二甲砷基(cacody1),這東西讓他產生幻覺,瞬間手腳刺痛,甚至暈眩、麻木,連舌頭上也蒙上一層黑色。 就因為這個緣故,所以他很快的研發出至今仍然最有效的砷解毒劑「水合氧化鐵」(iron oxide hydrate),一種與鐵鏽有關的化合物,能鉗住血液中的砷,把它拖出來。
本生也研究火山與間歇泉,就是他發現間歇泉如何儲壓與爆發的(在1800年代中期);他於1850年代回到海德堡大學化學系(Heidelberg),很快就發明光譜,用光來研究元素,原理很簡單,週期表上的每一種元素被加熱時,都能產生銳利、狹窄的彩色色線,你把們系統化分類後,就能讓科學家在碰到奇怪化合物時,不用煮沸,也不需酸解離,就能利用加熱出現的光譜,來判斷他們擁有那些元素成分在內。
門德列夫是本生的學生,生於西伯利亞,1860年他返回聖彼得堡(Sankt-Peterburg)任教,於1869年提出舉世聞名的「週期表」。他用「梵文」的「在此之下」(eka)來描述週期表中當時尚未知的元素,例如矽下方一位的元素為「eka-silicon」等。(我註:用梵文表示他懂梵語,佛經中有很多原子論概念,那麼梵文古典中倒底寫了些什麼? 門德列夫是預測未知元素,還是他早就知道下一個元素是什麼? 週期表是他提出的,還是抄自梵文經典的?)
出生於法國干邑區造酒世家的「Paul Emile Francois Lecoq de Boisbaudran」,精通本生的「光譜學」,1875年他在某種礦物中看到從未見過的「色線」,就知道自己發現了一種新元素,他命名為「galllium」(鎵),這種元素在攝氏二十九度下的室溫中是「固態」,超過就會熔化成粒狀、濃稠的偽水銀,不會燙手。 因為鎵的外觀很像「鋁」,且容易塑形,所以魔術師常用它作成湯匙狀,用掌心體溫將它變彎曲,在舞台上作「超能力」的表演。
中國瓷器於十三世紀末由馬可波羅從中國帶回歐洲後,就變成上流社會皇室的最愛。 波蘭瓷器能人「Ehrenfried Walter Von Tschirnhaus 」於18世紀初年,發明一座特製烤爐,可以將溫度燒到攝氏1600度以上,讓他可以熔化從中國帶回來的瓷器,用逆向工程法進行分析,發現中國瓷器的祕密成份是高嶺土(矽酸鹽礦物),及一種在高溫下會變成玻璃的長石岩(鋁網矽酸鹽礦物),而且製造瓷器的過程中,必需同時燒烤瓷釉和黏土,才能讓瓷器同時擁有透明與堅硬二種性質。
就是這個發現,讓出產長石岩瑞典小鎮「Yetterby」小島的長石礦場於1780年開工開採,而這座長石岩礦場出產的原石經過處理後,居然能製造出奇特的色素和彩釉,而這些色素就是「鑭系元素」的證明。
「鑭系元素」因為電子埋藏的很深,所以老是彼此黏成一團,光譜學碰上他們也沒有辦法,因為就算偵測出數十條新的色線,也不知道是多少元素製造出來的;而「鑭系元素」礦在「Yetterby」小島如此豐富的原因是金屬原子,特別是「鑭系元素」喜歡混在一起活動,隨著地層中火山熔岩的攪拌不斷的翻騰,就黏成一大團,再加上斯堪地那維亞半島近斷層線,地殼版塊運動就把富含「鑭系元素」的岩礦從地底翻攪出來,由火山口噴出,而冰河的流動,把地表刮除,這種「鑭系元素」岩礦就完全裸露出來,很容易被開採到了。
我註:這也解釋了中國自宋以來對於瓷釉發展的歷史。中國的稀土存量是佔世界三成,而稀土的主成分中,「鑭系元素」是要角。 而蒙古高原本就是熔岩高原風化而成,「鑭系元素」豐富一點也不意外,這種對岩礦的豐富化學知識,該是五代十國長期混戰後,帶到南北宋,而造就了江西景德鎮的瓷城之名。
加註:古代遊牧民族對於「石頭」特別鍾情,是否就是這些具有特殊化學元素的礦石,讓他們擁有某些別人沒有的特權或能力,所以石頭才會在各草原民族之間被如此尊崇?
1950年代中期,好幾位天文學家都發覺,「星體」本身就是天空裡的火神。 1957年,「Geoffrey Burbidge and Margaret Burbidge」、「William Fowler」、「Fred Hoyle」四名科學家於1957年合作發表一篇關於「恆星核合成理論」(stellar nucleosynthesis),他們認為宇宙最初是一團原始的氫元素,中間夾雜少許的「氦」與「鋰」,但到最後,氫會聚集成星體,而星體內部強大的重力會開始將氫融合成「氦」,這過程所釋放出來的熱能,能讓天空中每一個星球都燃燒起來。
等到全部的氫都燒完之後,所有的物質開始顫動,星體開始變形(這個過程會讓恆星變成紅矮星),由於迫切需要保持高溫,缺乏氫氣的星體開始燃燒並融合核心裡的「氦」,很快的大量的「鋰、硼、鈹、碳」就會堆積在星體內部(只有內部),等到「氦」用光,有些小星體會「死去」製造出一堆熔融的「碳」,稱為「白矮星」(white dwarf), 較重的星體則繼續爭扎,把碳壓碎,多形成六種元素,直到鎂出現,此時又會有一些星體死去,接下來最大、熱的星體(內部溫度可以高達攝氏28億度),連上述六種元素也一併燃燒,直到「鐵」出現,因為把任何元素融合成鐵的26個質子是非常耗能的,所以到此為止,星體已經無法再供應能源作原子融合,「鐵」是星體臨終前的絕響。
燃燒到鐵核的星體,在臨死前會出現末世的死亡顫動,燃燒殆盡的星體,會因為自身強大的重力,產生內爆,幾秒之內坍塌數千哩遠(因為維持體積膨脹的熱氣不見了),在核心內,它們甚至會把「正子」與「電子」撞在一起,形成「中子」,直到除了中子外,幾乎什麼也不剩。 接下來這種內爆的反作用力又會讓它們向外爆炸,變成一顆超新星,亮度可以延展宇宙數百萬哩之遠,亮度超過數十億顆恆星,璀璨數月之久(死亡的美麗)。
1910年軍方化學家已經研發出以「溴」為主的催淚彈,1914年第一次世界大戰爆發後,法軍馬上朝行進中的德軍扔擲「溴彈」,但因扔在一個多風的平原上,毒氣很快被吹散,根本沒有功效。
這個刺激了德國開始發展自己的化武,其中最關鍵的人物叫「Fritz Haber」(猶太人),他想到的是空氣中含量最大的「氮」(80%),這種氣體對植物的重要性,如同維生素C之於人類一樣,但是很難滲入土壤中來補充土中流失的養分。 「Fritz Haber」將「氮」加熱到數百度後,注入一些「氫氣」,再把壓力調高到正常大氣壓的數百倍,然後加上一點「鋨」作為催化劑,於是20世紀初年最重要的工業肥料「氨肥」(NH3)誕生了,但「Fritz Haber」真正目的不是要製造拯救饑饉,生產糧食的化肥,而是想幫德國製造出類如1995年「Timothy McVeigh」把美國奧克拉荷馬市聯邦大樓轟出一個大洞的那種「肥料蒸餾炸彈」。
因為「溴彈」不成功,「Fritz Haber」改而使用溴的表親元素「氯」,這種氣體為讓受害者皮膚發黃、發綠,甚至發黑,還會用白內障遮住他們的眼睛,受害人事實上是淹死,被他們肺部的積水淹死的,歷史上令人永難忘懷的殘酷「氯氣戰」開始,其中以「芥子氣」(Mustard gas,學名二氯二乙硫醚)最具殺傷力。
「芥子氣」是一種揮發性液體毒劑,屬化學武器中的糜爛性毒劑,中毒後無特效藥可解其毒。芥子氣主要通過皮膚或呼吸道侵入肌體,潛伏期2-12小時。它直接損傷組織細胞,對皮膚、粘膜具有糜爛刺激作用:皮膚燒傷,出現紅腫、水皰、潰爛;呼吸道粘膜發炎壞死,出現劇烈咳嗽和濃痰,甚至阻礙呼吸;眼睛出現眼結膜炎,導致紅腫甚至失明;對造血器官也有損傷;多伴有繼發感染。攝入芥子氣會引起嘔吐和腹瀉。有人認為芥子氣還會導致人體發生癌病變。正常氣候條件下,僅0.2毫克每升的濃度就可使人受到毒害,大約有1%的死亡率。由於在戰史上使用量、普遍性和殺傷最大,因此被稱作「毒劑之王」。
「Fritz Haber」還創造出一條醜陋的生物定律「Harber's Rule」,將毒氣濃度、接觸時間與死亡率之間的關係加以量化。 他的妻子「Clara Immerwahr」被他的毒氣計畫嚇壞了,和「Fritz Haber」不斷的發生衝突,最終她舉槍自盡,但仍無法讓「Fritz Haber」從毒氣戰爭中醒來。
1919年,「Fritz Haber」因為研發氨肥而嬴得1918年的諾貝爾化學獎,但一年後,他被起訴為「國際戰犯」,罪名是參預領導化學戰。
「Fritz Haber」在一次大戰(1914~1918)前就研發出一種殺蟲劑「氫氰酸A」(Zyklon A, 中文名字為齊克隆A),而一家德國化學公司在戰後,將他的配方稍加修改,製造出高效率的第二代毒氣「氫氰酸B」(齊克隆B),幾年後,納粹帝國用這個毒氣屠殺數百萬名猶太人,包括「Fritz Haber」的眾親友, 而他自己本身則在1934年前往英國尋求庇護途中去世。(二次世界大戰:1939~1945)。
一次大戰期間,除了毒氣外,德國最令人害怕的武器是「Big Bertha」,是一組超重長程火炮,重創了法國及比利時士兵心理。第一尊「Big Bertha」大砲有34噸重,必需用零件狀態分裝運送到發射地點後,再由200名技工花六小時來組裝完成後,才能在數秒內,將直徑16吋(約40公分),重達一噸(1000公斤)的砲彈射到九哩外(約14公里)。 缺點是發射這種砲彈需要數百磅火藥,產生的極高熱能,將20呎長(約6公尺)的鋼砲管都烤焦,最後扭曲變形,所以經過幾天慘烈射擊後,「Big Bertha」把自己給射死了。
到了二次大戰時(1939~1945),鉬在製鋼上的角色已經由「鎢」取代,德國利用它來製造「機械」及「穿甲彈」,當時鎢礦大生產國是葡萄牙(佔全歐產量90%),當時葡萄牙獨裁者「Antonio Salazar」(1889~1970)是位經濟學教授出身,經過1929年經濟大蕭條(Great Depression;1929~1933),於1932年出任葡國總理後,主要任務就是應付財政危機,所以可以理解他在二次世界大戰中採取的中立態度,剛且於1941年開始大量銷售鎢礦給德國的動機,因為暴利是承平時代的10倍。
鎢的熔點是「攝氏2420度」,比鉬更高,而且原子量更重,把它加入鋼材中,可以製造出品質極佳的「鑽頭和鋸片」,即使是中等大小的飛彈,只要彈頭上覆蓋了鎢,就能轟垮坦克。
1950年後,各種金屬元素終於找到了自己的位置,「釓」非常合適的「磁共振造影顯影劑材料」;「釹」可以製造出前所未見的「強力雷射」;「鈧」用途和鎢一樣,作為添加劑,可以製作打擊用的很輕的鋁棒及自行車架,甚至協助蘇聯在1980年代製造出「輕型直升機」,而且耐硬度,可以讓核子彈頭打穿北極冰層。
1990年代中期,行動電話設計者需要高密度、高抗熱、非腐蝕性金屬,且能保住電子的元素,而「鉭」及「鈮」就是這種金屬,而這種金屬全球產量最大的國家是「剛果民主共和國」(當時叫隡伊共和國),產量達全球60%,而且它們就在地層中混合的,存在於一種叫作「鈳鉭鐵礦」(COLTAN)的礦物中。
這種血礦石引發了「剛果民主共和國」的內戰(1998~2003),這中間另有一段1994年發生的盧安達大屠殺(胡圖人(Hutu)以消滅圖西人(Tutsi)為由,展開了極恐怖的種族大屠殺,不論男女老幼一律屠殺),而1996年盧安達胡圖人(Hutu)官員蜂湧進入「剛果民主共和國」尋求庇護,結果引發九個國家,200多個部落加入這場叢林戰爭,1994年後,已超過500萬人死於「剛果民主共和國」,成為二次大戰後(1939~1945)人命耗損最大的地區。
直到我們的手機製造商崛醒,體認到他們在贊助這場內戰後,開始轉向澳洲購買「鉭」及「鈮」,才開始把這場內戰的戰火降溫,即使到了2003年簽下了停戰協定,但「剛果民主共和國」東半部靠近盧安達的地區,動亂始終沒有平息。
2006年,歐盟宣佈消費性產品中禁止使用「鉛焊料」,於是大部份製造商改用「錫」來代替鉛,而「剛果民主共和國」錫產量也很豐富,看來這場內戰仍有延燒的可能。
1913年英格蘭曼徹斯特大學的「Henry Moseley」開始熱中於用「電子束」爆破「原子」來研究元素,方式為當電子束擊中某個原子時,會將該原子的電子給打掉,留下一個「破洞」,但因電子與質子攜帶相反電荷,電子會被包在原子核中的質子所吸引,所以被打掉電子的原子核,會有其它電子爭先恐後的衝上去填補空位,而這些衝撞,會令它們釋放出「高能量X射線」,而「Henry Moseley」發現「X射線波長」及原子核中質子數目,與該元在週期表上的「原子序」有關。 但很可惜,「Henry Moseley」於1915年死於英土「Gallipoli Campaign」,得年僅27歲。
1932年「James Chadwick」發現不帶電的中子,它們能增加原子的重量,但不會改變原子的電荷;而貝塔衰變是中子轉換成質子,所以可以把一個原子轉換成不同的元素。----------這就是製造原子彈的開端。
1945年第一次原子試爆在美國新墨西哥州,代號「Trinity test」(三一試驗),幾週後,日本廣島上空的鈾原子彈及長崎上空的鈽原子彈迅速無誤的被引爆。
1946年「Stanislaw Ulam」(二次大戰時的波蘭難民),因玩接龍遊戲時,体認到在曼哈頓計畫(Manhattan Project;1942~1945)中,動用那麼多年輕婦女的計算來取代真正的子彈製造「實驗」的很像,計算一次等於打一手牌。此時美國工程師正在研發第一代電子計算機,而其中費城的電子數值積分計算機(ENAC)採用了一套「機械打孔系統「來進行運算,非常適合執行「Stanislaw Ulam」與其友「John von Neumann」暱稱的「蒙地卡羅計算法」(機率學的根源來自貴族賭場),這種計算法幫助曼哈頓計畫,以計算代替實驗,減少了很多昂貴成本,也帶動了電腦的早期發展,促使他們愈來愈快,愈來愈有效率。
Eniwetok Atoll, Marshall Islands(馬歇爾島)_1952年原爆 |
原子彈所產生的爆炸,會產生很高的熱能,製造出天然龍捲風及瞬間被燒成灰,烙印在磚牆上死難者的剪影。
但另一種「鈷六十髒彈」(cobalt-60 dirty bomb) 卻是用「伽馬射線」來殺人,它除了恐怖的灼燒人体外,還會鑽進骨髓中,攪動白血球的染色体,導致白血球直接死亡,或變成癌細胞,或無限制生長下去變成畸形白血球,沒有能力抵抗感染。
1945~1991冷戰期間,美俄二國都擁有核武,且同時採取「MAD」主義(Mutually assured destruction;恐怖平衡主義),其中有一項叫「doomsday device」(末日裝置)。 據創造這個概念的物理學家「齊拉德」說,這是他在1933年左右創造出來的「自我持續運轉之連鎖反應」概念,他於1950年重新作了一項計算,在每平方公里的土壤中,只要撒下0.1盎司的「鈷六十」,就能讓土壤被分量「足以殺死全人類」的「伽馬射線」所污染。 他的「末日裝置」是由一個周圍包裹著「鈷五十九反射層」的多級式彈頭所組成,開始是一個「鈽元素」的核分裂反應,接著開由它開啟「氫元素」內部的核融反應,而這種反應一旦開啟,「鈷五十九反射層」及其他構造都會被催毀, 被安裝在裏面的「鈷原子」,會從核分裂及核融合中,吸收「中子」,這個步驟叫「鹽化」(Salting),這個步驟會將穩定的「鈷五十九」轉變成不穩定的「鈷六十」,然後會像灰塵般隨風飄蕩。
一般原子彈爆炸,其所製造出來的原子塵會馬上吐出「伽馬射線」,人可以躲在地下掩体中逃過一劫,而「鈷六十」的原子會像地雷般安頓在土壤中,有足夠的量就會馬上爆開來,而且經過五年後,仍會有半數的「鈷六十」武裝狀態,需要一個人活一輩子的時間,才能讓土壤復原,所以這使得「鈷六十髒彈」不太可能成為戰爭武器。
1949年蘇俄發射了第一枚核子彈。
Sputnik 1 |
1930~1940年間,日本富士縣神岡礦山區附近幾個村莊,因為軍國主義者對於「鋅」殷切需求,所以礦沙與爛泥不斷不往山下傾倒,而「鎘」與「鋅」不但在地層中混在一起,進入人体後,也同樣干擾取代鋅,而且鎘還會把「硫」及「鈣」趕出体外,所以患者骨頭會變軟且容易折斷,而且通常患者的「腎臟」也完蛋了。 1946年日本一名地方上的醫生「萩野昇」才往始研究這種被當地人叫作「痛痛病」病,他製作出一張「痛痛病」流行病學地圖,搭配上通川的水文地圖,同時檢驗當地的農作物後,「萩野昇」發現稻米好像鎘海綿似的,能吸收大量的鎘。
「銅」與「銀」都具有抗菌能力,但作為日用品,銀太貴重了,基於公共安全考量,銅製的管線如今已是建築物內部的標準配備了,因為它是最便宜也最簡單的材料。 如果有「細菌、真菌、藻類」溜進銅製物体內,它們會吸收「銅原子」,而「銅原子」會擾亂它們的代謝作用(但人類細胞不受影響),於是這些小東西會在數小時後窒息死亡,這種效果稱為「微動力效應」(Oligodynamic)或是「自我消毒」(Self-sterilizing),使得金屬的無菌程度超過木材或塑膠。
」
No comments:
Post a Comment