【《超乎想像的化學課》書摘】從科學有無限可能的年代說起

1890 年3 月11 日,柏林市政廳舉辦了一場歷時五小時的宴會,受邀的嘉賓高達百位。一位英國評論家事後描述,「這大概是科學界前所未有的華麗盛宴」。

寬廣的大廳吊著水晶燈,兩旁裝飾著棕櫚樹和月桂葉,大廳一端的盡頭是一幅五公尺高的油畫,畫的是俾斯麥和其他歐洲政治家在柏林議會上瓜分土耳其帝國的場景。受邀的男賓客必須穿著燕尾服配戴白色領結,而女賓客另外坐在拱廊的桌位,足見宴會之盛大。皇帝威廉二世雖然受邀,但因無法親至而致歉,改由教育大臣代表出席。皇帝正不滿俾斯麥和他意見不合,俾斯麥不巧被一位高級妓女告密,九天後就遭到免職了。

晚宴的第一位講者是當代首屈一指的科學家霍夫曼(August Wilhelm von Hofmann),他是赫赫有名的李比希(Justus von Liebig)的得意門生,有機化學這個領域可說是李比希在七十年前創立的。

霍夫曼現年七十一歲,人生長路將盡,他做了個輕鬆的開場。接著是九場演講。其中一位講者是倫敦化學學會的會長,他向觀眾展示從英國帶來的一小管透明液體,這是六十多年前由發現此物質的法拉第(Michael Faraday)封裝的。另一場演講則由發現巴必妥酸鹽的拜爾(Adolf von Baeyer)來回顧化學現況。但其他的演講多是來自世界各地的祝賀,向二十五年前(即1865 年)提出某項重大發現的科學家致敬,而這位科學家最後才終於起身致詞。

關於這位紳士當天說了什麼,並沒有逐字稿流傳,後人只能依據幾天或幾年後的多方紀錄揣測。就連他是否真如這些紀錄說了那些話都難以得知,搞不好後來別人請他為刊物寫下講稿時,他根本就是重新杜撰了大部分內容。

晚宴結束後又過了一陣子,一位年輕化學家負責將那天發表的相關報告集結成冊,他把草稿送給德國工程師兼暢銷小說家賽德爾(Heinrich Seidel)過目,想請對方潤筆。賽德爾的回覆卻出乎意料:「我對這份報告興味盎然,尤其是這位貴賓的演講。我得承認,這是我第一次看到有人如此驕傲自戀,可能這種事只有在學術圈才會發生……。」

追逐分子的過程

晚宴所慶祝的是1860 年代的科學突破,在此之前是數十年絞盡腦汁的暗巷摸索,一旦克服瓶頸,很快奠定整個新工業的基礎,也隨之帶來了戰爭與和平。無論好壞,二十世紀都是化學的世紀。

正如我們今天才真正開始領受1950 年代突破DNA 結構和資訊科學進展帶來的好處,二十世紀的工業能加速成長,正是受惠於1860年代的洞見,而1860 年代的突破,則源於當時對來自世界各地的天然物之研究。

研究天然物的科學就是有機化學,人們很早認出這是某個關鍵元素(也就是碳)的化學。早在十九世紀初,大家已經知道有幾十種元素存在,但何以僅只一種元素就奠定了天然物驚人的多樣性,這又是如何辦到的?當時看來完全無法解釋。怪不得彼時幾乎所有科學家都不相信化學是唯一的解釋,一定還有某種神聖的「生命力」(vital force)在發揮作用。

1865 年的突破,有賴先前將近半世紀的刻苦努力打下基礎。真正的有機化學始自德國的李比希、烏勒(Friedrich Wöhler)和瑞典的貝吉里斯(Jöns Jacob Berzelius),並由三位傑出的法國化學家杜馬(Jean-Baptiste Dumas)、羅杭(Auguste Laurent)和格哈特(Charles Gerhardt)發揚光大。這幾位性格強烈的歐洲科學家交互激盪,富含種種個人與國家的角力意味,雖然激烈程度還不及那些國家爾後的分據局面。

他們的故事帶領我們回到那個科學似乎有無限可能的年代。這些早期有機化學家的成果,受到世人無謂的誤解而為人遺忘,直到1850 年代才由一些英國化學家解密。另一位先前受人忽視長達半世紀之久的義大利化學家亞佛加厥(Amedeo Avogadro),也在同一時期,才由同是義大利籍的天才科學家坎尼乍若(Stanislao Cannizzaro)強調其研究的重要性。觀念上產生重大改變的時機已經成熟,但是呼之欲出的過程,卻遠比那天晚宴演講所訴說的更為複雜。

1860 年代這場盛會慶祝的事件,和九十年後英國劍橋發生的大事很像,兩者也有直接的關係。我們現在都看過華森(James Watson)、克里克(Francis Crick)和他們提出的DNA 模型的合照。若是沒有將近一世紀前才出現的化學鍵概念,他們不可能懂得用金屬棍和錫片組成的模型結構來解釋這些「生命分子」的性質。

有關1860 年代科學突破的歷史,就和1950 年代的事件一樣泥濘不清、眾說紛紜,只是前者事隔百年,所有主角均已作古,較不為現代讀者所知而已。法蘭克林(Rosalind Franklin)在DNA 上的貢獻是否遭受不公正的抹煞,很多文章已討論過,但至少還沒有人提議進入夢的層面來解決這個謎團。反倒是若我們想知道當年那場晚宴上的自我吹捧是否合情合理,這卻是必經之路了。

這項科學突破的核心,是人們終於理解,有一種東西叫做分子,它是化學物質能夠存在的最小粒子,雖然我們肉眼看不到分子,但每種分子有自己的形狀、大小和特性。在大家對分子尚未有清晰觀念的年代,科學曾一度陷入死胡同,後來竟能重見光明,不得不說是人類的智力和想像力的一大勝仗。只是說到功勞該算誰的,大概永遠無法令人滿意。很多人都有貢獻,其中一位就是那天晚宴的貴賓,他正是遭人猛烈抨擊為人不公、搶走功勞的克古列(August Kekulé)。

這本書要敘述的是1860 年代發生的一些事,還有造成這一切的先前幾十年歲月。在故事中,我們將會認識某些科學史上最浮華不實的人,有些人則是最悲劇性的角色。化學圈外的人對他們的故事只略有耳聞,甚至聽都沒聽過,為了能夠全盤了解整個經過,讓我們暫且倒回中世紀,以及更久遠之前。

 

--書籍資訊

書名:超乎想像的化學課:原來,拉瓦節、道耳頓、亞佛加厥,還有許多科學家,竟然和我們想得不一樣!
作者: 巴金漢 /John Buckingham
譯者: 李祐慈
出版社:天下文化

 

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