门捷列夫，以惊人的准确度预言了未知世界

化学究竟是什么？这是个跨越千年的漫长故事。从古希腊哲学家第一次思考世界由什么构成，到中世纪炼金术士对“点石成金”的执念……化学，这门古老的学科在哲学思辨和神秘主义的迷雾中艰难萌发。人们渴望理解自然的构成，掌握改变物质的力量，而这些知识往往来自泥泞、火焰和烟雾。

在这里，你将会认识一群充满热情，甚至有点疯狂的化学家。他们中有像帕拉塞尔苏斯这样特立独行的江湖医生，也有像波义耳、拉瓦锡这样奠定现代化学基础的科学先驱。你会看到他们的奇思妙想和不懈探索、他们的成功与谬误。故事的高潮，无疑是俄国化学家门捷列夫的灵光一闪——元素周期表不仅优雅地归纳了已知元素，更以惊人的准确度预言了未知世界，为化学世界带来了前所未有的清晰秩序。

《门捷列夫之梦》并非门捷列夫的个人传记，也不仅仅是一部线性的化学编年史。我们将跟随作者穿梭于历史长河，探索梦想如何实现，目睹人类智慧如何创造奇迹。

《门捷列夫之梦》，[英]保罗·斯特拉森 著，王加祥 译，上海译文出版社出版

>>内文选读：

从纸牌“接龙”中得来的灵感

有一张褪色的照片，展示了19世纪晚期在圣彼得堡工作的俄罗斯化学家德米特里·门捷列夫。照片里的门捷列夫坐在一张堆满杂物的大桌子旁，看起来像某个西伯利亚的萨满，置身于萨满现代继承者的生活环境：天才教授的书房。他留着又长又乱的白色胡须，胡须末端分成三个明显的尖点，这表明他在心不在焉地思考时，曾不停地用手指梳理胡须。他那蓬乱的白发一直垂到肩膀。门捷列夫有每年理发的习惯。一到暖和的春天，他就叫来一个当地的牧羊人，让他用羊毛剪来处理这件事。因这团蓬乱的头发，苏格兰化学家威廉·拉姆齐爵士曾将门捷列夫描述为“一个奇特的外国人，他的每一根头发都特立独行”。拉姆齐认为门捷列夫来自西伯利亚，说他是“一个卡尔穆克人，或者是那些古怪的生物之一”。

在照片中，门捷列夫正全神贯注地在一张纸上书写，他修长手指的指尖夹着蘸水笔。宽阔而不规则的桌面其余部分则是一片混乱：纸张层层叠叠，一个杯子放在碟子上，还有若干用途不明的仪器。桌子下方的架子上，杂乱无章地堆放着科学论文。

在门捷列夫的后面有一个书柜，里面整齐地摆放着三排装订好的书籍。在这些书籍中间，一把贴着标签的大钥匙悬挂在他的头顶正上方——仿佛一个科学的光环，或是一个感叹号。（尤里卡！）书柜上方，那个时代的图案墙纸被不均匀排列的昏暗画框覆盖着，里面是过去伟大科学家的肖像。伽利略、笛卡尔、牛顿和法拉第在昏暗中俯视着这个头发蓬乱的人，后者在一片混乱的环境中不停地写着什么。

1869年，门捷列夫正在苦思化学元素的问题。它们是构成宇宙语言的字母。到这个时候，已经发现了63种不同的化学元素，包括史前时代就已为人所知的铜和金，也有最近在太阳大气层中探测到的铷。人们知道这些元素中的每一种都是由不同的原子组成的，而且每种元素的原子都有其独特的性质。然而，有些元素被发现具有大致相似的性质，因此可以将它们归为一组。

另外，人们还发现不同元素的原子具有不同的原子量。比如，最轻的元素是氢，其原子量为1。最重的已知元素是铅，原子量被认为是207。这意味着元素既可以按照原子量递增的顺序线性排列，也可以根据相似的性质进行分组。一些科学家开始怀疑这两种分类方法之间存在某种关联，存在某种所有元素都基于其上的隐藏结构。

在过去的十年里，达尔文发现所有的生命形式都是通过进化发展而来。而两个世纪前，牛顿也已经发现宇宙是根据万有引力运行的。化学元素是这两者之间的关键一环。如果能发现其结构，对化学的意义就像牛顿对物理学和达尔文对生物学的意义一样。它将揭示宇宙的蓝图。

门捷列夫深知他的探索意义重大。这可能是在未来几个世纪揭开物质终极秘密、发现生命基础模式的第一步，甚至可能因此了解宇宙的起源。

门捷列夫坐在书桌前，在哲学家和物理学家的肖像下面，继续思考这个看似无法解决的问题。元素的重量各不相同，它们有不同的性质。你可以给它们编号，也可以将它们分组。这两种模式之间一定存在某种联系。

门捷列夫是圣彼得堡大学的化学教授，以其渊博的元素知识而闻名。他了解元素，就像校长了解他的学生——有坏脾气且难以相处的，有霸道的，有顺从的，有潜力尚未充分发挥的，还有必须提防的危险分子。然而，尽管他竭尽全力，仍然无法从这些纷繁复杂的特征中辨别出一个整体的指导性原则。科学的宇宙不可能仅仅建立在一些具有独特性质的粒子的随机集合上。在某个地方，一定存在一个原则。否则，那将是不科学的。

1869年2月17日，门捷列夫的同事A.A. 伊诺斯特兰采夫拜访了他，并留下了这次会面的记录。这段记述多少有些后见之明的想象和润色，但提供了一些背景细节。门捷列夫本人也对他当时的所作所为和想法有过各种略有不同的描述。

显然，三天以来，门捷列夫几乎没有间断地为元素的问题绞尽脑汁。但他意识到，时间已经不多了。就在这一天，他计划从莫斯科车站乘早班火车到他在特维尔省的乡间小庄园去。这位化学教授要前往特维尔志愿经济合作社，与当地的奶酪制造商代表团会面，就生产方法向他们提出建议，然后对当地的农场进行为期三天的考察。他的木制旅行箱已经收拾妥当，放在大厅里。透过他书房的窗户，可以看到马拉的雪橇在街上等着。车夫紧裹着衣服在雪地里跺着脚，孤独的老马在冰冷的空气中，呼哧呼哧地吐着一团团白色热气。

但仆人们不敢去打扰门捷列夫。他的脾气是出了名的暴躁，有时甚至会气到跳脚。但要是他错过了火车怎么办？

俄罗斯的科学发现心理学家B.M. 凯德洛夫和其他研究门捷列夫的学者们推测，即将搭乘火车的紧迫感对门捷列夫的思想产生了影响。也许正是这一点使他产生了白日梦般的灵感。在从圣彼得堡到特维尔的长途旅行中，门捷列夫经常通过玩纸牌“接龙”来消磨时间。他把木箱放在两膝之间，然后把牌面朝下放置。当银色的桦树、湖泊和树木繁茂的小山从窗外滑过时，他开始三张三张地翻牌。当他看到A时，他会一张接一张地把它们取出，放在箱子顶部排成一行： 红桃、黑桃、方块、梅花。然后继续翻牌，红桃K，红桃Q，方块K，红桃J……慢慢地，不同花色的牌开始顺着往下排，10、9、8……不同花色的数字依次排列——这和将元素按原子量排序，并分为不同族群的过程完全一样！

在那个早晨的某个时刻，门捷列夫一定是从书房门口喊了一声，命令仆人让等候的马拉雪橇离开，并通知车夫，教授现在要改乘下午的火车了。

门捷列夫回到他的书桌前，开始翻找抽屉。最后，他抽出了一叠白色的卡片。（他可能听到了马拉雪橇的铃铛声逐渐消失在雾蒙蒙的雪地中。）门捷列夫开始在空白的卡片上写字。他首先写出一种元素的化学符号，然后是它的原子量，最后是其特征性质的简短列表。当他填满了63张卡片后，他把它们面朝上摊在书桌上。

他开始盯着卡片，一边沉思，一边用手指梳理胡须的末端。时间一分一秒地流逝，他把所有注意力都集中到了面前卡片的海洋，思绪和半成形的想法在脑海中交织，他完全沉浸在自己的世界里，但仍然看不出一个整体的模式。

大约一个小时后，他决定尝试另一种策略。他把卡片收集起来，尝试分成几组摊开。又过了一个小时，他的眼皮开始因疲惫而颤动。最后，在绝望中，他决定试试最明显的方法，把卡片按原子量升序排列。但这样做不可能有任何结果，因为其他人都试过了，而且重量只是一种物理性质。他要寻找的是一种将化学性质联系起来的模式。这时，他开始困得点头，差点向前倒在纸牌上，几乎要睡着了。恍惚中，他似乎意识到窗外有雪橇在等着他。它还在那儿吗？还是已经回来了？该赶下午的火车了吗？那是最后一班了，千万不能错过。

当门捷列夫的视线再一次沿着原子量上升的方向扫过时，他突然注意到了一件令他心跳加速的事情：某些相似的性质似乎在元素中重复出现，而且它们之间似乎有规律的数字间隔。这里肯定有东西！但又是什么呢？那些间隔开始时有一定的规律，但后来似乎逐渐消失了。尽管如此，门捷列夫很快就相信他即将取得重大突破。一定有个明确的模式在那里，但他还不能完全掌握它。门捷列夫一时精疲力竭，身子向前倾，蓬乱的头枕在手臂上。他几乎立刻就睡着了，还做了个梦。