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4 “理想的金属”

1943年夏天,离家4年之后,我返回了伦敦。此时,我已10岁,有些沉默寡言、焦虑不安,但对金属、植物和数字却充满了热情。尽管到处都是炸弹威胁,尽管口粮要配给,尽管有灯火管制,尽管印书的纸张特别薄,但生活正逐渐恢复正常。德军在斯大林格勒被击退,盟军在西西里岛登陆;战事可能还要持续几年,但我们已经胜利在望。

对我来说,一根来自北非的香蕉就是胜利的征兆,那根香蕉几经转手,送给我的父亲,这可是前所未有的事情。战争开始之后,我们都再也没见过香蕉,于是父亲郑重地把那根香蕉分成七等份:他和母亲各一份,博迪姨妈一份,几位哥哥和我各一份。我把那一小块香蕉放在舌头上,如圣饼一样,慢慢吞咽,细细品味。香蕉口感清甜馥郁,令人心醉神迷,一时间,过往的时光浮现眼前,我对未来也充满期待。这香蕉或许就是一种象征,预示着我已经回家,不用再离开。

不过,变化还是很大的,家已经面目全非,全然不似战前那么安逸稳定。我觉得我们家算是一般的中产阶级家庭,之前有一帮仆人和帮工。父母在我们的成长过程中都非常忙,甚至是“缺席的”,很多仆人便在我们的生活中起到不可或缺的作用。有一位在我们家服务多年的保姆亚伊,从1923年马库斯出生时便来到我们家(我一直也没搞清她的名字到底是怎么拼写,等我学会读写之后,猜测应该拼作“Yea”——我读过一些《圣经》,对“lo”“hark”和“yea”之类的词很着迷)。还有我的保姆玛丽昂·杰克逊,我对她很依赖,据说我第一次开口说话就是喊出了她的名字,奶声奶气、一字一顿地喊了出来。亚伊身穿保姆制服,头上包着保姆头巾,神色严厉,令人生畏。但是玛丽昂·杰克逊就不一样,她身穿柔和的白色衣服,衣服就像鸟儿的羽毛一样,我经常偎依在她的怀里,感觉很安心。

玛丽是厨师兼管家,围裙总是浆得笔挺,双手红通通的。她手下还有一个我已记不得名字的帮工女佣,白天来,晚上离开。除了这4个女人,还有司机唐和园丁斯温,家里的重活基本都由他们负责。

战后,几乎一切都变了。亚伊和玛丽昂·杰克逊都离开了,因为我们都“长大了”。园丁和司机也离开了,母亲此时已经50岁,决定自己开车。玛丽本该回来的,却再也没出现;博迪姨妈接过她的工作,负责起购物和做饭。

家里的布局也发生了变化。战时一切物资都紧缺,煤炭也一样,因此,家里的大锅炉关闭了,取而代之的是一个燃油炉,功率有限。房子里的很多富余房间也都封闭了。

如今,我已经“长大了”,就得到了一间更大的房间。这个房间以前是马库斯的,不过他和戴维都已经去上大学了。这个房间里有一个煤气炉、一张旧桌子和我自己的几个书架,我一生中第一次有了自己的地方,自己的空间。我会在房间里待上几个小时,读书,沉浸在关于数字、化学和金属的想象世界中。

最令我高兴的是又能去找钨舅舅了——至少他那里看起来没怎么变(尽管钨的供应有些紧缺,因为制造装甲钨钢板用去了大量的钨)。我猜他看我这个小徒弟归来,也很高兴,因为他会一连几个小时在工厂和实验室里陪我,有问必答。他的办公室里有几个正面是玻璃的陈列柜,其中一个陈列着一系列灯泡:有几只是19世纪80年代初期爱迪生制造的碳丝灯泡;有一只是1897年的锇丝灯泡;还有几只世纪之交的灯泡,灯泡里是细长的钽灯丝,呈之字形。还有一些近年产的钨丝灯泡,形状各异,大小不一。这些灯泡是舅舅的骄傲,也是他的兴趣所在,因为其中一些灯泡是他发明的,甚至还有一只打着“未来灯泡?”的标签。灯泡里没有灯丝,但是旁边的一张卡片上写着“铼”。

我知道铂,但是锇、钽和铼等几种金属我都是第一次听说。戴夫舅舅保存着几种金属的样品,还有一些原矿,都摆在那些灯泡旁边的一个陈列柜里。他给我展示一种样品时,会详细介绍这种金属的特性、发现过程、冶炼方法,以及适合制作灯丝的原因。舅舅谈论着这些制作灯丝的金属——“他的”金属——给我的印象就是,它们高贵、致密、难熔、闪闪发光,特别吸引人,特别重要。

他会拿出一块表面有凹痕的灰色金属块,说一声“沉吧”,然后递给我。“这是铂块。发现时就是这样的天然金属块。大多数金属发现时都是与其他东西混合在一起的矿石。只有少数几种金属和铂一样,比如金、银、铜和其他一两种金属。”他说,其他这些金属已经发现了数千年,但是,铂在两百年前才被“发现”。尽管印加文明在多个世纪之前已经将铂视作珍宝,但世界其他地区的人却不知道它的存在。最初,人们不喜欢这种“重银”,认为它是掺了杂质的金子,便把它扔到河底,以防它“污染”矿工的淘选盘。时间来到1700年代末期,这种新发现的金属开始风靡欧洲——它比金的密度更大,更沉,而且和金一样“高贵”,永远不会生锈。铂的光泽和银一样(铂的西班牙名字是platina,意思就是“小银”)。

铂往往与铱和锇两种金属同时出现,这两种金属更致密、更坚硬,耐火性也更强。说到这里,舅舅拿出两种金属的样品给我看,样品是薄薄的几片,扁豆大小,却重得出奇。这就是“铱锇矿”,世界上最重的两种物质锇和铱的天然合金。我也说不清是什么原因,但是重量和密度这两个词会令我兴奋不已,给我无比的安全感和舒适感。戴夫舅舅说,锇还是铂族金属中熔点最高的,因此,虽然稀缺又昂贵,但它也曾一度替代铂,被做成了灯丝。

铂族金属的最大优点就是既像金一样高贵、易加工,燃点又高很多,因此是制作化学仪器的理想材料。铂制作的坩埚可以耐极高温;制作的烧杯和药匙耐强酸。戴夫舅舅从柜子里取出一只小坩埚,表面非常光滑,还闪闪发光,看起来跟新的一样。“这大概是1840年制作的。”他说,“用了一个世纪,几乎没有任何磨损。”

1867年,我外公的大儿子杰克14岁,南非的金伯利附近发现了钻石,淘钻石热由此兴起。19世纪70年代,杰克与查理和天生聋哑、使用手语的亨利兄弟三人去往南非,在钻石矿、铀矿和金矿里做顾问,以此讨生活,赚大钱(随行的还有他们的妹妹罗斯)。1873年,外公再婚,又生了13个孩子。杰克几人的经历与亨利·赖德·哈格德 的《所罗门王的宝藏》以及钻石谷的古老传说相结合,成为家族传奇。西德尼和亚伯追随两个同父异母兄弟的脚步,也去了非洲。再后来,更年轻一些的两兄弟戴夫和米克也加入了他们,因此兰道家族兄弟9人中一度有7人在非洲做矿产顾问。

我们家里挂着一张1902年拍摄的全家福(如今挂在我的家里),照片里有蓄着胡须的威严的外公,还有他的第二任妻子沙亚和他们的13个孩子。我的母亲还是个小姑娘,看起来只有六七岁,她的小妹妹多吉——也是18个孩子里最小的一个——像团毛绒球一样趴在地上。仔细打量,你就能看出亚伯和西德尼是拼接到相片里的(摄影师安排其他人站位,为他们留出了位置),因为他们当时受布尔战争波及,滞留南非,可能还有生命危险。

母亲那两位同父异母的大哥如今已经在南非娶妻生根。他们从未回过英格兰,他们的故事却在家族中流传,渐渐成为家族传奇。战争爆发时,西德尼、亚伯、米克和戴夫这几位年龄稍小的哥哥返回了英格兰,带回了异域故事和采矿生涯的战利品,其中就包括各种矿物。

戴夫舅舅喜欢摆弄柜子里的金属和矿物,还允许我和他一起玩,详细给我讲解它们的神奇之处。我觉得他把整个地球看成了一座巨大的天然实验室,高温和高压不仅引发了地壳运动,还创造了无数的化学奇迹。“看看这些钻石,”他向我展示著名的金伯利钻石样品时会这样说,“它们差不多与地球同龄。数十亿年前,在地球深处,在难以想象的高压作用下,它们就已经形成了。它们穿过了几百英里 深的地幔,又穿过了地壳,才以金伯利岩的形态来到地表。我们可能永远也无法直接看到地球内核的样子,但是,金伯利岩和里面包裹的钻石就是地球内部的样本。人们尝试过人工制造钻石,但是,钻石形成的温度和压力是我们难以企及的。”

有一次,我拜访戴夫舅舅,他拿出一大块铝棒给我看。我已经见识过致密的铂族金属,如今发现铝如此之轻,竟只比一片木头略重,又深感惊讶。“我给你看点有趣的东西。”他说着取下一小块表面光滑的铝,涂上了一层水银。突然之间,铝像患了某种可怕的疾病,表面开始崩坏,迅速长出一种好似霉菌的白色物质,先是长到半厘米多高,又长到一厘米多高,直到最后整块铝都被吞噬了。“你见过铁锈——铁接触了空气中的氧气,发生了氧化。”舅舅说,“铝的氧化速度要快100万倍。那一大块铝棒依然闪闪发光,因为表面覆盖了一层氧化物,避免了进一步氧化。但是,用水银揉擦铝块,破坏了表层,铝就失去了保护,几秒钟内便与氧气结合。”

我觉得这种反应如魔法一般,很神奇,但又有些害怕——一块闪亮的金属如此迅速地变成一摊氧化物。这让我想起某种令物体崩解的符咒,有时在我的梦里会出现这样的场景。我从此感觉水银是邪恶的,专门毁坏金属。它会这样毁坏所有金属吗?

“不要担心。”舅舅说,“我们这里使用的金属很安全。我把这一小块钨放进水银里,就不会有事。即使在水银里泡上百万年,钨还是会像现在一样闪亮。”在这个危险的世界中,至少钨是稳定的。

“你也看到了,”戴夫舅舅继续说道,“铝的表层被破坏之后,就会迅速与空气中的氧气结合,形成氧化物,也就是白色的氧化铝。这与铁生锈类似,铁锈就是铁的氧化物。有些金属特别喜欢氧气,一旦暴露在空气中,便迅速与氧气结合,生成一种氧化物,变得暗淡。有些金属甚至能从水中吸取氧气,因此必须保存在密封管里或存在油里。”舅舅拿出一个装着油的瓶子,里面保存着几块表面发白的金属。他捞出一块,用小刀切开。我很惊讶,这种金属竟然这么软,我以前从未见过有人这样切开金属的。金属的切面闪耀着银色的光泽。舅舅告诉我这是钙,化学性质极为活跃,在自然界不会以纯金属的形态存在,只能存在于化合物或矿物中,需要通过化学反应提取。他说多佛 的白色峭壁就是白垩,其他的都是石灰石,白垩和石灰石是碳酸钙的不同形态,而碳酸钙也是地壳的主要组成成分。我们说话间,金属钙已经彻底氧化了,明亮的表面变成了暗沉的灰白色。“变成石灰了,”舅舅说,“就是氧化钙。”

舅舅在柜子前介绍着各种藏品,如数家珍,但最后都会说到他的金属。“钨,”他说,“最初谁都没有意识到这种金属是多么完美。它是金属中熔点最高的,比钢铁还坚硬,高温下仍然能够保持强度,真是完美的金属!”

舅舅的办公室里保存着各种各样的钨棒和钨锭。有的用作镇纸,有些则没有任何实际用途,只是给制作者和拥有者带来了快乐。说实话,就算是钢筋,甚至是铅条,与之比较也感觉有些轻,不够致密、牢靠。舅舅会说:“这些钨块的密度极高,杀伤力比铅块要强得多,跟武器一样。”

他还补充说,世纪初有人想制作钨炮弹,但发现这种金属太硬,难以打磨。不过有些钟摆是用钨做的。戴夫舅舅说,如果有人想要给地球称重,需要一种密度极大的物体在天平另一侧“平衡”,没有什么比钨做的巨大球体更合适了。他计算过,直径60厘米的钨球就有2吨重。

戴夫舅舅告诉我,白钨矿是一种含钨矿物,以伟大的瑞典化学家卡尔·威尔海姆·舍勒 命名。舍勒最早发现白钨矿中含有一种新元素。这种矿石密度极大,矿工称之为“重石”,瑞典语就叫“tung sten”,后来人们便以此命名这种元素。白钨矿是在美丽的橙色晶体中发现的,这种晶体在紫外线灯的照射下会发出明蓝色的荧光。戴夫舅舅在办公室里用一个特别的柜子保存着白钨矿和其他荧光矿物。在我看来,11月的夜里,灯光昏暗的法灵登路孕育着别样的天地;舅舅打开伍德灯 ,陈列柜里的荧光矿物便光芒四射,橙色的、蓝绿色的、猩红色的和绿色的光交相辉映。

尽管钨的主要来源是白钨矿,最初钨却是从另外一种名叫黑钨矿的矿石中提炼而来。在英文里,钨(tungsten)有时也写作“wolfram”,钨的化学符号W也是由这个词而来。这件事令我兴奋不已,因为我的中间名是Wolf。钨矿往往与锡矿伴生,因为钨的存在,分离锡就变得异常困难。舅舅继续说,因此,最初钨被称作“wolfram”,它就像饥饿的狼(wolf)一样,“偷走了”锡。我喜欢“wolfram”这个名字,因为它听起来锐不可当、充满野性,可以使人联想到饥渴、神秘的狼。我也把这个词看成钨舅舅(Uncle Tungsten,Uncle Wolfram)与我奥利弗·沃尔夫·萨克斯(O.Wolf Sacks)之间的纽带。

“大自然赐给你们铜、银和金这些天然金属。”舅舅说,“在南非和乌拉尔,她还赐予了你们铂族金属。”他喜欢从柜子里拿出天然金属——玫瑰色的铜丝和铜片,暗淡的银丝,还有南非矿工淘出来的金沙。他说:“想象一下,人类第一次见到金属时的景象——突然反射而来的阳光,在岩石或小溪的底部突然闪起了光!”

但是,大多数金属都是以氧化物或“矿灰”的形式存在。他说,矿灰不可溶解、不可燃、不能熔化,正如18世纪的一位化学家所写“没有金属的光彩”。尽管如此,人们后来还是发现,矿灰很接近金属,被木炭加热后就真能变成金属;而纯金属在空气中被加热也会变成矿灰。在这个反应过程中到底发生了什么,人们至今未知。舅舅说,在理论出现之前,便早已有实践知识:人们可以熔化矿物,冶炼金属,并付诸实践,却无法正确理解背后的机理。

舅舅想象着人类第一次冶炼金属的样子,原始人用含有铜的矿石——可能是绿色的孔雀石——围火做饭,突然发现木头烧成木炭之后,绿色的石头好像出了血,渗出红色的液体,那就是熔化的铜。

他继续讲道,如今我们知道用木炭加热氧化物,木炭中的碳就会与氧化物中的氧结合,从而“还原”它们,得到纯金属。如果不能从氧化物中还原出金属,我们能得到的就只有那几种天然金属了。那样就不可能出现青铜时代,就更不消说铁器时代了;也就不会有18世纪的有趣发现,人们在那个世纪从矿石中提炼出18种新金属,其中就包括钨!

戴夫舅舅给我展示了白钨矿里提炼出的纯氧化钨,与舍勒和钨的发现者德卢亚尔兄弟 当年制备的一样。我从他手里接过瓶子,瓶里装着黄色的粉末,特别重,像铁一样。他说:“我们只需将其与碳混合,放入坩埚中加热,直至红热。”他将黄色的氧化钨与碳混合,然后放进大火炉角落的一个坩埚里。过了几分钟,他用长钳夹出坩埚。冷却之后,我看到坩埚里发生了令人兴奋的变化。碳全都不见了,黄色粉末也大多消失,取而代之的是闪着暗光的灰色金属颗粒,就和德卢亚尔兄弟在1783年时的发现一样。

舅舅说:“还有另外一种制备钨的方法。那景象更是壮观。”他将氧化钨与很细的铝粉混合在一起,然后加入了一些糖和高氯酸钾,又在上面滴了一点硫酸。糖、高氯酸钾和硫酸立刻燃烧起来,从而点燃了铝和氧化钨,二者燃烧反应剧烈,耀眼的火花四处飞溅。火花熄灭之后,我看到坩埚里剩下一团白热的钨球。“这是最剧烈的化学反应之一。”舅舅说,“人们称之为铝热法;你刚才也见识过了。这种反应可以产生3000多摄氏度的高温,足够熔化钨。你看,我就用了内侧涂着氧化镁的特殊坩埚,才能承受如此高温。这个实验不好控制,一不小心就会爆炸——战争中,人们会利用这个反应的原理制造燃烧弹。如果反应条件控制得当,这就是非常好的一种方法,可以用来制备各种很难获取的金属——铬、钼、钨、钛、锆、钒、铌和钽,都可以。”

我们从坩埚里刮出小钨球,用流水小心洗净,拿放大镜仔细观察,又称了重。舅舅拿出一个0.5毫升的小量筒,倒入了0.4毫升的水,然后把小钨球轻轻放入量筒,液面升高了0.05毫升。我记录下数据,做了计算,算出这个钨球不到1克,密度19克/厘米3。舅舅说:“很好,德卢亚尔兄弟在18世纪80年代第一次制备出钨时,计算出的密度也差不多。”

“我这里有几种不同的金属,都是颗粒状的。要不你来实践一下,称一称它们的重量,测量一下体积,计算出它们的密度?”随后的一个小时,我满心欢喜地操作起来。舅舅真是给我准备了很多种金属,有略微生锈的银色金属,密度不到2克/厘米3,还有他收藏的铱锇矿颗粒,密度是那种银色金属的十几倍。我测量一种黄色小颗粒的密度时,发现它的密度也是19.3克/厘米3,与钨的一模一样。“你看,”舅舅说,“金的密度和钨的几乎一样,不过银要轻很多。纯金和镀金的银是很容易分辨的,但是镀金的钨就很难分辨了。”

舍勒是戴夫舅舅最崇拜的人之一。他不仅发现了钨酸和钼酸(新元素钼就是从钼酸中提炼出来的),还发现了氢氟酸、硫化氢、胂、氢氰酸和其他十几种有机酸。戴夫舅舅说,这些都是他独自完成的,他没有助手,没有资金资助,也没有大学教职和薪水,靠着自己在一个瑞典小镇的药剂师工作维持着生计。他发现了氧,靠的不是运气,而是尝试了多种不同的制备方法才发现的;他还发现了氯,并提出了锰、钡和其他十几种元素的制备方法。

戴夫舅舅说舍勒全身心地投入工作中,不求名,不逐利,向所有人分享了自己的知识。舍勒的聪明才智令我赞叹,而他的无私情怀更是使我敬佩不已。他将发现新元素的荣誉拱手让给学生和好友——约翰·甘恩 发现了锰,彼得·耶尔姆 发现了钼,还有德卢亚尔兄弟发现了钨,都有他的功劳。

据说,只要是与化学相关的事情,舍勒都过目不忘。任何物质的外观、触感和味道,在化学反应中的变化方式,他都不会忘记;有关化学现象的事情,不管是书上读过的还是听说的,他也都不会忘记。他对其他事情都不太关心,也不在意,全身心投入钟爱的化学中。舍勒心无旁骛、痴迷地沉醉于化学现象中,注意到每一个细节并牢记在心,这才是他的过人之处。

舍勒在我心中象征着科学的浪漫。在我看来,追寻科学就是真与善,是可以持续一生的爱恋。我从未想过“长大”之后做什么——长大是一件我不敢想象的事情——但现在我知道了:我要成为一名化学家,像舍勒一样的化学家。我要追寻这位18世纪化学家的脚步,探寻自然物质和矿物的世界,对它们加以分析,探究它们的秘密,发现未解之谜和新金属。 HjGb4a3kenoThrZlTHDZJkQkQzHMd5manEE8ZFfvIeXvlMCVoxdXkRDhbCYc2RIV

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