作為一個化學(xué)發(fā)燒友，要向各位科學(xué)愛好者強烈推薦這一本非常有意思的好書：《元素的盛宴》，這本由山姆·基恩寫的好書，從氫元素寫起，將所有的元素背后的故事向你娓娓道來，如果我們細細品味的話，你會發(fā)現(xiàn)每一個元素的背后，都是人類在歷史進程中發(fā)生的激動人心的大事件，又有多少科學(xué)家的命運與此息息相關(guān)，而與此相關(guān)的背后的人性又會讓人倍感嘆息。
我們宇宙當(dāng)中為什么會出現(xiàn)這樣豐富多彩的元素？宇宙大爆炸當(dāng)中一開始就形成了嗎？而我們?nèi)祟愑质侨绾握J識到他們的存在的？在每一次激動人心的發(fā)現(xiàn)背后，又是經(jīng)歷了如何曲折的發(fā)現(xiàn)過程？
我相信所有學(xué)習(xí)過化學(xué)元素周期表的同學(xué)或許都有這樣的感覺：這張表看起來整潔精練就像科學(xué)界的德國工藝一般讓人感到賞心悅目；另一方面再也沒有比化學(xué)更為反復(fù)無常的學(xué)科的，這門學(xué)科的規(guī)律有著如此之多的使用條件和適用范圍，以至于基本上一個規(guī)律就是為了解決一個問題單獨設(shè)置的，而我們看著這張表格的時候，基本上很難看出這樣設(shè)置的必要性，我們永遠只能知道兩個元素之間有聯(lián)系，但是我們永遠很難想到兩個元素之間的具體關(guān)聯(lián)。這些關(guān)鍵信息總是好像一個猶抱琵琶半遮面的女神，半遮半掩地在你面前讓你看到一番旖旎，而仔細一看的時候，又好像捉摸不透其中的關(guān)聯(lián)。
我還記得我的化學(xué)老師當(dāng)時介紹元素周期表的時候，微瞇著眼睛的樣子，特意頓了頓，用特有的四川方言說道：“這個（ze go）周期表嘛，咋個說喃，有一句話叫做屁股決定腦袋，元素周期表里頭的元素，就是位置決定命運，他們長得哪個咔咔（位置），就基本上可以看得出這個元素的性質(zhì)?！痹捳f完還意猶未盡地指著班上的同學(xué)，得意地說道：”就好比你們這些娃兒，坐在第一排的人都積極舉手，第二三排一般都認真聽講，你看那個垃圾桶旁邊的同學(xué)，現(xiàn)在就在睡瞌睡。這個就叫位置決定命運！”
于是，“位置決定命運”這句話深深印入了我的腦海，至今都難以忘懷——位置這個變量，在周期表元素的表征當(dāng)中，有著決定性的作用。我們無法找出兩片一樣的樹葉，同樣的道理，我們無法找出兩個相同的元素，周期表是這樣的神奇，我們僅僅是將最外層電子相同的電子集結(jié)在一起變成同一列，就揭示出他們之間的“血緣”關(guān)系，乃至于他們之間的“遺傳基因”我們都可以預(yù)測出來——我們見到了金屬鈉在水面上游動的奇景，我們就可以看到金屬鉀和水之間反應(yīng)是怎樣的一種盛況；事實上鉀元素和水只要一接觸就可以大量釋放氫氣和大量熱引發(fā)爆炸，而銣和銫就見到水就如同遇到了不共戴天的殺妻仇人，只要一見面就會不顧一切相互廝殺在一起，最后的爆炸當(dāng)中，透露出一種至死方休的決然。
當(dāng)我們用我們的雙目掃過同一行的元素的時候，我們一定會發(fā)現(xiàn)他們的大小在逐漸地發(fā)生變化，一方面這些元素的質(zhì)子數(shù)在逐漸增加，而這些原子的電子數(shù)也在逐步填充在電子層上，如同牛頓力學(xué)中的萬有引力主宰了宇宙中兩個星球的運動，麥克斯韋和法拉第、洛倫茲等物理學(xué)家前仆后繼揭示出的電磁力主宰了原子內(nèi)部的作用，原子中的質(zhì)子與電子在電磁力的作用下，如同被空氣中散發(fā)的荷爾蒙吸引的情侶，又如同瓊瑤劇中的主角，在莫名其妙的感情線的作用下開始相愛相殺，隨著周期表從左往右，質(zhì)子個數(shù)逐漸增多，質(zhì)子正電荷散發(fā)出對外層電子難以抵抗的吸引力，如同被腐爛果實吸引的果蠅，外層電子開始逐漸向中心的正電荷靠近，如同逐日的夸父一般，在追逐正電荷的過程當(dāng)中不知不覺縮短了距離，原子的半徑開始逐漸減??；而從第四周期開始，第三層電子逐漸增多，內(nèi)層電子如同深宮中幽怨的妃嬪，迫不及待地想要在君王面前展示自己的美麗，它們有意無意地開始遮擋質(zhì)子對最外層電子的吸引力，質(zhì)子對最外層電子的掌控開始減弱，如同喪失權(quán)威的父親，眼睜睜看著最外層電子漸行漸遠，原子的半徑衰減在過渡金屬當(dāng)中又開始顯得不那么明顯。
元素表是這樣的神奇，有著極其強烈的地域特色，在元素周期表西岸是活躍的金屬，東岸是鹵素和高貴氣體參差不齊地排列在周期表的非金屬區(qū)，而中間則是廣闊的“太平原”，從第三列開始，一直到第十二列，在人類歷史上扮演著重要角色的過渡金屬填充其間，成為了周期表上的耀眼明珠。電子的排列決定著電子的行為，過渡金屬的最外層電子相同，這也是為什么許多金屬看起來如此相似的原因，而這樣的現(xiàn)象在鑭系元素和錒系元素當(dāng)中更為嚴重，因為他們的化學(xué)性質(zhì)是如此地相似——他們把他們有差異的電子藏在了內(nèi)部的電子層——以至于化學(xué)史上很長一段時間是無法分離這些鑭系元素的。記?。弘娮拥男袨闆Q定了元素的性質(zhì)。
當(dāng)然，我們是不能夠完全忽略決定原子99%的質(zhì)量的部分——原子核。而我們?nèi)祟悓τ谠雍藘?nèi)部的質(zhì)子、中子的研究有一個繞不開的女性科學(xué)家——瑪麗婭·格佩特。一個女性在1930年隨著丈夫在科學(xué)界四處漂泊，大談科學(xué)——這在當(dāng)時開起來是一件讓人難以理解的事情，很多學(xué)校雖然給她提供了一份工作，但是他們拒絕為女性科學(xué)家付一份薪水，而且分配給她的，是一些具有“女性氣質(zhì)”的課題，比如研究顏色是怎么來的。
然而她并不會僅僅滿足于尋訪這些簡單問題的答案，她的研究涉及到一個更難把握的未解之謎——為什么我們在宇宙中發(fā)現(xiàn)的元素含量如此不均衡？氫元素為什么占據(jù)了絕大多數(shù)的比例，為什么鋰原子的存在如此地卑微以至于我們?nèi)祟愒陂L時間一直都沒有發(fā)現(xiàn)這一號元素？這個現(xiàn)象背后又在暗示著怎樣的一個事實？
在物理和化學(xué)研究對該問題陷入僵局的時候，瑪麗婭提出了一個驚人的猜想——會不會，原子核中質(zhì)子和中子也是分層排列的，就好像電子一樣？在這個想法的刺激下，瑪麗婭開始逐一驗證猜想，一串有趣的數(shù)字開始出現(xiàn)：2,8,20,28,50,82……這些數(shù)字浮出水面的同時，在科學(xué)界引發(fā)了巨大的爭議，核物理學(xué)家們開始對這一理論進行狂轟濫炸，激進的科學(xué)家表示“一位不領(lǐng)工資的女教授”的猜想是令人難以置信的。而她用一系列嚴格的工作證明了，這些質(zhì)子和中子是如何整齊地排列成穩(wěn)定對稱的球形，因此這些原子會異常地穩(wěn)定，進而解釋了為什么我們的生命是由這些比較穩(wěn)定的元素所構(gòu)成，而不去選擇鐵或者銅這樣的看起來強度極高的元素來構(gòu)成。
有意思的是，直到今天，我們才逐漸揭開了生命背后的奧秘，以及為什么是由碳元素為構(gòu)成生命的最基本元素等等一系列問題的答案，元素周期表的每一個精妙聯(lián)系，都會讓人感到造物主的奇妙構(gòu)思，是何等的天才，才可以設(shè)計出像今天這樣的宇宙，如此奧妙的體系！元素的背后，卻又隱隱暗合生物界當(dāng)中競爭、合作、生存、競爭的復(fù)雜關(guān)系，先天的質(zhì)子中子的對稱性，又決定了，某些元素自身的巨大的優(yōu)越存在，卻又暗合當(dāng)今社會當(dāng)中具有某些特質(zhì)的人群，占據(jù)著社會的巨大財富，仔細對比，卻又發(fā)現(xiàn)宇宙當(dāng)中的“優(yōu)勝劣汰”和“馬太效應(yīng)”竟然也如此明顯，變幻莫測，令人拍案驚奇。
一個原子就是一個宇宙，而宇宙又由如此多的原子用難以置信的方式聚合而成，上百個周期表元素構(gòu)成了令人驚嘆的世間萬物，我們和這些多彩的元素相遇，是一場多么美妙的遇見！
向美妙的造物主問好，致敬！
