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一探歷代生化武器的威力──西元前到19世紀

careonline_96
・2020/03/18 ・2234字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 539 ・八年級

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聽到生化武器,你可能想到都是經典電影:《絕地任務》對準舊金山的 VX 毒氣火箭彈;《科洛弗 10 號地窖》裡說外頭世界因被生化武器影響而很不安全;或是聯想到各式各樣因變種病毒出現喪屍,接近世界毀滅的情節。其實,生化武器聽起來不僅致命又難以預防,還比我們想像中的還常見,常被認為是人類「一定會遇到,只是不確定何時何地」的災禍。

生化武器可以是生物或化學武器,也就是像微生物、化學物質或毒素,都屬於生化武器的範疇。例如使用不同的細菌,可以引發炭疽熱或鼠疫;若想利用病毒造成疫情,可能選擇天花、伊波拉等致命感染。

使用生化武器是人類本性?

像伊波拉病毒這樣的名詞,是 20 世紀以後才出現的,那麼人類早期懂得還不夠多時,就沒有生化攻擊嗎?錯。養小孩的家長都知道,小朋友聽到有關大便、尿尿等的話就會很開心,甚至也會說「我用一百個大便攻擊你喔!」←如果真的這麼做就算是生化武器攻擊。

翻開故事書,那些在教導誠實、守承諾等美德小故事裡,可能會提到某個貪心的老婆婆,誤以為箱子裡裝的是禮物,而特別選一個最大的箱子,打開後卻發現裡面裝滿了毒蛇。嗯,這就是老婆婆被生化攻擊了!

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所以即使古時候人類雖然還不知道細菌或病毒的存在,也不懂化學元素週期表,但他們仍知道有些髒東西會傳播。所以呢,散佈汙染的水源與食物就是最原始的生化武器。當然過去的資料科學程度低,歷史學家很難分辨到底這些事件是否為精心策畫的一場攻擊,抑或只是無心插柳的成功報復。

只要提到古時候 XXX 事件算是生物攻擊,都會混入些國籍、種族的情感,讓史學家們持相反意見:「這種族的人沒有這麼壞心的啦!」。不過我們還是可以來看看過去幾個可能的生化武器例子。

西元前:傳播髒東西

  • 西元前一千多年就有人會送給敵人生病的羊。
  • 荷馬史詩中,提到用毒藥煨過箭,增加敵人致死率。
  • 希臘城邦會用植物黑藜蘆於敵國的水源下毒。
  • 賽西亞的弓箭手要發射前,會先把箭頭浸到動物糞便、毒蛇血、人血、屍體的混合物內,再射出去,因為他們知道,這樣可是會讓敵人傷口潰爛,再也好不了。
  • 漢尼拔於海戰時把毒蛇罐丟到對手船上,因而贏了戰役。
  • 荊軻刺秦王時,其匕首滲著暗藍光,應該是使用上毒藥,是能讓人一刀斃命的。

以上的記載都發生於西元前,看來當時的人類就很懂得使用生化武器了。不過我們也可以注意到,這時的生化武器規模不大,大約都是單一事件,多數武器還不具傳染眾人的能力。

中世紀:黑死病

到中世紀最有名的生物戰則是由蒙古人發起的。當時位於克里米亞半島的古城「卡法」非常繁榮,幾乎壟斷黑海的貿易市場。西元 1346 到 1347 年之間,蒙古人圍攻卡法城,把鼠疫病人的屍體用投石機投入卡法城,城裡的人慌張逃離,逃離的商人可能就因此把鼠疫帶到義大利,並從而引發歐洲黑死病的蔓延。

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雖然黑死病是否單就是這事件而來的還有爭論。但黑死病隨著有史以來行動力最高的蒙古軍團快速傳播,歐洲人口死亡了三分之一,大幅撼動人口結構與羅馬天主教的統治地位。或許大家到威尼斯旅遊時,會看到一個長長鳥嘴樣的面具,這就是當時瘟疫醫師為了診治黑死病病患,又要避免接觸患者的體液飛沫,而設計出來的防護物,算是很早期的特殊款式口罩呢。

別以為是不文明、未開化的人類才想提倡生化武器。文藝復興時期的全才達文西不僅藝術造詣高,還幫忙了不少軍事防禦計畫,達文西就曾提議「釋放含砷的煙霧」來包圍敵人。

被天花擊潰的美洲大陸

另外一個例子是哥倫布發現美洲新大陸後,美洲原住民就被歐洲人帶來的各種傳染病打的七葷八素,尤其天花造成的災害更是一發不可收拾,絕對算是殖民時代最強大的生化武器。

雖說剛開始由歐洲人帶去美洲的天花疫情很可能是無心插柳,純屬意外;但到了 18 世紀,英國海軍已經會故意拿天花患者的毯子送給美洲原住民,並在日記上寫著:「我希望這會達成我期待的效果。」(我們不清楚後來這批毯子是否發揮功效?船長有沒有達成目的?因為天花比較容易藉由空氣傳播,體液雖也有傳播力,但病毒無法於空氣中長期存活,要很近期受汙染的毯子才有傳播力。)

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微生物學與化學的進展

那人類什麼時候才知道所謂的髒東西,是包含了細菌與病毒呢?十九世紀的法國科學家巴斯德證明,所謂的髒東西不是自然發生,不是突然間從灰塵中蹦出來的,而是有細菌這樣小小的,小到我們看不見的「微生物」,而導致人類生病的。之後的科學家逐漸辨識出愈來愈多的細菌種類,了解不同的細菌會帶來不同的疾病。從 20 世紀開始,隨著科學界對微生物更加了解,小說家就不斷開始幻想生物戰爭的可能性,並將其寫成文章呢。

同樣地,化學這門科目到了 19 世紀才有長足發展,可以大量製造且純化化學製劑,科學家也更能掌握各種物質的毒性。生化武器再也不只是想像,而被推上前線,幫助統治者獲得勝利。

下一篇,我們再來說說20世紀的生化武器!

 

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最理想的元素週期表?其實元素週期表有很多種!——《元素週期表:複雜宇宙的簡潔圖表》
日出出版
・2023/06/10 ・2017字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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前面幾章都在談元素週期表,但還有一個重要面向沒有提到。為什麼有這麼多元素週期表出版,而且為什麼現在的教科書、文章、網路,提供這麼多種元素週期表?有沒有「最理想的」元素週期表?追求最理想的元素週期表有意義嗎?如果有,我們在找出一份最佳週期表的過程中取得那些進展?

種類數量可觀的元素週期表

愛德華.馬蘇爾斯(Edward Mazurs)關於週期表歷史的經典著作中,收錄自一八六○年代首張元素週期表繪出以來,大約七百張的元素週期表。

馬蘇爾斯的書本出版已過了四十五年左右;之後,期間至少又有三百張週期表問世,如果再加上網路上發表的就更多了。為什麼會有這麼多元素週期表,這件事情需要好好解釋。當然,這些元素週期表中,許多並沒有新的資訊,有些從科學的觀點來看甚至前後矛盾。但即使刪除這些具有誤導性的表,留下的數量還是非常可觀。

元素週期表的變體:有圓形的還有立體的?

我們在第一章看過元素週期表的三個基本形式:短元素週期表中長元素週期表長元素週期表。這三類基本上都傳達差不多的訊息,但相同原子價(編按:原子的價數,金屬為正價、非金屬為負價)的元素,在這些表中有不同的分族。

此外,有些週期表不像我們一般認識的表格那樣四四方方。這種變體包括圓形橢圓的週期系統,比起長方形的元素週期表,更能強調元素的連續性。不像在長方形的表上,在圓形或橢圓形的系統中,週期的結尾不會中斷,例如氖和鈉、氬和鉀。

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但是,不像時鐘上的週期,元素週期表的週期長度不同,因此圓形元素週期表的設計者需要想辦法容納過渡元素的週期。例如本菲(Benfey)的元素週期表(圖 37),過渡金屬排列的地方從主要的圓形突出來。也有三維的元素週期表,例如來自加拿大蒙特簍的費爾南多.杜福爾(Fernando Dufour)所設計的(圖 38)。

圖 37/本菲(Benfey)的圓形元素週期表。圖/《元素週期表:複雜宇宙的簡潔圖表
圖 38/費爾南多.杜福爾(Fernando Dufour)的三維元素週期表。圖/《元素週期表:複雜宇宙的簡潔圖表

但我認為,這些變體都只是改變週期系統的描繪形式,它們之間並無根本上的差異。稱得上重要變體的,是將一個或多個元素放在和傳統元素週期表中不同的族。討論這點之前,我先談談元素週期表一般的設計。

元素週期表的概念好像很簡單,至少表面上是,因此吸引業餘的科學家大展身手,發展新的版本,也常宣稱新的版本某些地方比過去發表的更好。

當然,過去有過幾次,化學或物理學的業餘愛好者或外行人做出重大貢獻。例如第六章提過的安東.范登.布魯克,他是經濟學家,也是首先想到原子序的人,他在《自然》等期刊發展這個想法。另一個人是法國工程師夏爾.雅內(Charles Janet),他在一九二九年發表「左階式元素週期表」(Left-step periodic table),後來持續受到週期表的專家和業餘愛好者的關注(圖 39)。

圖 39/夏爾.雅內(Charles Janet)的左階式元素週期表。圖/《元素週期表:複雜宇宙的簡潔圖表

「理想」的追求

那麼,追求最理想的元素週期表真的有意義嗎?我認為,這個問題的答案取決於個人對週期系統的哲學態度。一方面,如果一個人相信,元素性質近似重複的現象是自然世界的客觀事實,那麼他採取的態度是實在論。對這樣的人而言,追求最理想的元素週期表非常合理。最能代表化學週期性事實的就是最理想的元素週期表,即便這樣的表還沒制訂出來。

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另一方面,工具論者或反實在論者看待元素週期表,可能會認為元素的週期性是人類強加給自然的性質。若是如此,就不必熱切尋找最理想的元素週期表,畢竟這種東西根本不存在。對約定俗成論者或反實在論者來說,元素究竟如何呈現並不重要,因為他們相信我們處理的,不是元素之間的自然關係,而是人造關係。

——本文摘自《【牛津通識課10】元素週期表:複雜宇宙的簡潔圖表》,2023 年 4 月,日出出版,未經同意請勿轉載。

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寫在起司工廠邀請函背面的曠世巨作:元素週期表出現的這一天——《元素週期表:複雜宇宙的簡潔圖表》
日出出版
・2023/06/09 ・1127字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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雖然門得列夫一直思考著元素、原子量、分類,但是足足想了十年之久,才終於迎來「我發現了!」這個時刻,就是一八六九年二月十七日這一天,也許可以訂為「我發現了!」紀念日。這一天,他取消了以顧問身分視察起司工廠的行程,決定投入研究他日後最膾炙人口的代表作——元素週期表

真正的發現

首先,他在起司工廠邀請函的背後,把幾個元素的符號列成兩行:

接著,他列出一個稍微更大的陣列,包括十六個元素:

當天晚上,門得列夫就把整個元素週期表都畫了出來,包括六十三個已知元素。此外,這張表還留了幾個空格給當時未知的元素,甚至預測這些未知元素的原子量。

他將這張表複印兩百份,寄給整個歐洲的化學家。同年三月六日,門得列夫的同事在俄羅斯化學學會一場會議上宣布這項發現。一個月內,這個新成立的學會就在期刊上刊登了一篇文章,另一篇更長的則在德國發表。

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多數關於門得列夫的大眾讀物和紀錄片會說他在夢中想到他的元素週期表,或在玩紙牌接龍時把牌當成一個個元素。這兩個故事,尤其後者,現在已經被許多門得列夫的傳記作者視為是杜撰的,例如科學史家麥克.戈爾丁(Michael Gordin)。

原則的堅持

還是回來討論門得列夫的科學方法吧。他和對手洛塔爾.邁耶爾很大的不同是,他不相信所有物質的統一性,也不支持普洛特關於元素具有複合性質的假說。門得列夫也刻意與三元素組的想法保持距離。例如,他提出氟應該和氯、溴、碘放在一起,形成一個至少四個元素的族。

洛塔爾.邁耶爾專注於物理原則,主要關注元素的物理性質,而門得列夫則非常熟悉元素的化學性質。然而,說到分類元素最重要的標準時,門得列夫堅持以原子量排序,不容許有任何例外。當然,許多在門得列夫之前的人,例如尚古多、紐蘭茲、奧德林,以及洛塔爾.邁耶爾都承認原子量的重要性,儘管程度不一。但是門得列夫對原子量與元素的本質有更深層的哲學理解,得以一探尚未被人發現的元素,進入這個未知領域

——本文摘自《【牛津通識課10】元素週期表:複雜宇宙的簡潔圖表》,2023 年 4 月,日出出版,未經同意請勿轉載。

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把砒霜當成「愛情補藥」,為了和情人結婚而下毒弒親:被愛情迷惑的瑪麗.布蘭迪——《毒物犯罪研究室》
創意市集
・2023/01/20 ・1514字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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弒親罪的投毒者

瑪麗.布蘭迪(Mary Blandy)看不出來是會犯下弒親罪的投毒者。

瑪麗.布蘭迪。圖/wikipedia

她出身中產階級,也受過良好教育,在牛津郡綠意盎然的英格蘭泰晤士河畔亨利(Henley-on-Thames)郊區長大。

瑪麗的父親法蘭西斯是一位成功的律師,他只希望自己的女兒能擁有最好的,但他最後反讓自己被為了女兒找的理想對象毒死,而瑪麗被判以絞刑。

為了女兒的婚姻拿出萬元英鎊當嫁妝

1746 年,未婚的瑪麗.布蘭迪逐漸步入而立之年。她的父親深怕女兒嫁不出去,想要幫她找一名丈夫。他在當地報紙上刊登公告,還提供豐厚的 1 萬英鎊當作嫁妝。許多男士前來詢問,但只有一人獲得瑪麗青睞——威廉.亨利.克蘭斯陶恩(William Henry  Cranstoun)。

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身為軍官將領兼蘇格蘭貴族之子,克蘭斯陶恩固然頗有聲望,但不幸的是他的外貌並不與其社會地位匹配。

他不高、五官不出眾,臉上也因為天花留有痘疤,而且他年長瑪麗 12 歲。此外,他們訂婚一段時間後瑪麗才發現他是已婚之人,法蘭西斯對此感到不滿,終結他們的訂婚關係,儘管克蘭斯陶恩堅稱那段婚姻並不合法。

名為「愛情補藥」的毒

婚禮雖然取消,但瑪麗仍然暗中與克蘭斯陶恩會面,而法蘭西斯則固執表示他不會允許一位重婚者進入他的家族中。該如何打破這樣的僵局呢?克蘭斯陶恩設計了一個計畫,利用他所說的「愛情補藥」白粉,暗中讓法蘭西斯服下。

克蘭斯陶恩和瑪麗說「愛情補藥」能確保兩人的愛情。圖/pixabay

瑪麗應該能讓父親原諒自己的蘇格蘭情人,確保兩人最後能有情人終成眷屬。

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克蘭斯陶恩的補藥其實就是砒霜,每次加入瑪麗父親的燕麥粥時,就已經開始在下毒了。法蘭西斯在 1751 年 8 月 14 日逝世,克蘭斯陶恩也就此消失。

患有消化道出血患者的腸胃所遺留,其死因是急性砒霜中毒。圖/創意市集

法蘭西斯的醫生安東尼.艾丁頓(Anthony Addington)為瑪麗感到不快,他認為得用燃燒的方法測試一些剩餘的白色粉末。

檢測結果最後出現了大蒜味,這在當時已經證明代表有砷的存在,因此艾丁頓的測試成為第一個檢測該毒藥作為謀殺武器的法醫研究。

被愛情迷惑的瑪麗

瑪麗於 1752 年 4 月 6 日被判絞刑,她被眾人描述成「被愛情迷惑的傻瓜」,自己殺了父親還不自知,是個「冷血的殺人犯」。

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據說瑪麗.布蘭迪在伏法前最後喊著「各位大人,讓我死得得體一點,拜託別吊太高。」圖/創意市集

最諷刺的是,這段婚姻最後也沒有真的給克蘭斯陶恩 1 萬英鎊的嫁妝,法蘭西斯.布蘭迪死前銀行戶頭只有 4 千英鎊。

——本文摘自《毒物犯罪研究室:解析23種經典致命植物、礦物、藥劑、毒品,從醫學鑑識&毒物科學揭秘恐怖毒殺與謀殺手法》,2022 年 11 月,創意市集出版,未經同意請勿轉載。