中國必須改革其評價化學研究的方法

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。這種變體包括圓形和橢圓的週期系統，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。

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）。

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）。

「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。

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。

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。

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。

焚燒樹葉的香水味？

想像焚燒樹葉的氣味（對於成長歷程中沒有這種體驗的讀者，我誠心致上歉意）。許多人對焚燒樹葉的氣味情有獨鍾，以至於克里斯多夫．布魯休斯（Christopher Brosius）應消費者要求，調製了「焚葉」（Burning Leaves）^１這款香水。

這位特立獨行的香水師，成立狄蜜特香氛（Demeter Fragrances）品牌，以自然主義及與眾不同的香水創作而著名，「泥土」（Dirt）也是其中一款。事實上，焚燒樹葉真正的氣味充滿有害毒素及汙染物，這也是為什麼現今美國大多數的州都立法禁止這種行為。

怎麼會有這麼多人喜歡如此有害健康的氣味呢？答案就在你的過去。試著回想童年第一次和這個氣味的邂逅，來理解你為何喜歡它。這氣味或許與萬聖節的嬉戲有關；或許暗示著感恩時節的家族歡慶及山珍海味；或許和你與父母或祖父母共度的寶貴時光有關；又或許只是某個無憂無慮的午後，天氣轉為涼爽，七彩陽光穿過樹枝灑落，而背景氣味正是這種氣味。我猜中了嗎？

由於目前焚燒樹葉在大部分美國的州是違法的，如今在美國成長的孩子不可能有機會接觸這種氣味，就算他們真的聞到了，大概也只知道焚燒樹葉會散發有害的化學物質，因此覺得這個氣味「不好聞」。

假如快轉到二十年後，未來孩子們會喜歡還是厭惡？他們還知道那是什麼嗎？二十年後還會有任何人想要狄蜜特香氛的焚葉香水嗎？除了自身的體驗學習，我們也在所謂「文化」中習得各式各樣的喜好。此外，文化間的差距不見得非常大，也能產生截然不同的氣味偏好。

讓美國人喜歡的冬青味卻讓英國人很討厭！

想想英國與美國吧！倫敦《泰晤士報》（TheTimes of London）於二○○四年一月發表的超級市場問卷調查顯示，英國的十大最愛氣味排行榜為：新鮮麵包、煎培根、咖啡、熨衣服、割草、嬰兒、海洋、聖誕樹、香水及炸魚薯條。

美國人也許贊同英國排行榜上的某些氣味，但我敢保證，英國人絕不可能贊同美國的十大最愛氣味。冬青薄荷是美國人最愛的氣味之一，卻讓英國人極端厭惡。為何美國人喜歡冬青糖的氣味，英國人卻不？

一九六○年代中期在英國進行的一項研究，要求成年受試者根據喜愛程度評比一連串常見氣味。類似的研究也在一九七○年代晚期的美國進行。兩項研究都有包括水楊酸甲酯（methyl salicylate），也就是冬青的氣味。英國的研究顯示，冬青是諸多氣味樣品中評價最低的其中之一；然而根據美國的研究，冬青卻在所有氣味樣品中評價居冠。

何以使用同樣語言的兩個文化，在氣味偏好上的表現會如此懸殊？答案就在歷史中。冬青氣味在英國添加於許多藥劑，尤其是二次大戰期間一種廣受愛用的局部止痛藥膏，這對一九六六年研究進行當時的受試者而言堪稱經典。

相反地，美國幾乎只能從糖果及口香糖找到冬青的氣味，這些零食甜美而愉快的體驗，便賦予冬青氣味全然不同的意義。英國人不喜歡冬靑，是因為那喚起與藥劑和戰時有關的感受；美國人喜歡冬靑，則是因為那帶來與甜食及糖果有關的感覺。

當公廁味或焚屍味成為日常？

氣味體驗的文化差異也說明，為何全球通用的臭氣彈至今尚未尋得合適氣味。想像若生活在缺乏現代污水處理系統的文化裡，你可能會非常熟悉「美軍出產的公廁氣味」，畢竟這代表的不過是日常生活，就像無所不在的汽油味。

實際上，這種「無所不在」正是北京錯失二○○四年奧林匹克運動會主辦權的原因。當一九九三年北京正在爭取奧運主辦權時，中國只有百分之三十的民宅擁有私人廁所，公共茅坑才是常態。

然而這些公共茅坑可不像我們公園裡設置的那種公用盥洗室，而是地上挖的幾個洞，彼此沒有隔間、沒有屋頂遮蔽、也沒有自來水供應，僅單純用一面牆圍起來。

想當然爾，這種無所不在的公共茅坑，導致北京城的空氣瀰漫著無比濃厚的排泄物氣味；試想在炎炎夏日，那會演變成什麼狀況？爭取主辦權失敗後，中國政府理解到改善公共茅坑的必要性，因此開始花費納稅人的錢來興建現代廁所。

出乎意料的是，許多人民抱怨，他們的錢用在其他任何地方都遠比用來蓋現代廁所的好。換言之，一般中國老百姓一點都不在乎排泄物的惡臭，更不用說缺乏個人隱私了。

當然，老百姓的強烈抗議未被政府採納，截至二○○四年，許多公共茅坑被消滅殆盡，同時已有百分之八十的民宅具備私人廁所。中國政府甚至鄭重宣示，二○○八年北京奧運開辦時，任何人在北京城內只要花不超過八分鐘腳程，就能找到一個備有自來水沖洗的廁所。

再來個更恐怖的例子，焚化屍體的氣味。這是大多數歐美人不敢想像會有人喜歡的氣味。但假如在你生活的國度裡，公開露天火葬是安葬死者的典型儀式，例如像印度？在這樣的狀況下，焚屍氣味將是令人熟悉的，如同前述，氣味熟悉度與氣味接受度密切相關。此外，許多火葬儀式常伴隨著慶典，如愛爾蘭的守靈儀式，若這正是你的經歷，則慶典的歡樂心情將會依附在焚屍氣味上，於是你便學會喜歡這種氣味。

註解

1. 後來狄蜜特香氛的焚葉香水改名為「營火」（Bonfire）

——本文摘自《嗅覺之謎：生物演化與免疫基因；社會學與文化史；品牌行銷到未來科技，探索氣味、記憶與情緒的嗅覺心理學。》，2023 年 3 月，堡壘文化出版，未經同意請勿轉載。