超乎想像的化學課：原來，拉瓦節、道耳頓、亞佛加厥，還有許多科學家，竟然和我們想得不一樣！

科學教師常在想，要怎麼把科學教得更有趣， 我想他們應該取經本書，教點科學史吧！ ——《每日郵報》（Daily Mail） 　　這是一門課本不會講的化學課， 　　不只告訴你整個千迴百轉的化學發展過程，豐富的化學知識， 　　還有宛如小說情節般精彩的化學家故事： 　　․拉瓦節一手建立起現代化學的架構，但是常用律師的辭令修飾事實， 　　老愛搶頭功，最後在法國大革命時命喪斷頭臺。 　　․道耳頓生性謙遜、生活沉悶，沒有受過太多正式教育， 　　竟能提出石破天驚的原子論，還常受邀到倫敦、巴黎等各地去演講。 　　․亞佛加厥家世顯赫，原來是一位風流的律師，他天分奇高， 　　居然想出方法解決原子量的問題，卻長期受到化學界的忽視。 　　作者巴金漢在倫敦大學教有機化學，他的化學課和別人不一樣， 　　充滿各式各樣的人性故事，有爭吵、友情和背叛， 　　還有人愛自吹自擂，有人以精神錯亂收場。 　　透過這些故事，認識這些人，你才會發現讀化學這麼有意思。 　　化學這門科學，如何變成後來這番面貌？ 　　從知道物質是什麼，到知道分子的結構， 　　過程中曲折起伏不斷，會有什麼意想不到的故事發生？ 　　作者從最初從希臘、中國和印度對於元素的奇特想法講起， 　　到追求長生不老的神祕鍊金術如何開啟這門科學， 　　香料貿易以及草藥醫學怎麼啟發各種實驗， 　　還有化學家如何確立原子和分子的觀念， 　　最後來到多彩多姿的有機化學分子世界。 　　本書會讓你更加了解， 　　這些化學家如何做出觀念上的重大突破， 　　化學如何形塑了我們所在的現代世界。

導讀 從「化外之民」到「化學之民」 李祐慈 開場 從科學有無限可能的年代說起 第1堂課 曲折起伏的開端 第2堂課 神祕的藥物 第3堂課 從香料貿易到天然物研究 第4堂課 原子像球一樣 第5堂課 德國成為化學中心 第6堂課 迷失方向 第7堂課 令人傷透腦筋的化學式 第8堂課 生命力是什麼？ 第9堂課 獨一無二的苯 第10堂課 糾結不清的法國三人組 第11堂課 英吉利海峽另一岸 第12堂課 兩個義大利人的化學王國 第13堂課 銜尾蛇之夢 第14堂課 歡迎來到鏡中世界！ 第15堂課 化學教我們的事 致謝 圖片來源 名詞解釋 附錄 科學家列表

導讀 從「化外之民」到「化學之民」 李祐慈 本書譯者，臺灣師範大學化學系副教授 　　2007年暑假，我在麻省理工學院就讀博士班二年級，剛剛考過資格考，卻對自己要不要繼續走化學的路，甚至是要不要繼續留在科學研究的環境裡，充滿了徬徨。教科書的世界乾淨、精準而美好，研究的世界卻如一團泥淖，矛盾、混亂而不確定。我懷疑我是不是把一切都搞錯了？ 　　懷抱這樣的疑問，我開始搜尋一些科學發展史的書籍。數學和物理這方面的書很多，我首先在學校圖書館找到了莫茨（Lloyd. Motz）和韋弗（Jefferson H. Weaver）寫的《數學的故事》和《物理的故事》，甚至借了歐幾理德的《幾何原本》。接受過科學的高等教育之後，再回頭思考這一切抽象、高度邏輯性與縝密推導而來的觀念從何而來，是非常具有啟發性的。 　　許多人視數理為畏途，因為這樣抽象的思考本來就是非常「不自然的」，不符合人類與生俱來的直覺，更不符合日常生活的感知。現在中小學生數理課本上的基本教材，是古往今來人類史上最聰明的幾顆腦袋，歷經幾千年才建構出來的。我們確實是站在巨人的肩膀上，每個人都是。 　　但是，我學的是化學。對我來說，化學是一門獨特的語言，用它獨特的視角，站在最恰當的距離，剛好看清了原子和分子，為自然界所有的現象都提出了生動的解釋。化學又是一個直接訴諸感官的科學，沒有任何一種其他物質科學更能恰如其分解釋各種顏色、氣味、觸感、質地的來源。化學講分子間的交互作用，好像人際關係的愛恨情仇。化學如此精彩，幾乎可以解答所有自然現象，我非常好奇當初是怎麼建立起這門學科的。 　　精彩豐富，超乎想像 　　出乎我意料的是，敘述化學發展的科普讀物卻很少。化學史的課本是有的，但那太生硬無趣而難以消受。坊間的化學類科普書籍，又多半流於零星瑣碎的有趣知識和逸事，無法為我建構出歷史的圖像。我流連於學校圖書館的書架間，偶然發現了這本書。 　　這本書一點也不厚重，內容卻豐厚扎實，和平常的書籍風格很不同，內容詳述了十七世紀以來化學發展的歷程。作者學識淵博，釐清了數量驚人的細節而寫成此書。但他同時也是位喜歡引經據典掉書袋的絮叨老先生。 　　如果說《時代》雜誌的文章算是「平實直白」的話，這位老先生的原文，以中文來說根本是「詰屈聱牙」，充滿了典雅而「罕見」的詞彙，以及隱而不宣的「典故」。每句話「話中有話」的翻來覆去，有各種不知該笑還是該翻白眼的「英式幽默」，還有各種暗損歐洲化學家，好為英國同胞出氣的「公報私仇」。我為其中豐富精彩有如章回小說的史料大受吸引，又不禁覺得，無論從語言或情節來說這麼厚實的內容，我不好好轉成中文很難真正消化，於是就在「一時衝動」下，我決定要翻譯這本書。 　　過程中我慢慢理解為什麼化學史的書那樣少。化學是龐雜的，我們念書時經常開玩笑：無機化學就是「無跡可尋」的化學（而有機化學就更講天分了）。化學的發展並不像數學或物理如此充滿循序漸進的邏輯，也不像生物是由眾多觀察歸納而來。化學的信仰建構在彼時不可見的原子與分子。我們說科學是「眼見為憑」，舊時的化學家卻只能期待「心誠則靈」。幾百年來化學的根基難以立足，偶然有人走了對的路子提出有啟發性的觀念，也因沒有直接的證據而一再被推翻。好不容易稍稍建立了測量的規範，又因為「無機」與「有機」世界中各種不相容的現象而難以統整。 　　作者巴金漢是倫敦大學的退休有機化學講師，原本化學的歷史本質上就是「有機化學」發展的過程，無怪乎他對個中玄妙瞭若指掌。聽他一章章娓娓道來，有如在上一門「超乎想像的化學課」。一般教科書只用「道耳頓提出了原子論」、「定比定律」與「倍比定律」三兩句草草打發了學生，略過背後多少偉大的心智與艱辛的探索！化學的發展史，根本就是一部引人入勝的偵探小說，各種蛛絲馬跡只有到最後一刻兜在一起時，才令人恍然大悟拼圖的全貌！ 　　回首過往，摸索未來 　　回顧過去的兩三百年，人類的物質生活以前所未有的驚人速度成長。如作者所述，西方社會的平均生活水準已經達到「中世紀的國王甚至無法夢想」的地步。我們不得不承認，化學的巨大貢獻是不可磨滅的。這一路走來的篳路藍縷，值得我們再次回溯。 　　化學的領域，也像所有其他的領域一般，充滿了人與人之間互動的張力。化學家的性格，就像他們研究的分子一樣生動。這本書難能可貴的是，為許多鮮為人知的化學家重新確立他們在歷史中的定位。我特別喜愛書裡說的這一番話： 　　許多人以為，科學需要一個又一個絕世的天才……才得以傳承下去。這種想法距事實甚遠。這些人的發現，即便當時沒有提出，幾年後也會有別人提出，也許是以化零為整或出自偶然的方式。 　　我們傾向崇拜最有天分的人，對稍微黯淡的角色則也許不夠肯定……貢獻最大的不是個別的天才，而是當時的智力氛圍及實際環境，可以讓稍具才智之士都能開花結果，互相造就彼此的成功。 　　利用研究工作的餘暇緩慢的翻譯，前後花了將近十年終於完成。對一位漸趨成熟的化學「學徒」來說，看懂字裡行間需要足夠的專業知識才能理解的細節，本身就是一件很有滿足感的事情。而看到所有前輩如何在泥濘中摸索前進，他們的姿態不必然優美，對我更有安慰的作用。優秀的化學家必定要如偵探一般，可以忍受推理過程中種種的混亂與不確定，追求「守得雲開見月明」的甜美時刻。我還在摸索中。 　　摘自《超乎想像的化學課》導讀

英國皇家研究院的傳奇 十八世紀末，燃素理論終結，引導出一波科學發現，化學也變得超級受歡迎。在英國，這種轉變以倫敦中心皮卡迪利旁新建立的皇家研究院（Royal Institution）為中心展開。 皇家研究院的創始人是湯普生（Benjamin Thompson），出生於當時仍是英國殖民地的美洲麻薩諸塞，他是擁皇派，也是富蘭克林的朋友。他二十三歲時正值美國革命期間，當時他是英國的間諜，因而不得不潛逃出境。到了歐洲，他在巴伐利亞待了一陣子，還讓聖羅馬帝國的王權選侯封為伯爵。這會兒他變成聖羅馬帝國的冉福得伯爵（Count Rumford），是個非常務實也大有作為的科學家，他做了許多研究，澄清令人費解的熱本質，說明熱是一種流動的現象，也做了一些實際有用的發明，例如改良型的火爐和煙囪。 冉福得在慕尼黑創立了啟蒙時代相當常見的教育機構，僱用窮人並教他們運用新發明的技術。1795年，他搬到英國時也提議創建類似的機構，於是四年後皇家研究院成立了。冉福得自己倒是沒留下來，他前往巴黎，在那裡娶了拉瓦節的遺孀。這場婚姻並不成功。雖然冉福得過去冒險犯難，在婚姻裡卻很討人厭，處處仰賴太太的錢。結婚才幾個月，他就把太太的朋友鎖在門外，太太則往他的盆栽澆滾水洩恨。 就化學這方面來說，皇家研究院的起頭並不看好。他們的第一位教授是布萊克的學生加尼特（Thomas Garnett），他來自蘇格蘭的格拉斯哥。這位人選看來不錯，因為格拉斯哥的化學傳統很強，而且據說加尼特很會教書。但是他來倫敦不久，妻子就死於難產。加尼特傷心過度，後來做得不如預期。他接受這個職位的三年後，也就是1802年，由於在藥房工作時染上斑疹傷寒而身故。 接任的人選是來自康瓦耳郡的戴維（Humphry Davy），他來倫敦當加尼特的助手時年僅二十四歲，沒有任何學位。他魅力十足，迅速大受歡迎，有如化學界的拜倫。詩人索錫（Robert Southey）和柯立芝（Samuel Taylor Coleridge）都盛讚他的詩，而他教課也極吸引人。 有一次他生病，皇家研究院所在的阿爾伯馬爾街上擠滿了載著女性粉絲的馬車，場面大到職員必須在外頭立一塊黑板，記載戴維的最新醫療現況和體溫表。 戴維來到倫敦之前，在1799年就發現人吸入一氧化氮（「去除燃素的含氮氣體」）的效果，他最有名的示範表演是讓自願者吸「笑氣」。這顯然是讓化學跨足醫學領域了。戴維的精彩演講主要講給聰明的外行人聽，那些人同時還得夠有錢才行，因為每個人的入場費足足要20英鎊。只有少數人是去找樂子，也只有少數人是基於對科學的強烈興趣。 大多數會出席的觀眾，一定是因為他們察覺到化學家即將在人類的健康和疾病上有重大突破。畢竟，如果有一種氣體能讓人頭重腳輕、笑得歇斯底里，連這種不可思議的事情都能表演給大家看了，那麼下一個了不起的醫學發現又會是什麼？ 柯立芝曾如此形容笑氣的作用： 第一次吸進一氧化氮時，我感覺到一股非常舒服的暖意流遍全身，就像我以前有一次從大雪中走進溫暖的房間一樣。當時我唯一想做的事，就是對著看我的人笑。我覺得眼睛張大，到最後，我的心上上下下狂跳。吸嘴一拿開，這種感覺立刻全部消失。 需要的化學還沒出現 雖然化學早期有這些進展，但面對植物界驚人的能力時，科學家還是一籌莫展，這讓他們的努力顯得丟臉了。法國物理學家和植物生理學家馬里歐特（Edme Mariotte）1676年出版的《論植物之生長》（Essai de la végétation des plantes），算是早期的一種嘗試，用現代化學理論來解釋植物的組成和功效。 馬里歐特說植物是由諸如水、硫、油、鹽、硝石、氨和土等「肉眼可見的粗略要素」所組成。「粗略要素」本身是由更簡單的元素構成，比方說硝石是由黏液、無味的水、靈氣，和固定鹽所構成—這些完全沒有意義。距離能真正了解億萬植物每天如何生長、繁殖、製藥的程度，還差得遠呢。「任何一種植物都可以種在一盆土裡，靠雨水生長。所以說植物的基本元素是一樣的……既然蒸餾不同植物所分離出來的物質是一樣的，化學也無法解釋植物的差異何來。」 馬里歐特說的，有一部分是對的。在他說這番話之前，不少法國學者已經試過用大火蒸餾多種不同植物。他們試過的每一種植物結果都一樣，所以到了1695年，另一位化學家霍姆貝格（Wilhelm Homberg）已經說過這些實驗毫無價值。這是沒錯，但是馬里歐特由此引伸為化學什麼都不能解釋，那就不對了。他們需要的是另一種化學，偏偏那還要超過一百年才會出現。