周期表:它的故事和重要性

書評書訊 02/01/2007

塞里(Eric Scerri)這本書是自一九六九年范史邦生(Jan van Spronsen)「化學元素周期系統」(The Periodic System of Chemical Elements) (Elsevier, 1969)出版後,僅見的英文周期表史專著,塞里由歷史理論及脈絡去解讀周期表的架構,也同樣引用了許多化學家的資料及意見,與范史邦生的作品頗為類似;第三章的內容,他由早期的普勞特假說引伸至早期的三元組周期表,並介紹了周期表六位共同發明人,等於是對范史邦生的經典著作做了摘要,但他對元素後繼概念的表象論述,卻不過只是強化了一些流行的陳腔濫調。

在這一方面,塞里的著作和范史邦生相去甚遠。范史邦生的著作的歷史描述,為他個人對化學的哲學觀點提供背景,而主編「化學基礎」期刊的塞里,重點在窮究化學是如何化約為量子力學的。他堅決反對狄拉克(Paul Dirac)在一九二九年宣稱的:「大部分物理以及全部化學的數學理論所需要的基本物理定律,都已為我們所知。」這本書的目的在闡明周期系統既沒有化約為物理學,也不能由量子理論推演而來。

塞里將另一重點置於周期表基本結構的哲學面,在介紹周期表發明人門得列夫(Dmitry Mendeleev)那一章,特別強調門得列夫對化學元素有形而上的見解,明顯有別於化學家拉瓦錫(Antoine Lavoisier)認為元素是單純堅實物質的看法,此一觀念變化在二十年前曾受到重視。此外,塞里對門得列夫關於元素的認知及見解,應有誤解,門得列夫盡力提倡元素實際存在的觀念,雖然有些抽象,但絕非形而上,他不僅用個別定量的方式去描繪肉眼無法觀察的原子重量,也用基本化學觀念去分析定義,以述說元素與一般物質間的差別,就如同原子與分子間的差異。

門得列夫周期表的特色在於能預測未知元素的存在,但是塞里卻以實例指出門得列夫周期表在衍伸使用時,卻經常失靈,因此他提出一個布拉什(Stephen Brush)曾提出過的疑問:周期表預測元素存在的特性,是它是否能被接受的關鍵。塞里往上追溯詳細原始資料,特別強調門得列夫將元素做了系統分類的重要性。

塞里真正想發表的見解,終於在討論門得列夫周期表發表後原子理論變化與元素周期系統改進這章,見到端倪,塞里呼籲化學要有自主性,他指出的元素的抽象概念,挽救了周期表面對同位素發現的危機,這點頗具說服力;他也很持平地指出,波耳(Niels Bohr)的原子模型主要是靠光譜資料而非經由理論計算而來;為了反對化學已化約為物理學的說法,他要求謹記,早期的量子物理乃是建立在化學數據之上的。

最後,為了周期表的視覺因素,塞里倡議使用嘉納左排周期表(Charles Janet’s left-step table),這個周期表的概念是以元素的基本物質,而不是以物理特性來排序。

所有化學的操作者,從研究人員、老師到工程師,都對周期表的展現方式有意見,其中有不少人繼續門得列夫的工作,打算製作出更適用的圖式,除了一九八五年國際理論和應用化學聯合會推薦的一到十八周期的標準格式周期表外,新的周期表樣式每年都在增加,一九七三年馬舒爾(Edward Mazurs)將數百種周期表歸納成一百四十六種結構,如今周期系統就像紀念碑,永遠歡迎有創意的設計出現。

周期表:它的故事和重要性
The Periodic Table: Its Story And Its Significance

作者: 塞里(Eric Scerri)
出版社:牛津大學出版社出版,2006年. 368頁
定價:19.99英磅,35美元

【知識通訊評論半月刊五十三期】2007.02.01

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