神系统:从高三开始引领科技革命

罗曼黑斯廷斯

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第96章 化学加冕

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当陈启明从那场贯穿四百年的物理史诗中苏醒时,他的双眼仿佛成了两台超高分辨率的分析仪。他看到的不再是单纯的物体,而是由基本粒子在四种基本力作用下构成的、精密运转的宏观系统。

整个宇宙,在他眼中,成了一部结构精巧、逻辑自洽、充满了壮丽与和谐的伟大作品。

物理学,是这部作品的语法和规则。但规则本身是空洞的。真正构成这繁华万千、生机勃勃的世界的,是那些遵循着规则的“物质”本身。

是时候去理解,构成这一切的“积木”,以及它们之间千变万化的组合游戏了。

陈启明再一次,闭上了双眼。

这一次,他的意识没有坠入星空,也没有回到古老的地球。他来到了一片混沌的、充满了各种原始能量的虚空。在这里,质子、中子、电子如同无序的尘埃,在物理法则的约束下漫无目的地漂浮。

突然,一股意志降临。

这些基本粒子开始被“捏合”在一起。一个质子,一个电子,它们构成了最简单的“氢”。两个质子、两个中子、两个电子,它们构成了稳定的“氦”。这个过程不断继续,锂、铍、硼、碳、氮、氧……一百一十八种元素,如同一百一十八位秉性各异的神只,从混沌中诞生,依次出现在陈启明的面前。

他来到了化学的圣殿。这里没有宏伟的建筑,只有这一百一十八位元素的“精灵”,它们是宇宙这出大戏的真正主角。

然而,在最初的时代,人类并不知道这些主角的存在。

陈启明眼前的景象一变,他来到了18世纪的巴黎。空气中弥漫着一股神秘主义的气息,炼金术的幽灵尚未散去,“燃素”学说像一层浓雾,笼罩着化学的世界。人们认为燃烧,是物体释放“燃素”的过程。

就在这片迷雾中,一个身影显得格格不入。他就是拉瓦锡。

陈启明看到他不像其他化学家那样,满足于定性的观察。他的实验室里,最核心、最神圣的仪器,是一杆精密到极致的天平。

“化学是一门精确的科学,它的全部秘密,就在于测量。”拉瓦锡的声音,如同手术刀般锐利,要切开燃素学说这颗顽固的肿瘤。

陈启明“亲身”参与了那场着名的、宣告了现代化学诞生的实验。他看到拉瓦锡将水银放在一个密闭的容器中加热。水银表面出现了一层红色的粉末,容器中的空气体积减少了五分之一。拉瓦锡用天平精确地称量了一切。

然后,他收集那些红色的粉末(氧化汞),加强热。奇迹发生了,氧化汞分解了,释放出的气体,其体积恰好等于之前消失的空气体积。而那些银白色的液态水银,也重新出现了,其质量与最初投入的完全一致。

“砰!”

陈启明仿佛听到了一声巨响。那是“燃素”的枷锁被彻底砸碎的声音。拉瓦锡用他那杆神圣的天平证明了:燃烧不是失去燃素,而是物质与空气中某种气体(氧气)的激烈结合。

在这一刻,陈启明感受到了化学的第一重美感:守恒之美。

“物质不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式转化为另一种形式。”

这一定律,如同化学的“创世纪”,为这门学科奠定了最坚实的磐石。混乱的表象背后,是永恒不变的物质守恒。

迷雾散去,主角们开始登场。舍勒发现了氧气,波义耳定义了元素,道尔顿提出了原子论……越来越多的元素被发现,它们就像一群性格迥异的演员,挤在一个后台里,喧闹、杂乱,毫无秩序。

化学,需要一位伟大的导演,来为这些演员排定座次,谱写剧本。

陈启明的意识来到了19世纪的俄国。他看到一个须发浓密、目光深邃的男人,门捷列夫,正坐在书桌前,为这团乱麻而烦恼。他的桌上,散落着六十多张卡片,每一张都代表着一个已知的元素,写着它的原子量和化学性质。

他像一个痴迷的赌徒,一遍又一遍地排列着这些卡片,试图找到隐藏在其中的规律。他尝试了各种组合,但都无法完美。疲惫不堪的他,伏在桌上沉沉睡去。

陈启明进入了他的梦境。

在梦中,那些卡片仿佛活了过来,它们自动飞舞、排列,最终,形成了一张巨大而和谐的表格。在这张表格里,所有元素都找到了自己的位置。性质相似的元素,如锂、钠、钾,如氟、氯、溴,整齐地排列在同一列中,如同一个个和谐的家族。

“在梦里,我见到了一张表格,所有元素各归其位。醒来后,我立即将它写了下来。”

门捷列夫的声音带着一丝宿命般的感慨。陈启明看到的,却远不止于此。他看到了这张表格的真正伟大之处——那些触目惊心的“空格”。

门捷列夫不仅排列了已知,他更大胆地“预言”了未知!

他指着“铝”和“硅”下方的两个空格,以不容置疑的口吻断言:“这里,将有两个未被发现的元素。我将它们命名为‘类铝’和‘类硅’。它们的原子量、密度、熔点、化学性质,将会是……”

这已经不是科学,这是神谕!

陈启明看到,短短数年后,法国人发现了“镓”,德国人发现了“锗”。它们的各项物理和化学性质,与门捷列夫的预言,几乎完全吻合!

那一刻,陈启明感受到了化学的第二重美感:周期之美。

元素周期表,它不是一张简单的列表,而是一张宇宙级的藏宝图,一张揭示了物质世界内在秩序与和谐的伟大蓝图。它告诉我们,宇宙的构成,并非杂乱无章,而是遵循着一种深刻的、韵律般的周期性规律。

然而,这张宏伟的蓝图,也并非故事的全部。在表格的末尾,一些更重、更不稳定的元素,散发着一种不祥而又迷人的微光。

陈启明的视线,被拉到了一间位于巴黎的、简陋破旧的棚屋。这里阴冷、潮湿,条件甚至比不上一个普通高中的化学实验室。

一位女性,居里夫人,正站立在一个巨大的坩埚旁,用一根粗大的铁棍,费力地搅拌着里面沸腾的、黑褐色的粘稠液体。她的脸被蒸汽熏得通红,眼中却燃烧着比坩埚里的火焰更炽热的光芒。

“生活中没有什么可怕的东西,只有需要理解的东西。”她的声音,平静而坚韧,仿佛能抵御世间一切的艰苦。

陈启明看到了她的工作。为了从数吨重的沥青铀矿废渣中,提炼出那未知的、具有超强放射性的新元素,她和她的丈夫,日复一日,年复一年,进行着如同炼狱般的、繁重到无法想象的体力劳动。

这不再是优雅的思辨,也不是灵光一现的顿悟。这是用生命和意志,去对抗庞大的、沉默的物质世界。

陈启明“伸出手”,他仿佛能“触摸”到那些沥青矿石。他能“感知”到,在那亿万个普通的原子中,隐藏着极少数的、与众不同的原子。它们的原子核,正处在一种不稳定的状态,随时会“衰变”,释放出神秘的射线和巨大的能量。

他看到居里夫人,就是在用最原始、最笨拙的化学方法,如同大海捞针一般,将这亿万分之一的可能性,一点点地富集、提纯。

三年零九个月。

当他们终于从几吨矿渣中,分离出那0.1克闪烁着幽蓝色光芒的、纯净的氯化镭时,陈启明感受到了一种源于灵魂深处的震撼。

这是化学的第三重美感:创造与牺牲之美。

化学,不仅是发现和总结规律,更是亲自动手,从无到有,从庞杂的混合物中分离和创造出纯粹的、崭新的物质。这个过程,充满了汗水、艰辛,甚至是生命的代价。镭的光芒,照亮了原子内部的秘密,也映出了科学家为追求真理而献身的、不朽的身影。

从拉瓦锡的天平,到门捷列夫的纸牌,再到居里夫人的坩埚。

陈启明看到了鲍林提出的化学键理论,如同社交规则,定义了原子之间如何“手拉手”;他看到了有机化学家们,如同最富想象力的建筑师,用碳、氢、氧、氮等寥寥几种元素,搭建出从塑料到药物、再到生命大分子的、无穷无尽的奇迹建筑。

当陈启明再一次睁开眼睛时,他的世界彻底变了。

他看着自己手边的塑料水杯,看到的不再是“塑料”,而是无数聚乙烯长链的缠绕与纠缠;他呼吸着空气,能“品尝”到那78%的氮气、21%的氧气,以及那微乎其微的、从窗外飘进来的植物挥发出的萜类有机物的芬芳;当他想到母亲催他吃的饺子时,他脑海中浮现的,是面粉中的淀粉分子在热水中糊化,是肉馅中的蛋白质分子受热变性、重新折叠成更稳定构象的动态过程。

物理学为宇宙谱写了规则,而化学,则用这些规则,上演了万物创生的无穷戏剧。

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