看！這就是元素週期表：從黃金夢到人造元素，人類追尋物質祕密的漫長旅程

小小一張週期表，真的寫下所有元素了嗎？
科學家是如何「創造」新元素？
銫、氟、鈾……重新認識那些一碰就爆炸與不碰也爆炸的危險「分子」！

 
▎從古老觀念走向現代元素世界
 
本書以「元素」為主角，帶領讀者展開一趟涵蓋科學史、人物傳記與化學知識的發現之旅。故事從自然哲學時代對萬物本原的想像談起，逐步進入近代化學建立元素概念、實驗方法與命名制度的過程。讀者將看見氫、氘、氚如何在同位素研究與核能發展中占有關鍵位置；接著走入稀有氣體的世界，瞭解哪些元素曾長久隱身於空氣之中，又如何在光譜分析、低溫技術與放射性研究中被一一揭開面紗。
 
▎在週期表中遇見發現者與時代
 
讀者將理解氧氣如何改寫燃燒理論，氯氣如何牽動工業與公共衛生，碘與溴又如何在醫藥、攝影與化學分析中留下痕跡。談到半金屬以及主族金屬時，本書不僅介紹它們的發現背景、名稱來源與重要性質，也連結礦物、冶煉、工業革命、電子科技與日常生活，呈現元素如何在不同時代改變人類認識自然與運用物質的方式。
 
▎從金屬文明到現代工業的元素軌跡
 
隨著篇章推進，本書將帶領讀者理解元素如何深刻塑造人類文明。鋰、鈉、鉀的活潑性質，揭示了電解技術與近代化學實驗的突破；鎂、鈣、鍶、鋇、鐳則連結礦物、焰色反應、醫療影像與放射性研究。「五金」是古代器物、貨幣與武器的材料，也見證冶煉技術、貿易網與社會制度的演變。鉑系金屬則以稀少、穩定與催化能力聞名，廣泛參與化學工業、汽車觸媒、精密儀器與高階科技。
 
▎稀土、放射性與人造元素的科學前線
 
鈧、釔與鑭系元素在磁性材料、螢光粉、雷射、風力發電與電子產品中扮演關鍵角色；它們相似的化學性質，也曾使分離與辨識成為化學史上的艱鉅挑戰。放射性元素則牽動核物理、能源、醫學與戰爭倫理，讓元素故事進入二十世紀重大歷史現場。至於人造與超重元素，代表科學家在粒子加速器、核反應與國際命名競賽中的極限探索。書末附錄整理元素發現順序、命名規則、諾貝爾化學獎與金屬元素之最，方便讀者回顧全書脈絡，重新認識週期表背後壯闊而細緻的科學群像。
 
本書特色：本書探索元素的發現，依元素族群與特性，介紹氫、稀有氣體、鹵素、金屬、稀土、錒系與超重元素等，涵蓋命名由來、發現年代、實際用途與重要科學家。從天然誕生到人工合成，帶領讀者走進礦山與實驗室，認識元素如何改變醫療、工業與現代科技，也從一次次錯誤、競爭與突破中，看見偉大的研究者探索物質世界的歷程。

<序>

序
　　3年前，我為陳志謙教授的書《大師的足跡》（清華大學出版社，2020.6）作了序。如今志謙教授又有新書問世。
　　本書以118種化學元素的發現和應用為導線，從遠古的碳和古代的金、銀、銅、鐵到2010年俄羅斯科學家發現的硼（Ts），以科普的方式向讀者介紹了這些世界一流的頂級「大師」和他們的發現，以及他們為人類做出的重大貢獻。
　　這本書像講故事一樣，從「三四五」即古希臘的「三元素說」（水、空氣、土），「四元素說」（水、空氣、土、火）和中國古代的「五行學說」（金、木、水、火、土）開始，講述了人類對於化學元素的逐步認識和認知過程，以及迄今為止118種化學元素的發現過程。講述過程並沒有按照元素發現的時間順序或者元素在化學元素週期表上的順序，而是按照氣體（氫和稀有氣體）、非金屬和鹵族、半金屬和主族金屬、鹼金屬和鹼土金屬，把世人熟知的金、銀、銅、鐵、錫五金放在同一章，貴金屬單獨成章，進而過渡到過渡族金屬以及稀土元素。中間穿插讀者常常耳熟卻不能詳的近三十位化學巨匠的有趣人生故事、學術故事和他們的特殊貢獻。這樣的安排有邏輯、有趣味。書末尾的四個附錄（元素發現的順序、化學元素的命名、歷屆諾貝爾化學獎得主以及金屬元素之最），不僅有趣而且非常有參考價值。
　　這本書把元素週期表上元素的發現和相關的歷史人物講得栩栩如生，其間穿插的人物畫像、各種插圖以及時間線很有價值。一個物理學教授竟然把化學故事講得如此有生活氣息又不失嚴謹，實屬難得。本書是一本科普讀物，又好像不僅僅只是一本科普讀物。
　　開始學化學而接觸到元素的中學生如果能夠配以這本書的相關故事內容，學習興趣和熱忱定會大增，所以這本書很適合化學老師作為故事來源。雖然這本書談的是化學元素，但其中的一切和我們生活的世界又那麼密不可分。因此，這本書不僅適合於青少年了解化學、了解人類文明，對成年人也不失為一本不錯的參考書和趣味書。

<內容連載>

先聲　元素──從自然哲學到化學
　　元素思想的起源很早，古巴比倫和古埃及曾經把水（後來又把空氣和土）看成是世界的主要組成元素，形成了三元素說。古印度有四大種學說，古代中國也有五行學說。
　　關於元素的學說，即把元素看成構成自然界中一切實在物體的最簡單的組成部分的學說，早在遠古就已經產生了。不過，在古代把元素看作是物質的一種具體形式的這種近代觀念是不存在的。無論在中國古代的哲學中還是在印度或西方古代的哲學中，都把元素看作是抽象的、原始精神的一種表現形式，或是物質所具有的基本性質。
　　中國早在春秋時期就出現了一些萬物本源的論說，如《老子．道德經》中寫道：「道生一，一生二，二生三，三生萬物。」《管子．水地》中說：「水者，何也？萬物之本原也。」
　　中國的五行學說可分為「陰陽」與「五行」，然而兩者互為輔成，五行必合陰陽，陰陽必兼五行。陰陽，指世界上一切事物中都具有的兩種既互相對立又互相連繫的力量；五行由「木、火、土、金、水」五種基本物質的運行和變化所構成，它強調整體概念。中國的五行學說最早出現在《尚書》中，原文是：「五行：一曰水，二曰火，三曰木，四曰金，五曰土。水曰潤下，火曰炎上，木曰曲直，金曰從革，土曰稼穡。」（五行：一是水，二是火，三是木，四是金，五是土。水的性質潤物而向下，火的性質燃燒而向上，木的性質可曲可直，金的性質可以熔鑄改造，土的性質可以耕種收穫。）「天有五行，水、火、金、木、土，分時化育，以成萬物。」五行相生：金生水，水生木，木生火，火生土，土生金。五行相剋：金剋木，木剋土，土剋水，水剋火，火剋金。
　　在古希臘，先哲們也在思索物質的起源。
　　大約自西元前6世紀起的希臘，開始出現了對於事物構成來源的討論與說法。首先，古希臘第一位哲人泰勒斯（Thales，西元前624～西元前547年）根據觀察及推論，認為水是萬物之源。但泰勒斯認為他的結論並非就是真理，並告訴學生：「這是我的看法，我的想法，你們要努力改進我的教導。」
　　米利都派哲學家阿那克西曼德（Anaximander，西元前610～西元前545年）則認為萬物都出於一種簡單的原始物質，但是那並不是泰勒斯所提出的水，或者是我們所知道的任何其他的元質。阿那克西曼德的學生阿那克西美尼（Anaximenes，西元前588～西元前524年）進一步解析基本元素是氣，氣稀釋成了火，濃縮則成了風，風濃縮成了雲，雲濃縮成了水，水濃縮成了石頭，然後由這些構成了萬物。

　詩人兼哲學家赫拉克利特（Heraclitus，西元前554～西元前480年）認為以太火才是基本元素或實在。這是一種靈魂材料，一切都用它造成，也都要回到它那裡去。赫拉克利特主張火與萬物可以相互轉化，世界的原初狀態是火，火轉化為萬物，萬物又轉化為火。
　　著名數學家兼哲學家畢達哥拉斯（Pythagoras，西元前560～西元前480年）和他的學派放棄了單一元素的觀念，提出了最初的四元素說。他們以為物質是由土、水、氣、火四者組成，而這四者又由冷、熱、溼、燥四種基本物性兩兩組合而成，例如水是冷與溼的組合，火是熱與燥的組合。畢達哥拉斯並認為，宇宙中所有的事物都遵循著一個規則，而數字的規律正是這個規則中心。這個說法後來演變為數字學。
　　
「元素」（stoicheia）這個詞首先為柏拉圖（Plato，西元前427～西元前347年）使用，他假定事物都是由無形式的原始物質取得「形式」後產生的。每個元素的微細顆粒各有其特殊的形狀：火為四面體，空氣為八面體，水為二十面體，土為立方體。這些元素可以透過分解成三角形再把這些三角形重新結合起來而使它們按一定比例互相轉變。《柏拉圖對話集》中的〈蒂邁歐篇〉（Timaeus）包括無機物和有機物的組成的一些論述，這是最原始的化學論著。
　　四元素的說法，則是經過亞里斯多德（Aristotle，西元前384～西元前322年）的發揚光大，才得以系統地確立。亞里斯多德認為一切物質都由土、水、空氣和火組成，它們被視為具有乾、溼、冷和暖等特徵的結合體。乾和冷產生土，而水的成分是溼和冷。亞里斯多德認為，空氣是暖和溼的混合物，而暖和乾形成火。
　　亞里斯多德在這四種物質元素之外，又加上第五種（非物質）元素，在以後的著作中稱為「第五要素」（quintessence）。這個元素就是「以太」。

四元素學說滲透進了西方傳統學術的各個方面，影響最為深遠的，是西方醫學之父希波克拉底（Hippocrates，西元前460～西元前370年）據此提出的四體液學說。他認為人體有四種體液分別與四種元素相對應：由肝製造的血液（對應空氣），由肺製造的黏液（對應水），由膽囊製造的黃膽汁（對應火）和由脾製造的黑膽汁（對應土）。西方古代醫學用整體的觀念看待人體和疾病，主要用草藥入藥，認為不同的草藥有不同的冷暖、乾溼屬性，可以藉助它們讓體液恢復平衡。處方往往同時用很多味草藥，講究不同草藥之間的相互搭配。這些觀念和做法都與中國傳統醫學很相似。
　　希波克拉底認為，人的肌體是由血液（blood）、黏液（phlegm）、黃膽汁（yellow bile）和黑膽汁（black bile）這四種體液組成的。這四種體液在人體內的混合比例是不同的，從而使人具有不同的氣質類型：多血質、黏液質、膽汁質和憂鬱質。疾病正是由四種液體的不平衡引起的，而體液的失調又是外界因素影響的結果。他對人的氣質的成因的解釋雖然並不正確，但是提出的氣質類型的劃分以及名稱，卻一直沿用下來。