为了讲故事,人类到底虚构了多少化学元素?

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  本文经授权转载自游戏研究社(ID:yysaag)

  

  随着现代科学体系的完善,严肃意义上的构想元素已经没有空间了,但这并不妨碍人们去“创造”新的元素。

  作者简介

  Sulfurium Uranide

  有机化学博士,毕业于美国达特茅斯学院,超业余玩家,十八款游戏样样稀松。

  现任国际顶级化学期刊 Angewandte Chemie(《应用化学》)高级编辑。曾在美国能源部国家能源技术实验室从事博士后研究,并先后担任 Advanced Materials(《先进材料》)和 Nature Chemistry(《自然·化学》)等知名期刊学术编辑,并曾兼任美国化学会 JACS Spotlights等科研新闻栏目特约撰稿人。

  作为化学研究中的最基本物质,现代意义上的“元素”已经深入人心。“元素”这个概念更是贯穿了整个人类文明史,比如古代中国的五行学说、古印度的四大种,还有古希腊的四元素说。这些学说体系中的元素起初都是看得见摸得着或者可以感知的“物质”,能用来描述整个世界。

  

  跟阴阳五行一样,五元素体系中也被演绎出了相生相克的关系

  古希腊哲学家亚里士多德在四元素说上又构想出的第五元素以太(aether或者ether),一般认为是四种元素外的“虚空”,对物理学的发展有着深远的影响。好玩的是,我们平时用的有线网络叫“以太网(ethernet)”,但wifi才是真正靠“虚空”传输的。

  

  吕克·贝松执导的1997年电影《第五元素》也是受“五元素”学说的直接启发

  随着现代科学体系的完善,严肃意义上的构想元素已经没有空间了,但这并不妨碍人们去“创造”新的元素。

  (注:接下来我会提到一些打不出字的虚构元素,本文对于虚构元素的中文名称,抛弃了很多通用译法,尽量按照中文化学元素命名的规则。兹事体大,还是要按照基本法,硬点是不行的!)

  看过86版《变形金刚》动画片的朋友对“能量块”一定不陌生,作为“能子(energon)”最常见的存在形式,这是变形金刚赖以生存的能量来源。如威震天就会掫满满一缸“能量特饮”先干为敬,非常有社会大哥范儿。

  

  作为剧中的硬通货,没有能量块,就别扯什么“汽车人,变形出发”了

  “能子”的最高级形式是在《变形金刚4:绝迹重生》中出镜的“钅变(transformium)”。这是用来制造变形金刚的一种可编程、有生命力的金属,跟《终结者2:审判日》中用来制造T-1000的液态金属“仿生聚合金”有异曲同工之妙。

  

  《变形金刚4》中,毒刺 “钅变”形的过场镜头

  与此同时,科学界其实也一直在追求这种理想材料,2015年,清华大学/中科院的刘静教授团队在国际权威学术期刊《先进材料(Advanced Materials)》上首次报道了“吞食”少量物质后就能以可变形机器形态长时间高速运动的液态金属材料,被各大媒体争相报道为人造“终结者”的开端。

  

  论文中金属液滴的自主往复运动(十倍加速效果)

  对这类“超神元素”的向往,也并非是近现代科幻作品的专利,而是早在上古时代就有了萌芽。古希腊神话中,天空之神乌拉诺斯就是被“精金”(adamantine)镰刀所阉割,而普罗米修斯也是被“精金”制成的锁链束缚在高加索山的悬崖上。

  

  乌拉诺斯是被他的儿子,泰坦领袖克洛诺斯所阉割,后者经常在《战神》系列中跑龙套,奎爷还是他的侄孙

  “精金”的词源adamant-源自希腊语的“无法驯服”,曾用来泛指一切特别坚硬的物质,在中世纪后,基本用来特指钻石——当时已知最硬的矿石。即便在今天,adamant一词也用来形容人“顽固”或者“无法说服”。

  “精金”的流传之广、影响之深是超乎想象的,它的身影甚至出现在很多我们意想不到的作品中,包括弥尔顿的史诗《失乐园》、莎翁的喜剧《仲夏夜之梦》还有马克吐温的小说《汤姆·索亚历险记》。

  

  看这些封面的画风,“精金”一定是乱入的吧

  但提到文学作品,能有“精金”出现的一定少不了《指环王》系列小说。其中精灵三戒中的水之戒南雅镶嵌的宝石就是“精金”(钻石),但这其实也是“精金”在《指环王》中唯一被提及的地方,反而是托尔金自创的“秘银(mithril)”被反复提及。

  “秘银”被设定一种银白色的“坚胜钢铁、却又轻如鹅毛的金属”,只有摩瑞亚的矮人才能开采到,价值相当于黄金的十倍。而在矮人离开摩瑞亚之后,秘银的开采也随之停止,一下就变成了无价之宝。

  原著中比尔博传给侄子弗罗多的“秘银甲”就是秘银打造,据描述是“由许多金属环密结而成,柔软近乎亚麻,寒冷如冰,又比钢铁坚硬。它闪着光,如同月光洒在银子上”。

  

  虽然“秘银”是托尔金自创的词,但是因为他的公司并没有为这个词注册版权,因此“精金”和“秘银”广泛出现在包括魔兽、《最终幻想》和《上古卷轴》系列等各类游戏中,主要是被设定成锻造兵器和盔甲的珍贵材料。

  

  《最终幻想VII 重制版》中蒂法的秘银利爪

  作为经久不衰的奇幻创作系列,漫威宇宙中自然不能少了“超神元素”。在漫威漫画中,“精金”以adamantium(通译为“亚德曼合金”)的形式存在,-ium这个后缀是元素命名中金属元素常用的,因此我们这里权且把它译为“钅青”。

  在故事设定中,“钅青”并非是天然存在的物质,而是由斯坦·李笔下的冶金学家迈伦·马克莱恩博士基于钢和“钅辰(vibranium,通译为“汎金属”)”开发出的一种合金。

  元素“钅辰”也是斯坦·李虚构的一种元素,出自撒哈拉以南的瓦坎达王国,具有吸收、储存和释放大量动能的身体特性。作为瓦坎达的国王,黑豹的一身上下都是由“钅辰”元素打造。

  作为加强版的“钅青”尽管坚不可摧,但是造价高昂而且不具有可重塑性。金刚狼的骨骼和利爪就是由“钅青”制成,还有比较知名的就是美国队长的盾牌,和奥创的盔甲。

  

  “钅青”可以说是漫威中的金坷垃了。不过以金刚狼之爪,攻美队之盾,何如?

  诞生在冷战时期的漫威世界还贴心地为苏联阵营设定了山寨版的“钅青”,也就是“钅炭(carbonadium)”。跟原版相比,“钅炭”的造价更低、延展性更好,但也因此在强度上稍逊于“钅青”,同时还具有很强的放射性,看起来是不是有很多游戏中苏制武器红色老大哥铁拳的风格?

  大反派红色欧米伽的长鞭和死侍的太刀就是由“钅炭”制成,由于“钅炭”的强放射性,这些武器还能够减缓对手的自愈能力。

  

  红色欧米伽大战死侍,以“钅炭”怼“钅炭”,感觉山寨版还是“钅炭”出于“钅青”,而胜于“钅青”

  说了这么多虚构出来的“精金”,其实现实中还真的存在一类跟“精金”相关的物质,也就是英文名相仿的金刚烷(adamantane,其中-ane是烷烃命名的后缀)。

  金刚烷之所以得名是因为它的分子骨架相当于金刚石晶体结构中的一个基本单元,至于性质上跟传说中的“精金”一点搭不上边,甚至还可以用来做润滑剂。

  

  钻石和金刚烷的结构

  

  金刚烷的衍生物金刚烷胺(amantadine,又叫金刚胺)具有抗病毒和抗帕金森病的效果,我们耳熟能详的感冒药感康里面就添加了盐酸金刚烷胺。服用药物须遵医嘱!

  经过了前面这么多铺垫,下面终于轮到了最“逆天”的虚构元素出场,这就是《命令与征服》系列中的“钅泰”(Tiberium,即泰伯利亚),也就是玩家俗称的“矿”。

  之所以称之为“逆天元素”,并不是因为“钅泰”有多么无坚不摧,而是因为“钅泰”作为贯穿“泰伯利亚系列”主线的物质,是整个泰伯利亚宇宙的基石。

  “钅泰”的前身可以追溯到弗兰克赫伯特的小说《沙丘》和大卫林奇1984年改编的同名电影中出现的珍稀资源“美兰芝(melange)”,又被称作“香料(spice)”,不仅有延年益寿的功效,还能让人的精神穿越时空,比什么深山老参、千年灵芝不知道高到哪里去了。

  

  《南方公园》将知名橄榄球四分卫Tom Brady的恶搞为“美兰芝”,可用作粪便移植来重建肠道菌群治疗疾病(S23E08)

  受《沙丘》原著及其同名即时战略游戏影响,《命令与征服》系列引入了“钅泰”,但在设定上完全不同,而且更加复杂。钅泰”变成了外星民族思金人不可或缺的生存资源,被思金人称之为“神之血”。

  据信“钅泰”是由思金人故意通过陨石送过到地球上,目的是把地球作为种植园,希望能够在“钅泰”矿成熟后来采收。主流观点认为首先发现“钅泰”的是GDI的科学家莫比乌斯博士,根据发现地点意大利的台伯(Tiber)河将它命名为tiberium;但是NOD的凯恩则宣称“钅泰”是兄弟会发现,并根据罗马帝国皇帝提贝里乌斯·克劳狄乌斯·尼禄(Tiberius Claudius Nero)命名的。

  

  在台伯河畔落地生根的“钅泰”矿

  根据《命令与征服:泰伯利亚之日》中的描述,“钅泰”矿是由几种金属和无机物为主组成的,还能释放出含甲烷、氩等成分气体,从科学性上来讲,不仅不是一种元素,而且实在太普通了,明显跟它具备的类生命体特性大相径庭。

  在之后的《命令与征服:泰伯利亚之战》的开发过程中,团队甚至特意咨询了麻省理工的科学家,对“钅泰”矿的成分从科学角度进行了合理化,顿时提升了逼格。

  制作人麦克·韦度曾在自己的博客上介绍,“钅泰”矿是奇异重粒子作用下形成的致密“动态质子晶格”,这个密度感觉跟现实中的中子星差不多了。所以他们又通过一番一本正经的扯犊子,成功地解释了为什么“钅泰”矿可以把它接触到的任何物质同化为更多的“钅泰”矿。

  

  最初的“钅泰”矿及其所释放出的气体的组成成分,跟奇异外星元素一点不沾边,倒像是吃铁锈矿物的超级细菌

  尽管“钅泰”是非常年轻的创造元素,但却已经开始在流行文化中屡屡出现。在《模拟城市4》中,当玩家建造新工业区的时候,就会出现“凯恩钅泰业(Kane Tiberium)”的建筑。而Lady Gaga名曲《Telephone》的MV中,Gaga毒杀男友用的Cook'n'Kill配方中就有一杯“钅泰”液。

  

  我们可以分析一下这杯毒药的配方:除了老鼠药是普通毒物,元氰化物(meta-cyanide)是《沙丘》小说中涂在戈姆刺针尖上的毒药,Fex-M3则是《星球大战》中赏金猎人Boba Fett用在毒镖上的,混合在一起可以说是堪比含笑半步癫和一日丧命散的复方制剂了。

  也有人指出,“钅泰”矿的超强自我复制行为、富集土壤重金属能力和对地球生物的剧烈毒性,透露着深深的环保主义隐喻,重金属富集和毒性象征着环境污染带来的生物富集对人和动物的影响,而钅泰”矿在地球上的无限扩张则是入侵物种的典型特征。当然这只是一个小众角度对“钅泰”的解读,至于是否是开发团队的本意就不得而知了。

  跟游戏开发人员相比,玩家们创造元素的脑洞也是毫不逊色的。最著名的例子应该是《坦克世界》。玩家普遍注意到,游戏中苏联载具、武器等的表现要比其它国家的相应优秀很多,尤其往往是在关键一击时装甲最薄弱处出现不可思议的跳弹。

  这一现象被国内玩家叫作“亲爹光环”,国外玩家则直呼为“俄式偏袒(Russian bias)”,久而久之演化成苏制武器是被一种神秘元素“鐁(stalinium)”加持强化。而得到了“鐁”光环buff的装备就统称“亲爹系”,毫不掩饰地透露着对这种“数字爱国”的揶揄之意。

  

  “鐁”的光环也并在《战争雷霆》发扬光大、登峰造极。图为可以弹开四号坦克炮弹的“鐁”制头盔

  从“鐁”元素的命名不难看出这是在“致敬”苏联领袖斯大林(Stalin,本意为“钢铁的人”)。既然是网友“众筹”的元素,“鐁”来源、性质自然而然也是众说纷纭了。Steam论坛上有一篇详细介绍,应该算得上是关于“鐁”的严肃扯淡文学的开端。

  根据记载,把乌拉尔山中白云石(化学成分为碳酸钙镁),佐以伏特加和斯大林的头发、体液(多说为血液),有的版本还要加上古拉格工人的汗水,方可炼出珍贵金属“鐁”材料,百分百只能用在苏军自用装备上,可见领袖不仅为国防军工事业操碎了心,还得脱光了发、流尽了血。

  

  国内玩家的创作热情更是高涨,造出了架空世界的“鐁”元素,不仅架空历史,还顺便架空了科学

  不满足停留于“鐁”的网友们还继续演绎出了升级版新材料“钅普(putinium)”,用来“致敬”同样是强人的普大帝(Putin),只不过一部分原料升级为普京的头发和汗水了。

  

  同样,还有玩家把在某些游戏中发现的“德式偏袒”,称为“石元(Führerite)”矿加持,其中,-ite是英文中矿物命名的常用后缀,而Führer则是德语的元首,乃是希特勒的专用头衔。

  

  事实上普大帝身板非常强壮,但看起来比斯大林还是差了一些,头发也不如后者浓密

  文章写到这里发愁该如何结尾,只好直接甩出两个元素小彩蛋,作为学术圈的恶趣味,跟游戏关系没有那么大,但是可能每个人都有亲身体验。

  第一个就是“钅管(administratium)”,来自英文administration(行政、管理),为了抱怨、讽刺行政人员,最初作为笑话刊登在《物理教师(The Physics Teacher)》杂志上,被描述成不含电子不含质子且原子数为零,但却含有125个助理中子、75个副中子和111个助理副中子的重元素,不仅十分惰性,还会大幅减缓与之接触的任何反应。“钅管”的”发现“甚至获得了首届“搞笑物理诺贝尔奖”。

  

  跟“钅管”相关的另外一个元素是“钅官(bureaucratium)”,得名于英文bureaucracy(官僚制度),据称“钅官”是唯一具有负半衰期的元素,也就是说随着时间的推移,“钅官”会变得越来越庞大、臃肿和迟钝。现在大家是不是发现通篇介绍的各种“伪”元素之中,只有“钅管”和“钅官”才是最真实的?

  后记

  最初有想法写这篇小文章是3年前,当时还在Nature Chemistry做编辑。期刊自创刊起每期都会刊发一篇类似科普故事的短文,邀请世界各地的化学家用轻松的笔调介绍一种化学元素,很受读者欢迎。17年底的时候整个元素周期表已经快被介绍完了,编辑部有次开会讨论继承这个“连载”栏目的新想法,当时我就想,其实这个栏目还可以写一下虚构的元素,至少可以为这个系列多贡献一篇。但是不久后我就离开了Nature Chemistry,这个想法也就一直被搁置。

  为纪念门捷列夫发明现代元素周期表的150周年,联合国将19年定为“国际化学元素周期表年”。去年我也写了一篇纪念门捷列夫的历史回顾,同时再度萌生了专门介绍虚构元素的想法。在我们惊叹于科学发现之奇妙的同时,很多文学、影视和游戏中的幻想元素也未尝不是极其富有意义的创新,甚至激发了很多人对科学的兴趣。非常巧的是,Nature Chemistry刊发过的118篇化学元素小品的中文译版已经集结成册为《自然的音符:118种化学元素的故事》在今年2月出版,而我的这篇“游戏”之作也总算了却了当年的一桩心愿,再添了一枚音符。

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