2019國際元素週期表年(IYPT)： 煉金術經濟學──從商業活動來看現代化學的誕生 蔡文潔1、戴桓青2  福建農林大學傳媒系／實踐大學管理學院創意產業博士班1 國立台灣大學化學系2* hctai@ntu.edu.tw2 中世紀歐洲的煉金術，其實就是現代化學的前身。在16-17世紀，鍊金術逐漸催生出現代化學。可惜的是，鍊金術在數百年來長期被污名化，連帶煉金術士這類化學從業人員也被誤解。假如我們從商業活動的角度去還原煉金術士的職業性質，會發現他們其實主要是藥劑師與藥房主人，是當時有限科技水平下的實業家，不只是江湖術士。從這樣的觀點出發，我們才能客觀地了解鍊金術的價值與成就。 　　化學的起源，來自於古代文明對於物質本質的思考。古代中國人認為有金木水火土五類元素。古代希臘人則認為土、空氣、水與火是基本元素。到了十六世紀，瑞士人帕拉塞爾蘇斯(Paracelsus, 1493–1541)認為，基本的元素有三類：硫、汞與鹽。物質的本質到底是什麼，一直都是科學與自然哲學中最基本的核心問題。 　　人類所接觸到的第一個元素，應該是碳。自從人類在一百萬年前懂得用火之後，就有能力焚燒木材製造木炭。木炭的燃燒溫度遠高於木材，達到攝氏1100度，因此有助於各項冶金技術，也造就了煉金術的開端。而人類用化學方法所製造出的第一個元素則是磷。在1669年，德國煉金術士亨尼格·布蘭德(Hennig Brand)利用曲頸玻璃瓶將尿液加熱濃縮，最後竟然得到了白磷。白磷接觸氧氣會發出微弱的冷光，也很容易自燃。如此神秘的元素竟然來自動物體液，開啟了人類研究生物體的化學組成的興趣。當化學實驗技術進步到足以發現新元素的時候，也是注重實證主義的現代化學觀念開始發展之際。 　　一般認為，現代化學起源於英國人勞勃•波以耳(Robert Boyle, 1627-1691)所出版的《懷疑的化學家》(The Sceptical Chymist, 1661)。他所質疑的是中世紀化學那些偏向神祕主義的理論、隱晦的密碼符號與缺乏重現性的秘方。波以耳提倡的是可重現的實驗方法與邏輯辯論(Sutton, 2011)。在那之前的古代化學，被稱為alchemy，中文翻譯為「煉金術」。從十七世紀開始，煉金術漸漸過渡到現代化學，到了十九世紀初，英國人道耳頓所提出的原子說與測得的原子量被科學界接受之後，現代化學正式開展，煉金術也就消失無蹤了。 　　對於今日的科學家來說，alchemy代表一種神祕、過時、錯誤的歷史遺跡，被視為一個”dirty word”。但筆者認為，不論是alchemy還是煉金術，這些名詞本身都長期被科學家與大眾誤解。 　　英文的alchemy（中古拉丁文的alkymia）來自於阿拉伯文al-kimiya，其中”al-“是定冠詞，例如”al jazera”代表”the island”。阿拉伯文kimiya來自希臘文khemia，是冶煉金屬的技術，也是化學的代名詞。英文chemist的字源也是中古拉丁文的alchimista。因此alchemy與chemistry的字源是完全一致的，都是古希臘的化學。用alchemy來貶低十七世紀以前的古代化學，卻用chemistry來表揚波以耳乃至道耳頓以後的近代化學，這種二分法本身就是不科學也不符合歷史的。其實alchemy就是化學，而且中世紀化學家的許多貢獻是不可抹滅的，其觀念就算不正確也有部份是有趣的。 　　中世紀歐洲煉金術最為人詬病的地方，就是在尋找賢者之石(philosopher’s stone)，而提煉賢者之石的密方又用隱晦的密碼編寫，無人能懂也無人複製成功。傳說中的賢者之石，可以將便宜的金屬變成貴重金屬，也可以變出治百病抗老化的神藥。賢者之石固然不存在，但今日的科學家不也試圖將便宜的石墨轉換為高價值的鑽石、碳六十（1996年諾貝爾獎）與石墨烯（2010年諾貝爾獎），並且不斷地提出尋找抗老化藥物的研究計畫（儘管從未有成功案例）？在中世紀不了解化學基本原理的情況下，化學家就已經知道化學知識的應用層面在於材料科學與藥物開發。化學的原理在十七世紀到二十世紀，有了爆炸性的發展，但是二十一世紀的化學逐漸在基本原理上難以取得太多突破，於是化學界重新將研究重點放在材料科學與生物醫藥的應用，不是又回到了歷史的原點？這也證明古代化學家的真知灼見。 　　在煉金術的觀點中，最純粹的金屬是黃金，而其他的金屬都是黃金摻雜了各種雜質所形成的。只要經過適當的純化，縱使步驟複雜，最後都可以回收部分的黃金。以現代的化學元素觀點當然知道這是錯誤的。但是大部分的金屬在自然界也不以元素態存在，需要純化才能獲得，因此純化的邏輯觀念本身並沒有錯。而且阿拉伯的煉金術士也在十三世紀發明了能溶解黃金的王水，至今仍被應用於極高純度黃金的純化。 　　事實上，帕拉塞爾蘇斯(Paracelsus)早在16世紀初，已經提出人體的本質是一種化學系統。他認為煉金術的真正目的並非冶煉黃金，而是要製造有益人體健康的醫藥品。他認為藥物皆有毒，重點是劑量，因此被視為藥物化學與毒理學之父。當時具備化學專業的人士(alchemist)，較少在從事冶金工作，更多是藥劑師（pharmacist或druggist，也常被稱為apothecary）。若要真正了解煉金術的本質，我們必須了解藥劑師(apothecary)這個職業在做什麼。可惜的是，很少科學史著作對於藥劑師(apothecary)的職業本質與商業經營有充分的描述，使得大眾對於這些古代的化學從業人員產生了錯誤印象。 　　Alchemy這個字被汙名化，可以從牛頓(1642-1736)的經歷看出。牛頓曾在劍橋大學擔任盧卡遜(Lucasian)講座(1669-1696)，講授數學與物理，但是也私下研究煉金術，希望能用粒子碰撞的力學來解釋化學反應。之後他遷居倫敦，利用化學專業擔任真正與冶金技術有關的皇家造幣廠的管理人與局長職位(1696-1727)。由此看來，牛頓從事化學專業的時間比物理教授還久，但是卻鮮少人提起牛頓也是化學家，可見煉金術被汙名化的嚴重程度。事實上，牛頓在皇家造幣局提交了非常重要的化學檢驗報告，揭露了各國金幣的實際黃金純度（如圖一），免得英國商人與外國交易時被蒙騙，是了解十八世紀國際貨幣價值的權威文獻(Newman, 1975; Newton 1896)。此外，他還偽裝成顧客，到酒吧裡去蒐集黑市流通的偽幣證據，親自起訴鑄造偽幣的人，樂於扮演化學柯南偵探。　 圖一、牛頓對於各國金幣所提出的檢驗報告 (Newton, 1896)（由Google Books數位化） 　　如果回到十六與十七世紀，一個非學院派、以藥劑師為業的化學家，到底平日如何謀生呢？而筆者為何又會在科研項目裡接觸這個問題呢？這都要從義大利的巴洛克名琴說起（見圖二）。 圖二、左為阿馬悌(Andrea Amati)1570年小提琴，右為史特拉底瓦里(Antonio Stradivari) 1722年小提琴（圖片來源：奇美博物館）。 　　如果說有那一項東西，是幾百年前的古代人做得比現在好，而現代人還得每天使用古董來發揮實用效果，做不出更好的替代品，那肯定就是義大利的古董小提琴了。三百年前在義大利克里蒙納(Cremona)小鎮，住了兩位天才製琴師：安東尼奧•史特拉底瓦里(Antonio Stradivari, 1644-1737)與耶穌•瓜奈里(Giuseppe Guarneri “del Gesù”, 1698-1744)。時至今日，大部分的世界頂尖的小提琴家仍每天使用這兩位老大師的名琴來練習與演奏，生怕失去手中的名琴就失去自己的藝術靈魂，無法在現代提琴中找到替代品。 　　史特拉底瓦里小提琴的塗漆美麗得無與倫比，音色又甜美明亮，三百年來無人能複製。他到底有什麼秘密，在歐美已經辯論了兩百多年，是文化史上一大謎團。美國德州農工大學的Joseph Nagyvary教授首先提出，史特拉底瓦里的塗漆與木材，都藏有化學秘密，是與當地的藥劑師合作的結果(Nagyvary 1978)。那麼，克里蒙納小鎮上的藥劑師（煉金術士兼化學家），又是怎樣的一種職業？ 　　　Apothecary這個字，源自於希臘文的apothēkē，原意是顧店的人，通常指的是藥房與藥房的主人。想要了解藥房的生意，首先需做市場調查。在臺灣與日本的城市裡，滿街可見便利商店，其密度是每兩千居民有一家。在十六世紀下半葉，克里蒙納的居民是四萬，卻有三十七家藥房（義大利文speziali），比便利商店的密度還高，可見生意很好。藥房的老闆，主要是具備化學知識的藥劑師。Apothecary賣的不只是藥物，還有化妝品、香料、油漆、顏料、糖果等等加工製品。於是醫師在裡面給人看病當場抓藥，理髮師也在裡面攬客理髮做美容，畫家要選顏料，工人要找油漆，小孩要買糖果，全都聚在店裡，連街頭巷尾的八卦議論也少不了，自然是生意興隆。這樣的商業模式不只有零售（見圖三），還兼批發與製造，有自己的倉庫與工作坊（見圖四）。 圖三(左)、1500年左右的歐洲藥房(An apothecary’s shop, Castello […]