《拿破崙的鈕釦》Napoleon`s Buttons

□都是鈕釦惹的禍！□

　　西元一八一二年六月，拿破崙帶領六十萬大軍準備東征蘇俄，但就在同年的十二月底，這支堪稱史上最雄壯的隊伍，過了短短幾個月的時間，卻只剩下寥寥一萬人。當時拿破崙的殘兵敗將剛從莫斯科撤退，渡過俄羅斯西方（今日的白俄羅斯）靠近波利索夫（Borisov）的貝雷斯納河（Beresina）。士兵們正遭遇飢餓、疾病與嚴寒等前所未見的惡劣困境，這也是俄軍得以擊潰拿破崙與其盟軍的重要因素之一。原本驍勇的士兵身上僅剩微薄的衣物和簡陋的裝備，他們在生死邊緣掙扎，氣若游絲地對抗蘇俄以及冷峻的冬日。

　　拿破崙的戰敗為當時歐洲版圖的消長帶來很大的影響。西元一八一二年，蘇俄有百分之九十的人口是農奴，他們是地主的財產，可任人使喚與變賣，處境和奴隸沒什麼兩樣。當時拿破崙攻無不克的軍隊銜著一七八九年至一七九九年法國大革命的理想，不但打破了中世紀的社會階級制度、改變了政治疆界，更激發了國家主義的概念。拿破崙所留下的豐功偉業，也間接造就國民大會與相關法律典章的確立，以取代過去繁複多變且令人困惑的區域性法律規範；保障個人、家庭與財產權利的制度，明文規定於法律條款之中；十進位法則取代了地域性紊亂複雜的系統，度量衡標準就此統一。

　　為什麼拿破崙的軍隊會在短時間內潰不成軍？為什麼那些戰功彪炳、戰無不勝的士兵，竟會在這場戰役中輸得一敗塗地？關於戰敗的原因眾說紛紜，其中最奇怪的理由，甚至還被後人編成童謠吟唱：「＊都是鈕釦惹的禍！＊」這樣的懷疑並不是沒有道理的，因為讓人驚訝的是，拿破崙大軍的瓦解與一顆小鈕釦的崩裂，這兩者之間似乎存在著一種微妙的關係！當時軍隊士兵所穿的外套、長褲甚至是鞋子上的鈕釦都是錫製的，一旦溫度降低，這些原本閃閃發光的錫製品逐漸顯得黯淡無光，甚至開始瓦解成錫粉！這個物理現象是否就註定了拿破崙大軍的失敗命運？曾經有一個波利索夫的目擊者宣稱，拿破崙的士兵就像穿著婦女斗篷的遊魂一般掃蕩過街，他們身上的外衣真是顯得殘破不堪！這個傳言是真的嗎？錫製鈕釦因為低溫而裂解，使得拿破崙的士兵們衣不蔽體，所以才會在凜冽的天候下不堪一擊？鈕釦在寒風中化為粉末，使得那些原本應該英勇抗敵的士兵，個個都成為畏首畏尾、只想要拉緊外衣的懦夫？

　　當然，我們還是可以在這種說法中找出一些漏洞。首先，「錫病」（tin disease）——錫會隨溫度變化而裂解的特性——在北歐地區早已是一種常識，那麼，偉大如拿破崙這般領導有方的將領，為什麼竟然會同意以這種不穩定的金屬來作為衣物鈕釦的材質？再者，即便是在一八一二年俄羅斯的嚴寒冬日裡，錫的裂解過程也應該相當緩慢，不至於到使人“衣不蔽體”的地步吧！這是個很有趣的傳聞故事，化學家也老是喜歡引用這場拿破崙的失敗戰役來表示，即使是一個微不足道的化學分子，也可能改寫整個世界的歷史。如果這個故事是真的，如果那些錫釦子沒有被吹散在刺骨的寒風中，或許法軍仍可繼續東征，把疆域一路勢如破竹地無限延伸；俄羅斯的農奴制度或許也就能提早半個世紀解除；而東西歐之間的落差（有人說這是拿破崙帝國的興起所造成的，也是拿破崙留給後世的重大影響之一），或許就不會一直持續到今天了！

　　回顧歷史，一些金屬元素確實深深影響了我們的文明演化史。錫是傳說中造成拿破崙戰敗的主因，除此之外，出產於英格蘭南部康瓦爾的錫，更是古羅馬帝國西征大英帝國的原因之一。西元一六五○年，美洲新大陸所出產大約一萬六千噸的銀，不但讓當時的殖民帝國西班牙與葡萄牙成為一時霸主，也是它們四處興戰的軍費來源。人們熱中於追求金、銀等貴重金屬的態度，確實也對昔日的航海探險、殖民擴張，以及許多地區的生態環境帶來很大的衝擊。舉例來說，十九世紀的淘金熱連帶開啟了美國加州、澳洲、南非、紐西蘭，與加拿大克朗岱（Klondike）的拓荒史。此外，我們日常生活的用語之中也常常引用金屬元素，例如「沉默是金」、「精誠所至，金石為開」。一些重要的歷史時期也依其特徵而以金屬命名之，例如以銅錫合金作為武器和工具的材料的銅器時代（Bronze Age），以及之後煉鐵技術的進步和大量使用鐵器的鐵器時代（Iron Age）。

　　只有錫、金或鐵這樣的金屬才足以對人類歷史造成影響嗎？金屬是由元素所構成，而元素的定義是「無法再以化學方法裂解之的基本單元」。雖然自然界中只有九十種天然元素，其他由人類合成的也不過十九種左右，不過，依特定比例藉由各種化學鍵形成的化合物，卻可多達七百萬種以上！在這麼多的化合物之中，一定會出現足以撼動人類歷史、影響文明開化的神奇分子。這個新鮮有趣的念頭，正是我們架構《拿破崙的鈕釦》的基本原則。

　　如果大家能從不同的觀點來看待各種不同的化合物，那麼將可以發現許多隱藏在背後的趣味故事。在西元一六六七年荷蘭與英國簽署的布列達條約（Treaty of Breda）中，荷蘭讓出他們在美洲新大陸的殖民地曼哈頓，以交換現在屬於印尼班達群島之一的環狀珊瑚島：嵐嶼（Run）；而英國則放棄了滿是肉荳蔻（nutmeg）（早期的珍貴香料之一）的嵐嶼，以換取合法進入美洲新大陸的權利。

　　當年英國人亨利‧哈德遜（Henry Hudson）往西北水路尋找一條前往東印度群島和傳說中香料群島的通路，無意間造訪了曼哈頓地區（當時被命名為新阿姆斯特丹），荷蘭人隨即向他宣示對當地的所有權。之後到了西元一六六四年，也就是新阿姆斯特丹總督彼得‧史徒文生（Peter Stuyvesant）的任內，荷蘭竟被迫割讓這塊殖民地給英國。由於荷蘭的強烈反彈，加上對於其他領地的爭議，終使英荷兩國展開長達三年之久的烽火歲月。另一方面，由於英國佔據了嵐嶼，使得荷蘭無法實現壟斷肉荳蔻市場的美夢，更深化了兩國之間的嫌隙。對於一個向來以殘暴、屠殺與奴役方式進行殖民統治的荷蘭人來說，他們當然無法坐視英國人在肉荳蔻市場上獨占鰲頭。歷過了多年的血腥征戰，荷蘭人終於成功登上嵐嶼，而不甘受辱的英國人，則時常攻擊荷蘭東印度公司滿載的貨物商船，以示報復。

　　荷蘭人無法忍受英國這種海盜般的侵略行為，要求英國歸還新阿姆斯特丹作為補償。英國人也不是省油的燈，只答應賠償荷蘭東印度公司的損失，並要求歸還嵐嶼作為彌補。由於雙方的態度都很強硬，加上嵐嶼上的戰役還未分出勝負，最後雙方以布列達條約達成協議：英國可繼續保有曼哈頓的所有權，但必須將嵐嶼歸還給荷蘭；荷蘭可以保有嵐嶼，不過必須放棄對曼哈頓的所有權利。雖然在這場交易中，荷蘭人看似佔了上風，不過隨著時間的腳步，新阿姆斯特丹（後來易名為紐約）也逐漸繁榮興盛，這是英國當時始料未及的。只不過，對於當時的人們來說，肉荳蔻市場的無限商機，當然遠比一塊僅能容納數千人的新大陸要來得有價值得多。

　　肉豆蔻到底有什麼價值？為什麼當時的人們為了得到它可以不擇手段？答案其實很簡單；就像丁香、胡椒和肉桂這類香料一樣，肉豆蔻具有保存食物、調味、提供藥效的功能，因此在當時的歐洲十分受到歡迎。然而最主要的原因其實是，一般人認為肉豆蔻可以有效地防止瘟疫─—橫掃十四至十八世紀歐洲的恐怖黑死病——的傳播。

　　我們現在已經知道瘟疫是一種細菌性疾病，藉由遭到跳蚤感染的老鼠來散播病菌。所以中世紀的人們以為只要在脖子上掛著一包肉荳蔻可以避免瘟疫，其實只是一種沒有根據的迷信。然而，如果我們仔細研究肉荳蔻的化學特性，這種所謂的迷信其實也有它的道理存在。肉荳蔻的獨特香味來自於異丁香酚（isoeugenol），具有這種化合物的植物通常都是天然的殺蟲劑，可以趕走動物、昆蟲和細菌，所以肉荳蔻中的異丁香酚可能真的可以殺死帶有病菌的跳蚤，以達到預防疾病的效果。

　　姑且不論肉豆蔻是否真的能有效地阻止瘟疫的蔓延，它的地位和價值無疑是來自於其中所含不穩定的芳香族化合物。舉凡人們對於香料貿易的探索和剝削、布列達條約的簽訂、新阿姆斯特丹更名為紐約等歷史事件，都可說是因為異丁香酚這個神奇分子而引起的。

　　異丁香酚的故事，讓我們重新檢視許多對世界造成深遠影響的化合物。有些仍持續地對人類健康與世界經濟帶來正面影響，而有些則因為其負面的用途，逐漸消失在世界的舞台上。無論如何，這些分子化合物或多或少都曾經在人類演化或文明發展的劇本裡，扮演舉足輕重的角色。

　　撰寫這本書的初衷，是想把分子結構與歷史事件之間的微妙關係寫成一篇篇有趣的故事，同時也想讓大家知道，一些看似毫不相關的事件其實都是肇始於相似的化合物，另一方面也想探究，文明的發展對於化學的依賴性到底有多高。如果我們能接受許多重要的歷史事件其實是被分子——由兩個或兩個以上的原子依特定模式排列而成的化合物——這般微小的物質所牽動，那我們就得以從一個全新的角度來看待人類文明的發展。即使只有一個鍵結——分子中連接原子的結構——的位置發生改變，都可能使物質的特性產生劇烈的改變，繼而影響歷史的發展進程。因此，這本書不是要告訴你「化學的歷史」，而是要讓你認識「歷史中的化學」。

　　出現在《拿破崙的鈕釦》裡的化合物，大多是作者認為最具代表性、最有趣的故事，因此無法保證不會遺漏所有重要的化合物。書中介紹的化學分子，有的是啟動貿易發展的推手，有的是驅使人類遷移與殖民文化的助力，甚至還激發了奴隸與勞工制度的概念，有的是改變人類飲食與穿著文化的功臣，還有的成就了醫學技術的進展、公共衛生的改善，以及人類健康的維護。至於那些左右著戰爭與和平的「工業」化合物，也都在我們的討論之列。此外，我們也探討了分子結構對於兩性角色、人類文化、社會法律，以及生態環境的深遠影響。

　　我們並沒有按照事件發生的順序來介紹這些化合物的故事，而是以分子之間的化學關聯性為脈絡。但是，雖然有些分子的化學結構大不相同，但由於它們具有類似的特性，或是引發相關的歷史事件，因此將一併介紹，以便於讀者閱讀比較。舉例來說，工業革命肇始於當時美國南部剝削奴隸而獲得豐厚利潤的產糖事業，而另一種化合物—─棉花——則是英國經濟與社會變化的重要推手；這兩種化合物的結構不盡相同，但卻引發了類似的歷史事件，因此我們先後於第三、四章介紹。另外，從煤焦油（煤礦煉油過程中產生的廢料）所萃取出的新染料，是十九世紀末德國化學工業得以興起的部分原因，而這些德國的化學工廠也是最先發展出與新染料具有相似分子結構的人造抗生素。而煤焦油中所含的酚（phenol），其化學結構與異丁香酚——肉荳蔻中的芳香分子——類似，是殺蟲劑最早期的原料，後來也被應用在人造塑膠製品上。諸如此類「化學影響歷史」的故事，單單一本《拿破崙的鈕釦》也說不完。

　　許多無心發現的化學現象，後來卻引起廣泛的注意和重視，說穿了都是運氣使然。不過，發現者本身敏銳細心的觀察力、追根究柢的研究態度，以及靈活應用這些化學現象的科學精神，更是促使“幸運”成真的主要關鍵。許多時候，化學實驗中所得的奇怪結果其實具有潛在的重要性，但卻常常受到忽略而喪失了契機。能夠在非預期的實驗結果中看出其中可能的重要發展，絕非單純是偶然的巧合。書中所提到的化合物發現者，有些確實是訓練有素的化學科學家，但其中也不乏毫無科學背景的普通百姓，但他們都具有相同的特質——積極、專注、具有行動力，而他們的故事，也同樣令人深深著迷。

□「有機」─—不是一種栽種法嗎？□

　　為了讓大家在接下來的內容中能瞭解化合物之間的關聯性，我們在此先為一些化學的專有名詞做一個簡單的介紹。這本書所討論的許多化學分子，一般都被歸類為「有機」（organic）化合物。最近二、三十年來，「有機」的定義已經與最初的定義大不相同。今天我們提到「有機」時，多半會認為是「不使用殺蟲劑、農藥，或任何合成肥料的栽種方式或食品」。其實，早在一八○七年，瑞典化學家貝采利烏斯（J霵s Jakob Berzelius）就把＊「有機」＊用來指稱＊生物體中的化合物＊，而「無機」就是指非生物體的化合物。

　　生物體內具有化合物的概念大約出現在十八世紀，雖然它們無法被觀察或測量，卻被認為是構成生命的基本要素，並稱之為“生命力”，而動植物體內存有某種神奇的活力物質的信念，就叫做生機論（vitalism）＠1＠。根據博傑里斯的定義，有機化合物只存在於生物體內，是不可能在實驗室中合成的。但諷刺的是，他曾指導過的一名學生卻做到了這點：西元一八二八年，德國化學家維勒（Friedrich W鐬ler）將無機物製得氰酸銨過程中，加熱得到了尿素結晶。令人驚訝的是，這個“實驗室的尿素結晶”竟然與動物尿液中的有機尿素分子完全相同！

　　生機論的支持者紛紛提出反駁，認為實驗中所使用的氰酸是從乾涸的血液中萃取得來的，應該被視為有機物；儘管如此，生機論的信仰基礎卻已經開始動搖。接下來的數十年內，越來越多的化學家成功地以無機物合成出有機物，也就注定了生機論的大勢已去。雖然有些科學家無法完全接受這樣的結果，但一如大家所知的，生機論最終還是被推翻了。而「有機」這個詞，就需要一個全新的定義。

　　現在，我們把有機化合物定義為「所有含碳原子的化合物」，有機化學就是指「關於含碳化合物的研究」。不過這個定義也不是很完善，因為受到有機物的傳統界定觀念——只存在於生物體中——影響，儘管有些化合物含有碳原子，但在化學家眼中卻無法與「有機」畫上等號。在維勒的關鍵性實驗之前，由碳原子和氧原子組成的碳酸鹽（carbonate）除了來自於生物體，也可來自於礦物，因此大理石（其成分為碳酸鈣）和小蘇打（其成分為碳酸氫鈉）從未被當成有機物。同樣地，碳原子不論是以鑽石或石墨——起初都是從地底的沈積物開採出來的，現在也有人造的合成製品——的形式呈現，也一直被認為是無機物。而雖然二氧化碳被發現的時間很早，卻也從被未被界定為有機物。很顯然地，關於「有機」的定義並非絕對，但大致上我們仍把＊含有碳的化合物界定為有機物，而不含碳的化合物則稱為無機物＊。

　　碳（Ｃ）可以說是所有元素中最變化多端的原子，它不但能形成多種鍵結，更能與各種不同的元素結合，也因此含有碳的化合物（不論自然的或人造合成的）比起其他元素所組成的化合物還要多得多。這或許可以解釋為什麼書中出現的有機分子比無機分子來得多，但也可能是因為兩位作者都是有機化學家的緣故吧！