领地的物产

这些领地有些什么物产？就氧和氮而言，我们已经知道，它们虽然看不见，但并不意味着没有用处。同样，那些与金属沙漠近似的地区，只要适当加以利用，也是财富的源泉。由于目前还不知道王国的物产是否有用，以及在我们充分认识王国的物产之前需要进一步了解王国的制度，有必要对整个王国进行调查。这里先做一个初步调查。

无论对真实世界的自然景观来说，还是对手工制品和科学发明的机械产品来说，金属元素都极其重要。例如，沙漠中有一块领地是铁。这一元素曾有助于人类脱离石器时代，并推动人们进行工业革命。这一领地的用途在工业革命进程中进一步得到拓展，铁与邻近地区的钻、镍、钒、锰结合，可变成钢。毫不夸张地说，钢可算是现代社会的基石。有一点不应忽视，铁在王国中能够很容易地与邻近元素结合，这一特征表明，王国地表下的深处有类似的结合趋势，很像文化和经济的联系能加强国与国之间的相互理解。

铁的附近地区在真实国家的历史上也有特殊重要的意义。在铁以东几步远处是铜，由于它很容易提炼，所以在我们摆脱石器时代的长途跋涉中，它是第一个被用来制造工具的元素。为此，我们需要逐点说明铜的用途。铜在一定程度上耐得住腐蚀，而腐蚀是一种有害的化学变化。在日常生活中，铜的耐腐蚀性有两项用处。一是用铜做水管，水管经常会受到具有腐蚀性的化合物——水的作用。二是铜与邻近元素结合而成的铜锡合金（青铜）和铜镍合金可以用于制造钱币。这里我们还可以见到王国中另一些潜在的周期性转变，靠近铜的银和金，长期以来已因其悦人的外表、产量不多及耐腐蚀性而被用于贸易、装饰和钱币。铜、银、金这三种金属在社会中的作用是人所公认的，因而被称为“货币金属”。

概括而言，西部沙漠已由东向西经过勘察和开发，即上述元素已按照它们的位置由东向西依次在技术和工艺上得到利用。最初，铜取代石头而进入青铜时代。后来，探索者们坚持向西前进（实际是使用更加有效的勘察方法），发现了铁的领地，并利用铁制造出更多的杀人武器。在自然淘汰法则的驱使下，一些国家出于屠杀、征服和生存的目的，用这些武器改进了装备，从而兴旺起来，国家强盛，摆脱了经常受侵略的处境，就能腾出时间来繁荣学术。经过相当时期，探索者们深入西部沙漠的腹地，发现了意外的财富。

在西部沙漠的深处，他们终于发现了钛。这确实是意外收获。钛所具有的特性，正是极力要拥有高级工业技术的人类社会所需要的。钛不易磨损，经得住腐蚀，而且很轻，堪称西部沙漠地区的代表。钛和邻近地区的钒及钼在王国中显示出周期性的变化，它们与铁结合能形成工业上需要的韧性钢。这种钢耐腐蚀，能切割石头。王国中有一个值得注意的特征，即一条像地峡似的狭长地带，把东西部的矩形地块连结起来。地峡开发后，能为人类社会提供很多的汽车、轮船和机器，而且地峡里的成员极易结合在一起。

狭窄的地峡从东面的钪至西面的锌横跨王国，地峡两端有两个矩形地块。西面的矩形地块是西部沙漠的一部分，其中的领地比地峡中的各个领地更为引人注目。那里是高活性金属的所在地，大自然中还从未发现过这些金属的天然纯净物（这是对游离态所用的专有名词）。大多数高活性金属有剧毒，以致无法接触。在那里我们可以看到王国周期性的化学变化，虽然不如东部海岸的色彩层次那样显而易见，但也不乏引人注目。为了解这一周期性

变化，我们需要研究一种简单的反应，即假定王国内这一很少有人观光游览的地区一旦下起雨来会怎么样，也就是说，我们要了解这些元素对水会有什么反应。

雨水对西北边缘的锂作用不大。诚然，锂所在的地表会起泡沸腾，但总的说来反应不大，领地内没有什么扰动。其南面邻区的钠却不同。雨水会与钠的地层产生激烈冲突，凡是雨点滴注的地方。土壤就会起泡和沸腾，钠领地的反应明显大于锂的领地。如果说钾和钠的领地还经得住雨水冲击，那么在南面与钠相邻的钾就难说了。遇到雨水，不仅地面鼓胀和沸腾，而且整个领地都会着火燃烧起来。反应之所以会如此强烈，是因为这种金属与水作用可以产生氢，氢会引起大火，所以这一地带雨天不适宜居住。那么再往南是否也如此呢？这时，雨水就带有爆炸性了。在锂的南面较远处是铯和铷的领地，那里，每一个雨滴无疑都是一颗潜伏的炸弹，雨滴会因撞击地面而引起爆炸。这四种元素由北向南，化学活力呈现不断增强的趋势。

西部沙漠边缘那些统称为碱金属的元素都具有毒性，但这并不意味着这些金属在自然界和工业上没有用处。事实上，只要加以控制，毒性就有用处。例如，钠是普通食盐（氯化钠）的组成部分。食盐这种物质非常有用。氯化钠中的钠是神经系统和大脑的重要活性组分，没有它我们复杂的有机体将成为无生命和基本上无功能的物体。此外，钾在性能上与邻区的钠有细微的区别。钾，也是神经细胞的重要活性组分。钠和钾这两种相似元素之间微妙的相互作用维持着思维和行动，否则机体就没有生命了。与此同时，我们还可以看到王国中相邻元素相互结合的潜在能力，相邻元素性质的协调和相互影响能使单调的变化旋律大为丰富。思维是物质最微妙的现象，可以说它部分地产生于钠和钾这两个相邻领地的相互作用，而这两种元素在性质上只有细小的差别。

从碱金属向东跨越一步，是另一组性质极为相似的元素领地。这一区域里的一族元素包括钙。钙很像附近的锂，遇到雨水也会起泡，轻轻地沸腾并产生氢。然而钙比钾有用得多。在人类发现钾的用途（主要在制造原子弹方面）以前，人们早已发现了沙子中钙的用途。钙与邻区的钠和钾一样，也是构成神经的活性组分。钙还是一种具有构造特性和易于保持形态特征的元素。当人们进入王国西部沙漠时便可发现，钙是坚韧物质的组成部分，例如，一般动物的骨骼是磷酸钙，甲壳类动物的外壳是碳酸钙。甲壳类动物遗留下的碳酸钙，日积月累，最终形成地表的坚硬结构。石灰岩就是生物体的遗骸，由于其中含有钙而凝结成坚硬耐久的岩体。

人类文明已反复证实自然界中有丰富的钙，而钙具有耐久性和坚韧性。从石灰岩丘陵中可以获得大量的石灰石，营造出可屹立千载的建筑物。古罗马人曾发现了混凝土和灰泥，但当时他们并未意识到正在从周期王国中开采钙。当我们用混凝土、砖块和灰泥营造建筑物时，我们这些古罗马人的后代也许和他们一样没有意识到这一点。假如没有西部沙漠中这一地区的产物，也就不可能有动物坚固的骨骼和长牙利齿的攻击武器，以及生物用以自卫的甲壳，更不可能有文明社会中大量实用而耐久的建筑。

钙的北面有一块稍具不同特点的领地，属于元素镁。镁与钙颇为相似，同样能使万物坚固耐久。镁发现于奥地利白垩状的白云石矿脉中。镁是金属，与钙一样，降雨时它的地层基本上没有什么变化。这一领地有一种特别重要的产物——叶绿素，这是一种有机分子，每个叶绿素分子的眼状物上含有一

个镁原子。没有这些叶绿素，世界将成为潮湿炎热的大岩体，而不再是气候温和、绿荫葱茏的生物乐园。叶绿素用那些含镁的眼状物对着太阳，在光合作用的最初阶段，吸收太阳的能量。正因为镁具备这种有效特征，才使光合作用成为可能，所以我们必须仔细研究镁。如果王国没有镁这种元素，叶绿素的“眼睛”就会失明，光合作用就不会发生，生物也就根本不会存在。这个元素族的南端还有一些金属，叫作锶、钡和镭。王国的周期性变动使我们可以预测这些地区的金属比北边的金属要活泼得多。的确，金属锶、钡、镭对周围环境的侵蚀性太强，所以用途不大，也尚未发现大自然对这些金属的利用。然而，大自然的儿女——人类，却可以利用这些金属。例如，镭以其放射性（是原子核的特性而不是化学特性）闻名于世。用镭可以杀死迅速繁殖的有害细胞。

现在我们该再次穿过地峡到东部的矩形地块走一走。这一地带的丰富物产令人难以置信。而最令人感兴趣的地区是北部边缘。我们对氧和氮已有所了解。但无论是在这一地带，还是在王国别处都找不到一块领地能比北海岸上碳的领地更加肥沃。碳是一种极为普通的元素，它不像西南端的铯或东北角的氟，碳算不上活泼，但碳却易于和别的元素建立联系。碳的这种随和的脾性，使它在化学上和为人处世一样，得到了好处。碳以平易的作风使自身成为国中之王。诚然，碳是构成有机物的元素，被我们称为生命起源的特殊而复杂的物质特性几乎完全来自王国北部的这一黑色地区。

碳的南面近邻是硅。它像邻里间常见的那样，是个不易接近和具有双重性格的邻居。硅不像碳那样具备造就有机生命的能力，因为构成有机生命物的诸种元素对硅来说是相对稳定的，它们不易找到与硅结合的适当位置，硅也不像有机体那样会死亡和经常遇到竞争，硅可能是一个沉睡者。当碳的主要产物——生物有机体为了建立传递和积累有机化合物信息（即生命）的机制而不得不奋斗几十亿年的时候，硅尚处于等待状态。碳和硅这两个地区在近代联合起来了，它们所形成的碳基硅有机体使硅的用途扩展到信息技术领域，于是硅被北面的碳征服而处于从属地位。然而，这只是碳基硅有机体的早期作用，硅的潜在能力还在不断地被发掘。最为不可思议的是，硅终究会推翻北方的碳这一宗主而担任起主要角色。硅的新陈代谢和复制过程不像碳那样难以完成，因而硅必然具有更为持久的潜能。在这里我们可以随处看到王国内联合体之间的一种最微妙的相互作用。如果不是碳最先担负起带领硅开辟新领域的责任，那么硅就不可能发挥它的潜力。

我们在这一地区上空盘旋时，还应注意王国一种特殊的周期性变化。碳和西邻的硼及东邻的氮一样，是相当典型的非金属元素。当我们向南飞行时，便进入西部沙漠的边缘，这一边缘从西北到东南斜向伸入东部矩形地块。突出在碳西南面的三角地带是残余的沙漠，其中有我们熟悉的金属元素铝、锡和铅，以及不太熟悉的元素镓和铊，现在我们要注意的是这一对角线图形：若干边远地区和相似的元素形成一条条由西北到东南穿越王国的对角线。

我们已经知道，西海岸的金属非常活泼，甚至达到危险的程度。沙漠东部残存三角地带的金属要稳定得多，甚至在化学上是惰性的。例如，锡，在其北面附近的铝代替它用做普通饮料和腐蚀性较强的可乐类饮料包装的铁坯及锡皮之前，曾一度用作铁皮罐头的防锈涂层。锡南面的邻居是铅，由于铅本身的化学惰性，其历史更为悠久。早在古罗马时期，铅即被人使用。由于铅能免受液体和水的腐蚀，许多家用的铅制品一直延用至今。遗憾的是，铅

遇水后并非完全不起化学反应，而少量的铅侵入人的大脑会引起智力衰退，这曾导致一些帝国的崩溃。因此可以说，最北边的碳和远在南面的铅明显地属于同类。

沙漠东部边缘的金属性质稳定而安分守己；西部边缘的金属却有毒性且桀骜不驯。两者的区别表明地峡在这两类地区之间架起一座过渡桥梁（见图2）。其实，地峡本身的过渡性也很明显，其西面的钪是一种烈性金属，而靠近东部边缘的铜却是稳定的金属，因此地峡中的元素被称为过渡金属。严格说来，有理由把地峡东部与矩形地块接壤处的元素锌、镉和汞排除在这一名称之外，但广义地说，我们还是可以认为地峡上的过渡金属代表了由西往东元素的化学活动性逐渐减弱的一个坡度。

我们再回到东部矩形地块，在西部沙漠对角线边界地区，即由西北向东南的斜线附近，金属逐渐消失而让位于非金属，这里有一个准金属区，该地区元素兼具金属和非金属的特性。这些领地包括我们熟悉的硅和砷以及或许还不熟悉的锑和钋。值得注意的是，碳靠近这条线，硅处在这条线上，这一两性地区包含了使最复杂特性——生命和意识成为可能的元素，这一点很可能不是偶然的。

穿过准金属领地的疆界，可以十分确切地说，我们已到达东部矩形地块的中心地带，进入了非金属区。这里有一些我们熟悉的领地，如氮、氧和卤素，在氮和氧南面两块地域，我们（至少对其特性）已熟悉多年并且已充分开发。紧靠着氮的是磷，这一元素先经过蒸馏腐析，再用尿进行处理，可有多种形态：白磷、红磷和类似的黑色金属物。但这并不是我们在这里所要关注的课题，要注意的是从北部海岸往南旅行，内陆地区在特性上的变化有多么剧烈。岸边的氮元素是无色不活泼气体，氮南面的内陆是有色活泼的固体磷。向东走一步会发现类似的差异，无色气体氧的南邻是黄色的固体硫。在北部海岸平原和南面紧邻的一排陆地之间有一道相互区分的急陡坡。北部海岸从硼到氟的地区明显不同于其南邻铝到氯的地区。以后我们会看到，与目前仅限于外貌和实用的表面观察相比，这两排元素在更深层次上是基本相似的，而且在周期王国里让它们处在现今的位置上是恰当的。

生命的主要构成单元是王国里这样一块狭小区域的元素，即碳、氮、氧和磷，由微妙的不同的亲族关系能结出复杂的硕果。我们已经知道，磷是骨骼（磷酸钙）的组成部分，但在自然界开采磷这块地域不仅仅是为构成脊推动物的骨架，磷还有其奇特性质，特别适合于生物体内能量的产生。生命有一个非常重要的特点，它不是一纵即逝，而是缓慢地伸展，并谨慎地支配着能量：这里一点，那里一点，而不是突然倾泻的一场暴雨，生命就是有节奏地释放能量。经证明，以三磷酸腺苷（ATP）形式存在的磷，是能量产生的理想载体。事实上，它已为一切活体细胞所共有。病毒不含磷，但病毒可以从宿主那里获取磷，而且它一旦获得磷就能迸发出活力。在这里我们看到氮和磷之间存在着另一种有机的联合，氮对于能量的利用和转换有决定性意义，而磷在氮所构成的蛋白质控制下对能量的调动非常重要。磷的这一重要性决定了农用化学品工业必然把主要活动放在王国的这一地区，因为农作物生长取决于是否能迅速得到大量的磷。每年大量种植的农作物，其每个细胞都需要磷，正像我们需要从生长的农作物中获取磷一样。

人们在研究早期生命的产生时，无意间发掘出硫的领地。人们发现，几乎可以像在光合作用过程中利用水那样，在某些方面利用与水（H20）相似的

硫化氢（H2S）。硫化氢可以作为氢的一部分来源，但却与水有很大差异。我们注意到，氢从绿色植物中的水分解出来后，释放出的残余物是气态的氧，氧随风飘散，混合在地球上空弥漫的大气之中。然而，当氢从细菌体内的硫化氢分解出来后，余下的是固体硫，硫不能飘散，生物群体不得不在逐渐积累自身分解的剩余物基础上建立其生存模式。不过，我们仍然发掘出了这些长期堆积起来的剩余物。硫北边的邻居是氧，氧紧靠着北部海岸。在大自然逐步进入信息转换和信息积累时代后，可以证明氧是硫的一种非常合适的替代元素，于是有机物就很少利用硫了。

这并不是说，某些现代的有机体不设法为自身目的利用硫。硫与氧的化合物硫酸就是化学工业的主要产品。据说，还没有哪一样工业产品在它的某个生产阶段是不和硫酸发生关系的。此外，硫酸的产量已被用来表示一个国家的生产能力，这一指标也日益成为表示一个国家农业活力的标志，因为硫酸与化肥的生产密切相关。说到这里，硫还有一项主要用途就是它可以把磷从含磷的矿石中分离出来。于是就有了另一种联合体，其中碳基有机物利用硫酸提取磷肥，从而使蛋白质更加具有活力。

在北部海岸以南地区，特性变化并不明显。总的趋势是，越往南走，元素的非金属特性就逐渐被金属特性取代。人类对那里的领地几乎未曾着力去开发过，已知的有硒、碲和钋，稍微往西是砷、锑和铋。砷的领地位于磷南面，磷可以赋予生命，而砷却是传统的毒药源。砷作为一种毒药，其毒性起因于它与磷非常相似但又有细微的差别。与磷的相似使它能参与磷所经历的反应；与磷的细微差别使它能导致细胞新陈代谢的紊乱。砷还具有巧妙的杀伤性。从积极意义讲，利用砷的杀伤性可以生产某些抑制传染病的药物；从消极意义讲，用砷的杀伤性可制造神经毒气。

上述地区以东是卤族元素领地：从北面的氟到南面的碘，碘下面是鲜为人知的砹，它位于南部海岸。除了砹以外，卤族元素对人类和工业生产都大有用处，因而它们的领地广为人类和工业生产所利用。19 世纪后期，首批化学探索者进入卤族的领地时，最北面的氟基本上还只是实验室里的希罕之物，氟是极具毒性的气体，而且由于它强烈腐蚀容器，使容器壁出现许多筛孔而难以贮存。然而，战争的迫切需要刺激着人们对氟的研究。20 世纪中期，人们为了实现原子核分裂，必须分离出铀的同位素，才切实认识到需要大量的氟，因为分离过程中利用了具有挥发性的六氟化铀。于是，当今世人找到了控制这一元素的方法，氟得以大量获取。一项有益的结果是氟可以用来制作牙齿珐琅质的硬化剂，使人们牙齿的健康得到改善。有了氟，就有了氟塑料，也就有了方便实用的无粘性涂料。

氯，位于氟的南面，由于大量存在于海水中，人类和工业生产已充分利用了它。在海洋中，氯和钠以氯化钠形式存在，经过某种程度的加工就成为我们厨房和餐桌上的食盐。我们的体内也有大量的氯。总之，我们的体液与我们祖先最初形成时的水生环境十分相似。氯在人体中的作用与在海洋中一样，多少处于被动状态。它好像是钠的婚姻伴侣，单独不起什么作用。然而气态氯就与北面邻居氟很相像，十分活泼，氯气可以将微生物和人置于死地。氯能以一种微妙的方式伤人。例如，用氯制成的氯烃和氯氟烃制冷剂逸散到大气层上空可以使臭氧层出现空洞，而臭氧层是一个气体防护罩，可阻挡来自太阳的紫外线辐射危害。王国中的氯对人类大有好处，但另一方面也对环境造成巨大的破坏。

再往南走，会碰到溴，这是东部矩形地块上唯一的湖泊，也是王国中仅有的两个湖泊之一。人们基本上不重视对溴的利用，认为氯比溴丰富得多，足以替代溴，没有必要去区分溴的作用。然而，化学家们已经发现，溴是非常容易得到的一种元素。溴能够附着在有机分子上，也能从有机分子上脱开，因此可以利用溴来改变有机分子，使之更加适合工业需要。溴在暗室中具有实用意义，是一块可供大量利用的领地。溴虽然少见，却不容忽视。涅普遍用于摄影技术方面：利用溴化银的某些特殊光化学性能可加强显影效果。实际上，碘对人类更为有用。碘和氯有很大的不同，将碘用于某些生物化学过程，可以防止外来化学物质和生物体的侵袭。

南部近海岛屿是王国不平常的附属地，它实际上是西部沙漠的延伸部分，在某些周期王国地图上把这一岛屿放在大陆内，成为过渡金属地峡上的狭长组成部分。岛屿包括两块面积基本相等的平原。在较北的平原上有一个由性质明显相似的金属组成的家族，通常被称作“稀土元素”，较为正式的称谓是“镧族元素”（有人还因为这一狭长岛屿被并入地峡而称之为“内过渡金属元素”），镧族元素彼此非常相似，直到近期，人们才克服巨大困难将它们区分开来。镧族元素彼此近似的特性，使人感到真不值得花大力气去区分它们，大自然似乎用不着这些元素去创造生命，人类也只是在最近才发现了镧族元素的个别用途。其中之一是用作电视机显象管的介质，将电子束的能量转变成彩色的可见光。

狭长岛屿的南部由锕类元素组成。在 20 世纪 40 年代执行发展原子能的“曼哈顿计划”以前，王国的领土还没有超过南方海岸上铀的领地（也许在遥远的星球上除外）。“曼哈顿计划”实际上是一项在这个岛屿上开垦荒地的计划，一些所谓“超铀元素”的发现和大量生产拓展了王国的领土，使南方这个狭长岛屿得以完整出现。一项类似的拓荒计划同样在大陆上施行，因而每隔几年南部海岸就会向旁侧地区扩大一些。但这些扩大的地区多数没有什么用处，因为它们很不稳定，存在的时间很短。

从卤族元素直到惰性气体所在的东海岸还有一道反映化学活性的急陡坡。我们有必要了解为什么这两个相邻区域在特性上有如此巨大的不同。从地理学角度讲，有理由说明地形的急剧隆起。从化学上看，也有理由说明化学活性从惰性气体的海岸到极其活泼的卤族元素高地的激烈上升趋势。现在我们必须解决这个问题。

惰性气体基本上不参与一切化学活动，这并不意味着它们是王国中无用的领地。在某些情况下，正是由于缺少活性而使得它们有用。当普通大气甚至是纯氮的气体仍显得过于活泼时，可以用惰性气体提供局部的惰性环境。惰性气体某些其他的物理特性也使它们成为可利用的气体。其一是氦的沸点非常低，当需要特别低的温度时，氦可以成为有用的制冷剂。另外，通过惰性气体放电，能够发出艳丽的色彩，这一现象可用于生产霓虹灯。

王国里只有少数的领地还没有被利用，没有在自然环境或工业上被开发。这里我们谈到的只是一些元素的主要用途和它们的所在地。如果把它们全部列出来，这本旅游指南将成为一部生物化学、矿物学和工业化学的百科全书。在我们的现实世界中，有些地区还没有对全球经济做出大的贡献，同样，王国的有些领地由于种种原因还处于沉寂状态。每一块领地至少在个性方面都有一些小的变化，使它基本上成为有用的领地，也许在某一特定用途上还强于相邻地区。因此一个地区尚未开发必然有一些原因，而不在于元素

本身的固有特性。

一个地区的元素未被开发，一般说来有两个原因。一是这种元素存在的数量极少，人们对它只有概念上的了解，而不知它的储量。钫和砹的情况就是如此，它们属于超微量元素，没有指皇大量开发。据估计，在任何情况下整个地球只有约 17 个钫的原子。在南部海岸上目前开垦过的地区里，各种超铀元素的数量预计也类似，同样不太可能去开发它们。二是有些元素具有放射性。东南方边境处的铋是王国中稳定元素的前哨，其后的元素都具有放射性。王国南部边境和南方狭长的近海岛屿（锕类元素）是危险地带，到处都有放射性，例如，氡虽然丰富，但这一危险的放射性气体不具有促使人们去利用它的特性。整个南部海岸都有骷髅图形标志，警告人们回避。在这里，化学家们的兴趣减退，警惕心抑制住了他们的求知欲。