元素被发现的方式多种多样,以前,新元素的发现往往是通过其独有的特征,例如,一块沉重的金属或试管中发生的意外反应。氖是一种稀有的、不活泼的气体,直到1898年才被人们发现,它的亮相伴随着一场隆重的揭幕仪式。

虽然有些元素是偶然发现的,但也有许多元素是我们主动寻得的。在19世纪晚期,科学家们利用元素在受热时发出的独特光谱来识别元素,并寻找新的元素。一份样品、一台分光镜和一个用于对照的光谱数据库就足够了。如果在分光镜里出现一个在任何已知元素的光谱中都没有出现过的细小色带,就足以让寻找元素的“猎人”心跳加速。

1895年,威廉·拉姆齐爵士和莫里斯·W.特拉弗斯正在分离空气中的成分。每种成分,无论是单质还是化合物,都有其独特的熔沸点。因此,将空气凝结成**和固体后,再慢慢提高温度,让每一种成分分别沸腾、蒸发。每当分离出一种气体时,他们就会用电激发气体,然后通过分光镜观察气体发出的光,以寻找新的色带。

他们的辛苦得到了回报。拉姆齐和特拉弗斯分离出了不止一种元素,而是整整一类元素——惰性气体。首先是氩(意为“惰性的”),然后是氪(意为“隐藏的”)。又过了好几个小时,拉姆齐和特拉弗斯一遍又一遍地分馏空气,收集到的气体馏分越来越少。最后一轮提纯出的气体勉强够分析,他们让电流通过气体。这一次,还没等他们伸手去拿分光镜,就看到存放气体的管子里发出明亮的红光。拉姆齐和特拉弗斯被强光吓得一时说不出话来。这种气体发出的光芒是如此与众不同,他们决定将这种元素命名为氖(neon),取自希腊语“neos”,意为“新的”。

与其他惰性气体一样,氖原子核周围的电子排列非常完美,这意味着它无意与其他原子共享或交换电子并形成化合物。和它的姐妹元素氦一样,氖可能在其存在的时间里从未形成过化学键。从氖原子中剥去电子所需要的能量超过了化学键所能提供的能量。但是,给氖原子去除电子的方法可不止一种。

通过降低压力,并施加几千伏特的电压,一些电子会脱离氖原子。当带负电荷的电子挣脱出来后,留下了带正电荷的氖离子。另一些电子被带正电的氖离子吸引,它们重新结合,并以可见光的形式释放出能量。如果电压一直存在,电子与原子就会被反复拉开、重组——这就是拉姆齐和特拉弗斯在实验室里首次看到的耀眼的红光。

由漂浮在负电子海洋中的带正电的氖离子组成的物质与传统的物质状态——固体、**或气体——都不相同。这让科学家欧文·朗缪尔想起了红细胞和白细胞在血液里流动的情形,因此,1928年,他将这种新的物质状态命名为“等离子体”(源于血浆“plasma”)。这种新的物质状态引领了从荧光灯到平板电视等多项技术进步。

在20世纪的大部分时间里,霓虹灯的红色光芒象征着现代。装有氖气的玻璃管可以弯曲和扭转成各种夸张的形状。不管在加州耀眼的阳光下还是在伦敦的浓雾中,都能看到霓虹灯那鲜艳的色彩。只要按一下开关,就能得到这样的璀璨,这对广告业来说是完美的。

1913年,第一个霓虹灯广告牌在法国巴黎的香榭丽舍大道上闪亮登场。十年后,它们开始在美国各地出现。很快,它们就无处不在,成为那个时代傲慢颓废和享乐主义的缩影。后来,就在霓虹灯不再流行的时候,氖又找到了一种新的应用。1960年,第一束可见的激光束照射到月球上,这束红色的激光就来自氖。