许多元素都有其阴暗面。那些被滥用于谋杀或战争的物质清单很长,磷位列其中毫不意外。但它经常与炼金术士和鬼魂的故事联系在一起,这使它有别于其他元素。磷不仅仅是黑暗的,更是“哥特式”的。
这一切都始于17世纪的炼金术士亨尼格·布兰德,他在自己的尿液中寻找金子。对自己的排泄物经过数周的储存、煮沸和精炼之后,他满怀期待地盯着一个烧瓶,希望能在瓶底发现一丝微弱的金色光芒。但事与愿违,他看到了一种能发出绿光的白色固体。这种新物质被命名为磷,意思是“光的载体”。
布兰德继续他对黄金的追求,但其他科学家则被这种神秘的会发光的磷迷住了。在科学沙龙里,人们把它涂在手上和脸上,创造出令人毛骨悚然的效果。人们用磷棒把单词写在纸上,当写有这个单词的一角被划开时,它会莫名其妙地燃烧起来。这些奇妙的演示吸引了大批民众去参加越来越受欢迎的公共科学讲座,这种讲座在启蒙运动时期的欧洲随处可见。
人们对磷的奇怪特性感到惊奇,但它那幽灵般的光芒以及骇人的易燃性一直是一个谜。直到几个世纪后,真相才被揭开,一些其他谜团也一并被解开。
和许多哥特式的反派一样,磷对一样东西有着执着的迷恋,那就是氧。只要有那么一丝机会,磷就会与氧原子形成非常强的化学键,同时释放出大量的能量。如果氧气以一种平稳而缓慢的方式接触它,能量会以绿光的形式释放出来,这是一种没有热量的冷光,这一过程被称为化学发光。但是,在微弱的刺激下,比如摩擦产生的热量,磷就会瞬间抓住所有氧气,同时释放出大量的热量,发出明亮的火焰和令人窒息的白烟。
从布兰德发现磷的那一刻起,人们就知道磷存在于我们体内,但我们是如何在体内含有这样一种喜怒无常的元素的情况下生存的呢?答案也很简单,磷一旦得到了它所需的氧,就会变成稳定的磷酸盐。磷酸盐是所有生命体内重要的结构单位,它形成了DNA的主干,并参与了几乎所有生物的每个细胞的基本生命过程。
动物吃下的任何食物,无论是动物还是植物,都会向体内引入更多的磷酸盐,而多余的磷酸盐将会被排出。这正是微生物获得磷酸盐的好机会,不能让它被浪费了。细菌和其他微生物都会从动物的排泄物中获取食物和能量。正如任何一个好听的哥特式故事都会告诉你的:死与生永远相伴。
在森林、沼泽和墓地里,死去的生物堆积如山。在真正的哥特式故事里,这样的环境经常会出现小精灵、南瓜灯或类似幽灵般的灯光,它们掠过树林或像幽灵一样盘旋在沼泽上。关于这些现象的故事已经流传了很久,但通常被认为是超自然的无稽之谈。然而,科学可能有了答案,或者至少有一个貌似合理的理论来解释这种现象——磷。
有些生命形式的存续要归功于死亡。它们会循环利用磷和其他元素,并让这些物质重归于土,以支持生命的繁衍与成长,这一点至关重要。有些喜爱腐烂物质的微生物会将磷从氧那里带走,生成联膦(P2H4),这是一种气体,当它与空气接触时,会发生自燃。森林、沼泽和墓地有很多死亡生物,对这些微生物来说,这是它们专享的饕餮盛宴。它们会将生物残骸彻底分解,并积累大量副产物。偶然的机会,这些副产物会以沼气的形式喷出,大多数情况下,它们会不为人知地随风飘散。但联膦偶尔也会被释放出来。氧气虽然已经被土壤下的细菌耗尽,但新的氧气随风而来,联膦分子会与之反应,因而发光,甚至点燃周围的甲烷。
所以,如果你今晚去森林,必定会遇到一个大惊喜;如果你今晚去森林,你可能会看到伪装的磷[1]。
[1] 此处内容仿写自英文儿歌《泰迪熊的野餐》(The Teddy Bears Picnic),歌词中有:如果你今晚去森林,必定会遇到一个大惊喜;如果你今晚去森林,你最好伪装起来(If you go down in the woods today,you're sure of a big surprise;If you go down in the woods today,you'd better go in disguise)。