《击壤》问帝何德？

《悯农》叹民艰辛，

马尔萨斯提出悲观的人口论，

是化学让我们摆脱饥饿的梦魇。

磷肥掀起了农业革命，

各国为了争夺鸟粪爆发战争，

直到空气固氮成功，

才能负担地球上数十亿人口。

《采绿》中的荩草和蓼蓝，

“施朱发妙姿”的朱红，

从三原色理论到光谱学，

是化学生成了缤纷的颜色。

天空的普鲁士蓝和《向日葵》的铬黄，

苯胺紫让贵族的织物走向平民，

闪烁的霓虹和变幻的LED灯，

为黑暗的夜空着色。

《湘君》沛吾乘桂舟，

《蜀道难》于上青天，

蒸汽、油气和绿能动力，

是化学改善了世界的交通。

煤与石油的热值，

锂、氢电池的功率，

铝、钛合金的飞行器，

让我们告别山高水长。

“颜色比琼玖”的瓷，

“要留清白”的石灰，

从金属合金到石墨烯，

是化学矗立起城市的高度。

钢筋混凝土让楼厦登临仙境，

玻璃幕墙折射出庄重与雅致，

有机与可再生材料，

保留青砖绿瓦的自然诗韵。

是化学供给心脏跳动的ATP，

让我们代谢成长，

是化学影响神经突触的递质，

让我们喜悦悲伤。

从炼金术到元素衰变，

从周期律到超重原子，

从冶金术到微流控反应，

从物质本源到质能守恒。

化学是衣食住行的生活，

也是农商工研的经济，

还是超越想象的艺术，

更是人类文明的未来。

——为《元素的文明征程》出版祝贺。彭雷

编辑推荐：

探寻元素发现历程，描绘文明演进图景，追问化学未来极限

内容简介

本书探讨了化学元素发现与人类文明发展之间的紧密联系。通过系统梳理古代至现代化学元素发现的历史，揭示了元素如何影响并推动人类文明的进步。从碳元素作为生命基础和文明之源，到金银作为古代市场信用体系的实体，再到冶金术的出现和青铜时代的兴起，一直到近现代化学元素的发现，书中详细叙述了化学元素如何逐步被人类认识、利用，并促进了社会的变革。此外，电解技术的应用、光谱分析法的运用，以及元素周期表的提出、X射线光谱学测原子序数、元素衰变测定超重原子等重要科学里程碑。

书中内容横跨从古代到近现代的漫长历史，通过生动的叙述，展示了化学元素在人类文明演进过程中的重要地位和作用。包括从铜到青铜，再到青铜复兴；从块炼铁到高炉生铁，再转炉、平炉法生产钢；从磷、铝工业化到核反应用于战争等。同时，本书还通过对不同地域、不同文化背景下元素发现的描述，揭示了科学发现的多元性和复杂性，以及科学进步对人类社会的深远影响，理性对于文明至关重要的意义。

目录

前言／001

一、古代的元素认知与应用（史前—16世纪）／001

1. 文明之源：碳／003

2. 古代市场信用体系的实体：金、银／012

3. 冶金术与青铜时代：铜／028

4. 生活中常见的元素：锡、铅、锑／033

5. 铁器时代的到来：铁／041

6. 哲学、炼金术与炼丹术：汞、硫、砷、磷／ 051

二、矿冶学与化学理论萌芽（16世纪—19世纪）

1. 近代冶金学诞生及冶炼工艺发展：泡罩钢、冲天炉与坩埚钢／064

2. 化学理论萌芽：三种土元素与燃素学说／076

3. 矿治学发展：铋、钴、锌、铂／079

4. 矿物分类学与吹管法的应用：镍、锰、钼、钨、镁／087

5. 气体元素突破：氢、氮、氧与氧化学说／102

6. 矿石金属元素的大发现:铀、锆、钛、碲、铬、铍、钇、钽、铈、钯、铑、铱、锇、锶／116

三、电解技术与欧洲工业化（19世纪上半叶）／132

1. 电解技术的发明：伏打电池与钠、钾、硼、氯、碘／134

2. 欧洲工业化初期：硒、锂、镉、溴、钍、钒、铌 / 150

3. 钾金属为发现其他元素提供技术手段：硅、锆、钛、铈、铍、镁 / 171

4. 稀土元素发现与最后一个铂系元素：镧、铽、铒、钌 /178

5. 铝、磷、钢的工业化 / 185

四、元素周期表与光谱分析法（19世纪下半叶）/ 200

1. 早期的有机化学理论：基团理论、类型理论 / 202

2. 元素周期表的诞生：从德贝雷纳分组元素到门捷列夫的周期表 / 216

3. 光谱分析法一显身手：铯、铷、铊、铟、氦 / 205

4. 稀土元素热潮：铒、铽、镱、钪、钐、铥、钆、钕、镨、镝、锗、铕、镥 / 236

5. 电化学新成就：氟的制取与电解理论 / 252

6. 贵族气体的发现：氦、氖、氩、氪、氙 / 262

五、技术革命、战争与现代化学元素的发现（20 世纪上半叶至今）/ 269

1. 放射性研究与 X 射线光谱学的技术推动：钋、镭、氡、锕、镤、铪、铼、钫 / 272

2. 核时代的元素发现与创造：锝、镎、砹、钚、钷 / 291

3. 超铀元素竞速赛：镅、锔、锿、镄 / 316

4. 探索极限：超镄元素“战争”与周期表的尽头 / 331

结语/ 340

附录化学元素发现简表/ 342

参考文献/ 356

前言

人类的进化是无数代人接力形成的漫长过程。从手把手现场教授，到把经验凝结在语言中，经过了数百万年；从社群分工和家庭出现，到创新工具和文字书写，经过了数万年；从冶金铸造，到高分子材料，经过了数千年；从蒸汽动力到核动力，经过了数百年；从机械计算到人工智能，经过了一百余年；从飞离地面到飞出地球，经过了几十年……

我们可以清晰地感受到，在人类进化中，认知能力的提升与认知边界的拓展，这个进程在不断加速。今天的人类，已经有了一定对抗太空灾难的能力，所以有人宣称“地球是人类的”或“地球文明就是人类文明”。

文明是制造能力提升和生态环境保护之间的平衡，是自然之美和心灵之善的结合，与人类健康提升和智力发展同步而行。人的形貌、身高、体重，长期以来维持着平稳的状态，但人的智力的发展，导致“人造物”的艺术化、精细化、系统化、自动化和智能化。

正是人造物的发展，成为人类文明发展的主要标志。而人造物的进步，乃至不断加速的人类文明，均得益于化学元素的发现。100余种元素，大多数发现自近500年，并且发现的频率也伴随近代科学革命和工业革命的进程不断加快，映照着人类文明向现代化迈进的轨迹。

每种化学元素的发现，对工业的促进作用、间隔周期不尽相同，通过重新审视化学元素的发现，可以把科学理论、科学发现、技术发明、材料应用、化学工业之间的关系做一次重新梳理，为未来的经济社会发展提供借鉴。

人类的进步，在于认知界限的不断突破。在今天，新的化学元素的发现遇到了瓶颈，是否已经达到了当前科学的天花板？我们能否突破这一天花板，并让化学再次引领人类文明的下一阶段？为此，我们有必要全面了解化学元素发现的历史与人类文明的伴行关系。

结语

人有时难以独立思考，除了自身的偏见外，更大的原因是没有足够的资源、时间、权利等，来检验权威们的观点。而科学史，尤其是元素发现的历史，恰恰为我们提供了一个观察人类如何克服偏见、以科技创新逐步认识世界本质的珍贵透镜。

化学元素发现的历史，深刻体现了人类世界观的进步与科学技术的交织演进。技术进步很多时候并非理论应用于实践的简单线性过程，而更多是创新摸索、经验传承、技术积累的综合结果。这一过程往往漫长而曲折，如钢铁工业，数千年的经验积累，直到19世纪中叶贝塞麦转炉炼钢法、马丁-西门子平炉炼钢法等革命性技术的出现，才真正实现了大规模、高效率的现代钢铁生产，完成了从古代冶铁技术到现代钢铁工业的关键跃升。随后，含铬不锈钢、铝合金、镁合金等新型金属材料在20世纪广泛应用于飞机、汽车等现代工业领域。 

二战后，世界格局进入对峙状态，审视不同社会经济模式的韧性，创新效率的持续性、成果转化的适应性及经济发展的平衡性至关重要。进入21世纪以来，对稳定元素（包括自然存在和早期合成元素）的化学研究与应用已臻于成熟，而超重元素仍无法富集为可测实体，鲜有进入社会应用，只能在实验室的大科学装置里一闪即逝，这反映了基础科学在微观前沿的艰难探索。

整体而言，当前技术创新趋于面临更多瓶颈，基础科学呼唤新的重大突破。互联网的开源传统和信息的即时传输，让各国接触科技前沿的差距逐步缩小，技术应用和经济模式的趋同加剧了存量竞争的风险。与此同时，互联网也让人们更容易因相似观点或偏见而形成圈层。思想的多元化若缺乏理性沟通的基础，反而可能加深文化差异的裂痕。局部加剧的国际冲突，会造成知识交流的隔阂断层；各国内部发展的失衡，会成为科技跃迁的锁死屏障；科学界内部的偏见、内卷，会形成理论突破的漫茫荒漠。世界知识传播体系和社会科技创新系统都可能出现外部性破坏与内生性衰退。

站在元素发现史的终点回望，人类始终在突破与重构中前行。现实呼吁我们回归理性，突破瓶颈，形成增量，消除裂痕。应对这些挑战，关键在于思维和制度的深层变革。我们的科技创新生态仍需不断优化与发展，才能更好地与世界科技的下一次革命浪潮同频共振，这正是当代科学界乃至全社会肩负的共同使命。