碳(Carbon)
作者:[意大利]普里莫·莱维(Primo Levi,1919—1987)
选自《元素周期表(Il Sistema Periodico)》
我们的主角和三个氧原子
及一个钙原子结合成石灰岩形式,
已在地下躺了几亿年。
在之前,他已有很长的宇宙漫游史,
但我们且不管它。
对它,时间不存在,
或只是以温度缓慢变化的形式存在。
现在,读者应该已经明白这不是一本讨论化学的书:我还不敢这么想——“ma voix est foible,et même un peu profane.”(我的声音微弱,甚至有些无知。)这也不算是本自传,除了在象征意义上,每本书也许都有点自传性。某种程度上,这是一部历史。
它是一部微观历史,是行业志,记载它的胜利、失败和痛苦,是一个事业快走到终点的人所想讲的故事。走到这个阶段,一个化学家面对周期表,或宏伟的贝尔斯坦数据库百科,或Landolt手册,怎能不感伤过往的成败?他只要去翻翻,便会升起一连串的记忆。有些朋友的命运和溴结上缘,有些则是丙烯,或是胜肽,或是谷氨酸。所有化学学生面对任何化学巨著时,都应该想到其中一页,也许一行、一个式子或一个字,他不可知的未来就以密语写在那里。只有“事后”,即成功、错误、悔恨、胜利或失败后,才能明白。每个青春不再的化学家,翻到那要命的一页时,不也爱恨交织?
所以,每一个元素都会对某人有特别意义,就像年轻时爬过的某座山,去过的某个海滩。也许只有碳是例外,因它对每一个人都有意义,也就是它不专属,就像亚当不只是部分人类的祖先——除非今日有人(有何不可?)以毕生之力钻研石墨或金刚石。也就是对这碳,我有个陈年旧账,是在那命运决定的时代欠下的。在我这条命不值一文时,碳这生命元素引发了我第一个文学之梦,我日夜地梦着它。是的,我要说个碳原子的故事。
可以去谈某一个碳原子吗?对化学家而言,确有困难。直到1970年,我们还没有足以去观察或分离单一原子的技术。但对这说故事的人,它是存在的,所以我就说了。
我们的主角和三个氧原子及一个钙原子结合成石灰岩形式,已在地下躺了几亿年。在之前,它已有很长的宇宙漫游史,但我们且不管它。对它,时间不存在,或只是以温度缓慢变化的形式存在,因为故事中的碳原子正好离地表不远。说来也有点可怕,它单调的日子是在永恒的冷热交替中度过,像在天主教的地狱中坐牢。对它,直到目前,用描述的现在式比较恰当,而非叙事的过去式。它的事是永恒的现在式,热变化对它动不了什皮毛。
但就当是这说书人的好运吧,不然故事早就终止:石灰岩的边缘暴露到表面。接着来了个带尖锄的人(向锄子致敬,它仍是千年以来人与元素对话的最佳中介),在某个时刻——就让我们选在1840年——一锄子把它敲下来,送到石灰窑里改变他的命运。它被一直烤到和钙分离。钙仍与大地为伍,其后命运不大光彩,我们就不去谈了。碳原子仍和它以前三个氧伴侣之中的两个连接着,从烟囱飘到空中。原来宁静的日子变成风暴。
它随风飘浮,上天下地。曾有只老鹰把它吸入肺中,但没进到血液又排了出来。它溶入海水三次,又逸散到空中。就这样上上下下,一会儿海上,一会儿云端,在森林、沙漠、冰原之上飘浮了八年。然后,它被俘,进入有机世界。
碳,很特别的元素。它是唯一一个元素,可以和自己结合形成长链子分子而稳定。地球上的生命就是需要这些长链。因此,碳是生命的基本元素。但它进入生命世界要走曲折的路,并不容易,直到近来人们才理出个头绪。要不是碳的这项工作是每天都在发生的事(只要有绿叶就行,每天约需要上亿吨的碳),这碳的生命之舞真的会被看成奇迹。
所以在1848年,我们这碳原子带着它两个氧伴侣经过一排葡萄藤。它有幸撞上一片叶子,穿透进去,然后被一束阳光钉住。如果这时我的故事开始模糊起来,并不只是我学问不够:这三方面瞬间的决定性事件——二氧化碳、阳光和叶绿素——还没能弄得很清楚,也许要很久以后才会真相大白。它和其余的那些“有机”化学很不一样。实验室里的有机化学是人为的,是笨重、缓慢而迟钝的工作;但这精巧、细致而灵慧的化学是二三十亿年前,我们的植物朋友发明的。它们并不做实验,不讨论,也不加热。如果眼见为信,那么这尺度只有亿分之米,时间只有百万分之秒,而且主角都看不到,如此就很难了解,难以用语言形容。怎么说也难,就让我们试着这样讲下去吧。
我们的碳原子进入叶子,和一些氧、氮原子做了无数次无效的碰撞。它附上一巨大复杂的分子而被活化了,同时那大分子从天上收到一束阳光。刹那间如虫被蛛网捕捉,它和氧同伴分家,和氢及磷结合,最后嵌进一个长短不拘的生命之链。这一切都在常温常压下迅速、安静、不费力地进行。亲爱的朋友,如果我学会在实验室中也能这么做,我们将解决世界粮食问题,成为神的化身。
但还不止这样,还有更让我们汗颜的。碳以气体形式的存在的二氧化碳,这生命的原料、滋长之库、血肉之最终归宿,它根本不是空气的主要成分,只是一少得可笑的“杂质”,比人们都注意不到的氩还少三十倍。它在空气中只占万分之三。如果意大利是空气,只有墨西拿省米拉佐小镇的一万五千居民,才有资格去建构生命。以人类尺度来说,这真是特技表演、杂耍艺术、目中无人的表演。从这不断更新的空气杂质,孕育出我们,我们的动物、植物,我们四十亿纷扰的意见,我们千年的历史,我们的战争与耻辱,尊贵与骄傲。在几何尺度上,我们在地球之存在看来小的可怜。如所有人类全部重量的二亿五千万吨,平均散布在所有陆地上,“万物之灵”以肉眼根本看不到,它的厚度大约只有十六万分之一公分。
现在我们的原子嵌进结构的一部分,它成为另外五个相同碳原子的伙伴,都长得一模一样,只有以小说的虚构方式才得以分辨。它是一美丽的环状构造,几乎是正六边形,但可溶在水里,或更准确地说在葡萄汁里。溶解是所有要反应物质的特质和责任。如果有人真想知道为何是环状,是六边形,为何可溶在水中,他不必担心。这些问题是我们化学理论可以解释的东西,每个人都可以找到资料,但在此就离题了。
直说吧,它已成为葡萄糖分子的一部分。一个非鱼非肉亦非鸡的归宿。它只是中途之家:准备与动物世界接触,但还未有资格完成更高层的任务——成为蛋白质结构的一部分。所以树的汁液缓慢地流着,从叶到梗,从根到杆,然后到将熟的葡萄,接着就进入了制酒业王国。不过我们在此只要指出它躲开了发酵,而以原来形式跑到酒里,还是葡萄糖。
酒的归宿就是肠,葡萄糖的命运就是氧化。但不是立刻氧化,饮酒者留他在肝里一星期,储存能量以备不时之需,而不时之需在下星期天他去捉马时来到。六边环再见,血液奔流,几分钟葡萄糖就被带到股际肌肉现场,在此它被肢解为两个乳酸分子——这是疲乏的预兆:只有在几分钟后,急喘的肺才提供进来足够的氧,将后者安静地氧化。结果,一个新的二氧化碳分子回到大气,而太阳能量经过藤根,由化学能成为机械能,然后散逸成热能,温暖了跑者的血管与空气。“这就是生命”,虽然很少人这样讲。能量从太阳能逐步退化到热能,并借此使原子嵌入。“能”往下流,直到平衡和死亡,生命转至归宿。
我们的碳原子又回到了二氧化碳,真对不起!这也是一趟必要的旅途,你可以想象发明其他旅途,但在地球上就是这样子。这次又是风吹着,将它带过亚平宁山脉、亚德里亚海、希腊;爱琴海、塞浦路斯岛,到了黎巴嫩,再重复植物之舞。这次它嵌进了杉树老干,可要待好久一阵子。它重复了前面说的过程变成葡萄糖,而嵌进纤维长链的一部分,就像念珠链中的一粒。这不再是身陷石中的百万年大梦,但我们也大可说是百年孤寂,因为杉树长寿。但就让我们说二十年以后(1868年),一只树虫对它有兴趣。它在树干和树皮间顽强地挖隧道,边挖边长大,隧道也跟着深入。它吞了它,然后变成蛹。春天到时,一只灰色丑陋的毛毛虫,爬出到炫目的阳光下。我们的原子在虫的千眼之一中,对它的微弱视野做点贡献。虫受孕,下了蛋然后死亡,它的尸体躺在树下,体内汁液干了,但甲壳流了下来,几乎不朽。雪和太阳的来临,都没伤到它。它埋在枯叶;沃土下,变成脱壳,一个“东西”。但原子的“死亡”不像人的,它并不是一去不返。地上到处都是永不停息、看不见的掘墓者——泥中的微生物——不停地工作。瞎了眼的尸体逐渐腐烂,最后终于再度飞翔。
我们让它环球飞三圈直到1960年。虽然人类觉得这时间很长,但我们得说它在空中的时间不长,因为平均来说二氧化碳在空气中停留两百年。每隔两百年,那些不是陷在稳定物质(如石灰岩、煤、钻石或塑胶)中的碳原子经由光合作用的窄门进出生命一次。还有其他的门吗?是的,有人工的合成,对人很珍贵,但到目前为止,这部分量很少,可以忽略。这个门比植物开启的门窄很多。不论是故意或无知,人到目前还没去和植物竞争二氧化碳资源,从中取得现代衣食住行必需的碳原子。因为人们还没这需要,还有很多已呈有机状态的碳(但不知还能有几年?)存量。除动植物界以外,这些存量是在煤矿中,但这也是遥远过去光合作用的遗产。碳变为生命体,太阳能变为化学能,都靠光合作用。
我任意编的这个故事可以证明是真的。我也可以编出千千万万其他真实的故事,它们的转变次序和时间都是真的。原子的数目极为大量,我们总能找到个原子符合任何一个编造的故事。我可以编出千千万万个碳的故事——从花的颜色气味,到微小的海藻,到小虾,到鱼,再回到海水中的二氧化碳,永恒不断地循环,捕食者被捕食,生命不断地轮回。有的留在古文件发黄的纸上而几乎“不朽”,有的到了大画家的画布上,有的成为花粉化石留给后人鉴赏,有的成为了人类遗传基因,不停地进行分裂、复制,繁衍子孙。但我只再说一个故事,一个最神秘的故事。我知道生命的无常,语言之无力,所以我以谦卑自抑之情来述说。
它再回到我们之间,进到一杯牛奶,在一长链分子之中。它被喝到肚子里。既然所有生命体对外来生命结构都存在蛮横的不信任,链索将细细拆解,碎片一一检查,被接受或丢弃。我们关心的这个碳原子通过肠壁进到血液,奔跑,敲开一个神经细胞大门,进门,提供了所需的碳。这细胞是在大脑,我的大脑,正在写这本书的脑子。这原子所属的细胞,所属的脑子,正进行着巨大、不为人知的活动。此刻,这活动错综复杂地发出指令“是”或“不”,让我的手在纸上规则地移动,勾画出涡形符号,一笔一画,上上下下,引导我这只手在纸上圈出这最后的句点。