歷史怎麼改變的，化學知道：歷史、化學放在一起看，事件因果更清楚，文明的演進總受化學元素、反應、新材料左右。

◎塑膠袋的原料「聚乙烯」，是製造雷達的二戰物資。
◎讓日本浮世繪畫家愛不釋手的顏色普魯士藍，其實是「鐵離子」。
◎硝石、碳、硫磺產生的化學反應，促成了蒙古帝國的誕生：黑色火藥的霸業。
◎硫化法的誕生，提升了橡膠耐用度，變成四季可用的發明，讓人類行遍天下。

作者大宮理是日本三大升學補習班之一河合塾的化學講師，
被學生譽為最會說歷史故事的化學老師。

化學就是計算酸鹼值、背元素週期表，還要寫化學式……十足硬科學，
如果從歷史看化學，就會明白很多事件都是受物質、元素、新材料左右，
是化學變化了這歷史。

大宮理以「元素」和化學變化為歷史舞臺的主角，
解釋化學物質與成分如何互相影響、產生關聯，影響人類文明的劇情走向。

就像諾貝爾化學獎得主萊納斯．鮑林說的：
「全球發生的事都是由化學反應左右，政治和國際關係也不例外。」

◎用木炭還原鐵，再搭配風箱──製鐵技術創建了亞述帝國。
西亞高原上的戰爭民族西臺人如何稱霸？靠鐵製武器打敗青銅武器。
亞述人（敘利亞人）也從西臺人手中獲得鐵器，在東方建立亞述帝國。

◎凝灰岩與熟石灰，建起了整個羅馬帝國！
羅馬人的文明多發達？有8萬公里的幹線道路網、屹立1800年以上的萬神殿，
包括羅馬浴場都是用水泥蓋的！

◎硝酸鉀加上銅、錫合金，促成歐洲近代國家。
鑄鐘師用銅、錫合金製造青銅大炮，
煉丹術配方──硝石、木炭、硫磺，誕生了黑色火藥。
大炮加火藥，就此改寫歐洲史。有錢領主爭相購買，沒錢城邦只能被打敗，
火炮誕生後400年，歐洲就從超過500個大、小城邦，剩下25個近代國家。

◎碳、氫、氧和咖啡因，奠定工業革命。
碳、氫、氧結合成煤炭，不僅推動蒸汽機，焦煤更能提升煉鐵效率。
而咖啡因這種生物鹼，能讓工人保持清醒，滾水煮茶更能殺菌，
工業都市人口得以增長，支撐了工業革命的發展。

◎納離子（鹽）如何改變歷史？
無論哪個政權，鹽都是專賣，因為想吃鹹只有鈉離子，無可替代。
秦靠鹽稅統一六國，但鹽稅過重也帶來災禍：黃巢之亂、法國大革命。

◎乙醚容易取得，但沒人知道能用在手術麻醉，直到1846年！
加熱乙醇和濃硫酸就可取得乙醚，而且靠體溫就能讓它蒸發。
發明麻醉前，人類靠什麼止痛？鴉片、氧化亞氮、威士忌，甚至木槌！
直到1846年，麻薩諸塞州綜合醫院首次用乙醚全身麻醉。終於不用忍痛了。

德國製造第一個彈道飛彈V2火箭，燃料用馬鈴薯就能製造──乙醇！
大自然中的鈾235純度只有0.7％，無法用在原子彈，得濃縮提煉到接近100％。
棕櫚酸鋁、環烷酸鋁製成汽油彈，讓東京庶民區化為一片焦土，10萬人以上喪生。

歷史、化學互不相關？放在一起看，事件因果更清楚，
文明的演進總有化學反應在左右。

大宮　理
於日本東京都練馬區出生長大。東京都立西高校畢業後，在早稻田大學理工學院應用化學科，於機能性高分子化學的研究室從事研究，卻因為父親宣告破產，生活極度貧困而無法就讀研究所，在不被關愛的情況下畢業，成為補習班化學講師。
在代代木講座負責衛星電視課程等，之後成為河合塾講師，於日本中部地區的河合塾授課，並負責編纂教材、製作模擬試題。
已出版多本著作，如《這本魔法書幫你克服不擅長的化學》、《如果亨利·貝克勒沒有發現放射性》（以上由PHP研究所出版）與學習參考書等。管理iOS App「速食化學」（インスタ化学）。

李貞慧
臺大工商管理學系畢業，日本國立九州大學經濟學碩士，取得中國生產力中心第10屆中日同步口譯人才培訓研習班結業證書，擅長中日對譯，目前專職從事醫學、核能、光電、機械設備、電機工程、金融商業、美容等口筆譯工作。
譯有《膽小者的股票獲利法則全圖解、》《美股獲利入門，睡覺時間賺遍全世界》、《賺錢公司也會倒閉！讀財報最常犯的40個誤解》、《蘋果、亞馬遜都在學的豐田進度管理》等書（以上皆為大是文化出版）。

推薦序一
用文明史介紹化學，用化學介紹文明史？

臺灣大學化學系名譽教授、遠哲科學教育基金會常務董事╱陳竹亭

「學科」（discipline）在人類歷史上的發展，自從亞里斯多德（Aristotle）分類了對大自然的認識之後，知識的進程與演化常常就是各有專精。中古歐洲成立大學（university），就開始了學科的研究。古希臘的自然哲學到了十五至十七世紀，哥白尼的天文學結合了克卜勒的數學，加上伽利略始創的物理理論與實證方法，終於在牛頓手上提出集大成的萬有引力定律，近代物理學於焉誕生。
最早對物質的想像與「化學」有關聯的哲思，雖然也可以溯及古希臘時期，但是近代化學學科的發跡，則是從十七至十九世紀羅伯特．波以耳（Robert Boyle）、拉瓦節（Antoine Lavoisier）、道耳頓（John Dalton）等用實驗證明了元素、化學反應的概念和原子理論，才算踏上正軌。但是從人類有了技術或稱技藝（technology）後，譬如發明了農牧業，文明就開始了。把約三百多年的近代化學學科概念和知識，與綿延一萬年的文明史，還加上了全書起首的宇宙霹靂與創世、地球形成與創生、自然環境與生命演化，統統結合到一本書內，該如何撰述？
進入二十世紀，近代化學對於物質世界微觀尺度（microscopic scale）的認知與操作技術，都已經十分熟稔發達。有人就把化學稱作「中心科學」（central science），其意義是指物質世界中，化學學科連結並貫穿了較偏理論與抽象概念的數學與物理學科，以及指向應用的生物（後稱生命科學）、地質、大氣、海洋（現集合成地球科學）。此外，還有醫學、藥學、農學、材料學以及各種工程……這些都與物質有關。化學的角色恰居中央要津，遂在科學的眾學科中榮登中心之位。
作者編著本書的脈絡，事實上是以人類文明的技藝史為主軸，彙整了從技藝的發明過程、發明家，到傳說、軼事，然後從科普的角度，簡介近代化學知識，對物質世界的諸般技藝提出說明與理據，同時也介紹化學史或人類文明史的來龍去脈。說不完的故事不僅提升了化學知識的可讀性，也明顯提升了化學面對生活所觸發的文化性。
當然，一萬年漫長的人類文明史演化，加上了在物質、產業、生活中發現與發明的吉光片羽，以及闡釋與介紹近代化學科普化的知識、見識、常識，使讀者讀起技藝史，更能夠萌生盎然的趣味；反之，用歷史敘事的方式述說較為冷僻的化學知識或原理，就顯得貼近生活，讓化學因此平添了社會、文化的親和力。也許，兩種觀點偶而會產生時序上的違和感，但整本書一氣呵成，仍算是瑕不掩瑜。
今日「科學傳播」表面上的型態越來越多樣化。日本作者把漫長歷史和化學編織成書也算巧思，內容仍然不脫日本人治學嚴謹的有板有眼，對兩種學科都維持內容的絲毫不苟。用「海陸雙拼特餐」來形容本書也不為過，說不定正中了許多讀者嘗鮮變化的胃口也未可知！

推薦序二
如果能回到過去，你會如何用化學改變歷史？

賽先生科學工廠創辦人╱林厚進

曾經有個熱門的題目引發眾多討論：假如你擁有一把加特林機槍，而且子彈無限量，那麼當你回到三國時期，是否就能夠統一天下？
如果這個題目引發了你的興趣，代表你一定也曾這麼想像過。如果帶著關鍵的知識或技術，穿越回到過去的任何時空，是否就能天下無敵？接著要思考的是，你到底該選什麼年代，以及要帶著什麼樣的關鍵技術？只要稍微延伸一下這個問題，就會發現事情其實沒有想像的那麼簡單。例如，當你擁有無敵的武器，你要如何避免對手從遠方將你團團包圍，讓你活活餓死？或是在這一攻一守之間，對方可能直接派出暗殺部隊，偷偷取你性命。
就算你什麼都不管，想要一路帶著槍直接往前衝，那麼還得發明機動車輛；就算你穿越時空的時候帶上車子，你還得要會開採石油來作為燃料，你也需要學會各種加工技術，來生產槍枝及車輛的維修零件。而且你還得思考，要做到什麼職位才能調得動工匠？要積累多少財富才能平衡支出？是否有足夠的農業知識度過大饑荒？是否還需要什麼水利知識來度過大洪水？管理全國的時候，到底要用什麼政治制度等一連串的問題，就會從眼前一直冒出來，等待你解決。
在讀本書的時候，就像看著前述整個過程的演進。我們彷彿看到有個人穿越到了沒有銅器的時代，而他發明了銅器，因而稱霸全球。但是他穿越前沒有先上網查好怎麼製作鐵器，所以下一個穿越的人在他之後到達，就發明了鐵器，又稱霸了全球。其實在過去的歷史中，有很多革命性的變化，都因為天時地利與無限的巧合才會發生。當出現了像是尼古拉．特斯拉（Nikola Tesla）或是達文西（Leonardo da Vinci）這種，想法明顯大幅超越當時年代的天才，我們也會偷偷懷疑，他們是不是帶著關鍵技術、卻穿越錯了年代，導致不被當代的人理解。
直到現代，這件事情其實也沒有多大的改變，人們還是不斷尋找著新技術與新方法、新材料，嘗試顛覆我們現在所有生活的面貌。差別只在於，過去我們花了250萬年，才從石器時代走到鐵器時代，而現在iPhone每年就換一代了。所以，如果你有機會可以回到過去，記得帶上這本書，選個好知識，找個好時代，去稱霸世界吧！

推薦序一 用文明史介紹化學，用化學介紹文明史？╱陳竹亭
推薦序二　如果能回到過去，你會如何用化學改變歷史？╱林厚進

第1章　宇宙的誕生──所有物質皆由原子組成

第2章　植物纖維製造織品，文明發展第一步

第3章　從青銅到電解技術──掌握金屬就掌握權力

第4章　引爆革命與戰爭的火種──納離子（鹽）

第5章　羅馬帝國時代──水泥和石灰築成的帝國

第6章　伊斯蘭崛起──超級武器希臘之火

第7章　火藥普及──蒙古帝國的誕生

第8章　文藝復興──因印刷而興起，因火炮劃下句點

第9章　銀礦引發宗教改革，西班牙稱霸世界

第10章　化學與鍊金術分道揚鑣

第11章　工業革命──焦煤煉鐵奠定基礎

第12章　從資本主義到帝國主義

第13章 20世紀，由人工合成塑膠揭開序幕

第14章 一戰──大規模毒氣戰首次出現

第15章　聚乙烯、鐵氟龍促進武器研發

第16章　二戰──誰的化工實力強，誰就能勝利

結語 從歷史角度，說明事件的主角──化學（物質）
參考文獻

製造鐵器的民族稱霸世界
人類利用鐵，據說是起源於隕鐵（主成分為鐵的隕石）。似乎在公元前2000年以前，就已經有初步的煉鐵工藝了。
煉鐵時必須從原料鐵砂（磁鐵礦）和鐵礦石等、鐵和氧結合的氧化物上，將氧原子剝離。鐵和氧的結合力很強，要剝離氧原子需要龐大的勞力。打個比方來說，就像是得要巨星強尼．戴普（Johnny Depp）出馬，才可能拆散一對感情很好的戀人一樣。
以專業的說法來說，在鐵離子（Fe3+ 等）加上電子、以成為鐵的製程十分重要。加上電子（結果剝離了氧原子）的這種反應，就稱為還原反應。
為了要還原，就得要有會釋出電子的還原劑（給對方電子的投手）。木炭
＝碳（C）會釋出電子，同時剝離和鐵結合的氧，生成一氧化碳（CO），甚至是二氧化碳（CO2），可說是理想的還原劑。
此外，要還原鐵的話，還必須有高溫。如何讓產生反應的爐達到高溫，就是關鍵所在。如果只是漫無目的的燃燒木炭，也無法得到所需的高溫。烤肉時，如果只是放好木炭點火，火勢也猛烈不起來，必須送入大量空氣（氧）才行。
因此人類發明了「風箱」，也就是腳踏有如手風琴的折疊部分，能噗噗的送入空氣的裝置。吉卜力電影《魔法公主》（もののけ姫）中，女性們拚命送入空氣的場景，用的就是風箱。
西元前1500年左右，開始定居在現今土耳其的西臺人，利用從鐵礦石煉製鐵的技術，用鐵製武器打敗青銅器武器，成立帝國。不過，當時煉鐵用的是原始的小型爐，無法到達太高的溫度，所以只能得到半固體狀態的鐵。從真正的鐵溶液煉鐵，是在之後的時代才有的技術。
此外，當時得到的鐵當中含有許多雜質，必須花功夫才能讓鐵變硬。從爐中取出半固體的鐵，必須再經過烤、敲擊，燒除表面的雜質，或是燒烤敲擊等鍛造作業。
亞述人從西臺人手中取得鐵器，獲得強大武力，征服了巴比倫尼亞（西元前729年），在東方成立了人類第一個世界帝國。這也是因為人類有了鐵器等強大的技術能力。
人類利用金屬的歷史，可以用遊離傾向（ionization tendency）來說明。所謂的遊離傾向，指的就是金屬有多容易釋出電子、成為陽離子的傾向。這個傾向由大到小依序是鋁（Al）＞鐵（Fe）＞銅（Cu）＞金（Au）。
除了黃金和白金以外，幾乎所有金屬都是以原子失去幾個電子的陽離子狀態，存在於礦物等物質之中。要煉製金屬，就必須在這些陽離子上加上電子。黃金的遊離傾向太小，所以不是以陽離子的狀態，而是以原子的狀態集中成金屬的黃金狀態，人類只要發掘並採集即可，因此黃金自古以來廣為人類利用。
遊離傾向小的金屬陽離子會立刻接受電子，因此容易還原成金屬，只要透過加熱，或使用會釋出電子的木炭等加熱等簡單的操作，即可由銀離子和銅離子得到銀和銅（青銅器時代）。
如果是鐵離子，就必須有更高的溫度才能還原成金屬，因此需要利用風箱以達到高溫的技術（鐵器時代）。
到了20世紀、進入了鋁的時代，人類發明出電解技術，將電子強加在遊離傾向大的鋁離子上。
人類利用金屬，花費數千年追溯遊離傾向，從金到銅，再由鐵到鋁。


利用混凝土，鋪設鉛水管、沖水馬桶
水泥這個字源自拉丁語的「caementum」（「碎石、粗礫石」的意思）。作為羅馬官方語言的拉丁語中也有這個單字，表示在古羅馬時代，這項技術就已經開花結果了。
順帶一提，水泥粉末加入水和砂礫變成混凝土，這個字則來自拉丁語的「Concretus」（「濃、硬化」的意思）。「Con」是一起的意思，而「Cretus」則是成長的意思。「Cretus」有越來越大的印象，漸強（crescendo，「越來越大」的音樂術語」）、弦月（Crescent）這些字也都有一樣的語源。
根據古羅馬代表性的建築家維特魯威（Marcus Vitruvius Pollio）長達10本的紀錄（《建築十書》）表示，在「維蘇威火山（Vesuvio）火山灰中產生的凝灰岩（以矽的氧化物和鋁的氧化物為主體），混入熟石灰（氫氧化鈣）後，就可製造出優良的水泥」。
羅馬人從大自然取得天然水泥，用來鋪路、建造水道橋、築港口等的護岸和堤防、蓋卡拉卡拉浴場（Baths of Caracalla）和萬神殿等，發展出高水準的土木技術。古羅馬許多建築物都是用混凝土建造，也就是用天然水泥去黏著並硬化石塊、浮石、磚頭碎屑等，表面再用石頭或磚頭裝飾。古羅馬可說是用水泥和混凝土築成的帝國。
羅馬自古以來就是多神教，神殿是用來在一個地方祭祀眾神，所以才被稱為「萬神殿」（Pantheon）。拉丁語中「Pan」表示所有之意，而「Theos」則是神的意思。默劇（Pantomime，「模仿一切」之意）、泛美（Pan American，意指「美洲大陸全部」）等字中的「Pan」也有相同的意含。
萬神殿的一部分由大理石構成，但主結構用的是天然混凝土。現今的萬神殿是西元128年，由哈德良（Hadrian）皇帝重建，即使之後已經過了一千八百年以上，至今仍保存完整。
古代建築物可長期保存的耐久性，現代鋼筋混凝土高樓、超高層公寓大廈完全無法望其項背。或許很多人以為：「比起古代的混凝土建築，鋼筋混凝土的耐久度不是應該更好嗎？」其實還真不是如此。
古羅馬包含混凝土在內，以壓倒性的土木技術傲視當時，最具象徵性的便是鋪設了總長8萬公里的幹線道路網等。凱撒原本也很重視工兵隊，工兵會在前線花數天築橋。西元前52年高盧的阿萊西亞（Alesia）之戰中，工兵挖掘龐大土石，為羅馬軍帶來勝利。
古羅馬人充分活用混凝土，證明已有高水準的文明。不僅如此，羅馬帝國還鋪設了鉛水管，甚至還有沖水馬桶。支撐如此多元的文明，關鍵就在於羅馬人活用的豐富素材。
現今已成環境問題而蔚為話題的石棉（Asbestos），當時的人們也已經在利用了。石棉是以矽和氧為主體的化合物，是由微細纖維組成的礦物，在顯微鏡下可以看到粗約毛髮的千分之一，如針尖般的微細纖維。石棉由古希臘語的接頭詞「a」（「沒有……」之意，表示否定）和「sbestos」（表示「滅亡」）組成，意思就是「不滅」，這是因為石棉即使在火焰中，也不會起火燃燒。
由石棉礦石中取出纖維，編織後就像是一塊布。古羅馬時代除了把這種布用作燈芯，也用來在火葬時包裹遺體，以免柴火灰燼和遺體的骨灰混雜在一起。


西元前221年，秦始皇統一中國──鹽改變了世界歷史
鹽是人類維持生命的必要物質，也是唯一的鹹味來源。人類的神經系統是讓離子進出細胞內外，產生電以傳遞信號，所以必須有鹽的鈉離子（Na+）、氯離子（Cl-）。鹽之所以在味覺上扮演如此重要的角色（鹹味），應該就是為了維持這個系統的運作。
甜味分子是果糖和蔗糖分子，有能夠替代的人工甘味料分子。但除了鹽以外，就沒有其他的鹹味來源。鹹味的原因物質是鈉離子（Na+），因為它是簡單的離子，反而沒有替代品。
正因為鹽是必需品，在世界史上也扮演著重要角色。北歐用岩鹽和北海的鯡魚製成鹽漬鯡魚，十三世紀開始發展出漢撒同盟等商業地區。古今東西的主政者都對鹽設置專賣制，徵收高額稅金，也因此發生了好幾次民眾叛亂。
看看由私鹽商人引發、最終導致唐朝滅亡的黃巢之亂，還有對法國鹽稅（Gabelle）不滿而爆發的法國大革命等，鹽可真是改變歷史的物質。順帶一提，法國大革命爆發後，已於西元1790年廢除鹽稅制度，但是後來拿破崙征戰歐洲時因為戰爭經費不足，所以1805年拿破崙又恢復徵收鹽稅，一直到1945年為止。
鹽有多重要？看看我們身邊有多少單字和鹽有關就知道了。「Salaryman」（上班族）這個和製英語的由來──「薪資」（Salary），就來自拉丁語「Salarium」（用來買鹽的銀幣）。沙拉（salad）、臘腸（拉丁語「salsicus」）、義大利臘腸（Salami）也都來自拉丁語「Sal」（表示「鹽」）。
生存的必要物質──鹽，寫下了交易史，也成為革命和戰爭的火種。但現今社會中沒人在意它的存在，被認為是隨時可得的平凡物質。不僅如此，鹽還被當成是帶來高血壓等現代文明病的禍首，成為公敵。人類甚至用最尖端的技術和龐大的勞力，致力於減少食品中的鹽分。
中國在春秋時代之後，進入戰國時代，一直持續著弱肉強食的歷史。西元前247年，小國秦國的趙政在13歲即位，開始統治，接著他陸續征服周遭國家，最終統一中國。這段歷史有如大受歡迎的日本漫畫《王者天下》（キングダム）的故事一樣。
趙政率軍攻打鄰國韓國後不過9年，也就是在西元前221年，成功統一中國，成為中國第一位皇帝，自稱始皇帝，也就是開始的皇帝。從這一刻開始，一直到1912年末代皇帝溥儀退位為止，中國一直由皇帝統治。
秦王朝特徵之一，就是建設規模大到難以想像的公共事業，如建造萬里長城和兵馬俑等。這麼做必須有龐大的財源，其中之一據說就是鹽和鐵的專賣制。
所謂的專賣制，就是由國家來管理生產、流通、銷售的系統。國家用便宜的價格買進生活必需品，再高價轉售民眾，得到龐大的收入。這種最古老的鹽專賣制，不久後就普及到全世界。日本在1905年至1997年，鹽一直都採用專賣制。