节选自《汤姆斯河：科学与救赎的故事》，作者：丹·费金。版权所有© 2013 年 3 月 19 日，班塔姆图书公司。
将改变汤姆斯河并重塑全球经济的重大理念，诞生于 1856 年，在一位名叫威廉·亨利·珀金的早熟的 18 岁化学系学生的阁楼实验室里，他和家人住在伦敦东区。当时正值复活节假期，珀金利用这段时间研究皇家化学学院的导师奥古斯特·威廉·冯·霍夫曼建议的一些煤焦油实验。
世界上没有人比霍夫曼更了解煤焦油的化学性质，而煤焦油是一种非常重要的化合物。可以说，它是第一种大规模工业废物。到 19 世纪中期，煤气和固体焦炭已经取代蜡烛、动物油和木材，成为许多欧洲和美国城市最重要的照明、供暖和烹饪燃料来源。煤气和焦炭都是在缺氧条件下高温燃烧煤炭产生的，这个过程会留下一层厚厚的、有气味的棕色液体，由于它与用于防水木船的松焦油相似，因此被称为煤焦油。但是，未蒸馏的煤焦油并不是一种很好的密封剂，而且也有毒，因此很难处理。燃烧它会产生有害的黑烟，掩埋它会杀死附近的植被。最常见的两种煤焦油处理方法，将其倾倒入露天坑或水道中，显然是不受欢迎的。但是，一位黑森州的侨民霍夫曼，他是一位非常耐心的实验家，他确信煤焦油可以变成有用的东西。他已经在皇家化学学院建立了这样做的记录，在那里他是创始主任。霍夫曼知道，煤焦油的各种成分在加热时会在不同的温度下汽化，他花了数年时间分离其许多成分。在 19 世纪 40 年代，他的工作帮助启动了木材“腌制”行业，铁路枕木和电线杆通过浸入用煤焦油制成的杂酚油中来防止腐烂。但是，木材腌制者对煤焦油中较轻和最易挥发的成分不感兴趣，这些成分仍然只是有毒废物，实际上比未蒸馏的煤焦油更有毒。因此，霍夫曼和他的学生们继续进行实验。
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其中一位学生是年轻的威廉·珀金。霍夫曼让他从事一个项目，该项目涉及将煤焦油的一些关键成分分解成它们的氮碱，即胺。霍夫曼知道，奎宁是治疗疟疾的唯一有效药物，因此对大英帝国至关重要，它也是一种胺，其化学结构与萘等几种煤焦油成分非常相似。他还知道，秘鲁金鸡纳树的树皮是奎宁的唯一来源，这就是为什么这种药物价格昂贵且很难获得的原因。但是，如果这种神奇药物可以从萘或煤焦油的其他不需要的成分中合成出来呢？霍夫曼认为这不可能，但他认为这对他的有前途的少年门徒来说是一个合适的项目。
珀金欣然接受了挑战；像他的导师霍夫曼一样，他是一位痴迷的实验家。珀金在复活节假期开始工作，而霍夫曼在德国。珀金在他家顶楼的一个小型简陋实验室里工作，他决定用甲苯进行实验，甲苯是煤焦油的一种有毒成分，后来在汤姆斯河中发挥了重要作用。珀金分离出一种名为烯丙基甲苯胺的衍生物，然后尝试通过在重铬酸钾和硫酸的混合物中将其氧化来将其转化为奎宁。当他完成时，他的试管里装着红黑色的粉末，而不是他希望看到的透明药物。因此，珀金再次尝试，这次选择了一种更简单的胺，称为苯胺，它是从苯中提取的，苯是另一种煤焦油成分，后来也声名狼藉。他再次将其与重铬酸钾和硫酸混合，但实验再次失败。这次，他的试管底部出现了一种黑色、粘稠的物质，当然不是奎宁。
然而，当珀金将黑色粘液从试管中洗出来时，他看到了一些引起他兴趣的东西：玻璃上残留着明亮的紫色。颜色鲜艳，并且顽固地附着在玻璃上。更有趣的是，当他用酒精处理这些粘液时，其紫色完美地转移到他用来清洁试管的棉布上。珀金偶然发现了苯胺的分子魔力。苯、甲苯和其他煤焦油成分是无色的，因为它们吸收人眼无法检测到的紫外线。但是，如果这些芳香烃用酸处理以产生苯胺或其他胺，经过一些额外的步骤，新合成的分子会非常有效地吸收来自可见光谱中特定波长的光粒子。这位年轻的化学家不知道为什么产生的颜色如此鲜艳；分子根据其共享电子键的结构在特定波长吸收光子的能力在 50 年后才会被解决。他甚至不知道他到底创造了什么；直到 20 世纪 90 年代，他新化学物质的精确分子结构才会被推断出来。但是，珀金只需要他自己的眼睛就知道，他试管底部的物质可能非常有用，尤其是在它的颜色如此完美地转移到棉布上之后。几个月前，珀金和一位同学曾试图合成一种纺织染料，但失败了；现在，他却在尝试制造治疗疟疾的药物时不知何故成功了。正如珀金所知，谁能创造出第一种能够用美丽颜色染色丝绸、棉花和其他织物的人造染料，谁就可能变得非常富有。也许，这位少年想，他失败的实验也许并非失败。
染料是一门非常大的生意，而且一直如此。人类用颜色覆盖身体的冲动是原始的；从印度到美洲的古代文化都用从木材、动物和开花植物中提取的染料为衣服和皮肤着色。迄今为止，古代世界最著名的色调是推罗紫。它只能从几种海螺，尤其是地中海东部的一种名为棘染螺的海螺的乳状粘液分泌物中产生。这种红紫色染料之所以珍贵，是因为它的色调令人眼花缭乱，而且稀少得几乎消失。每只染螺通常只能产生几滴染料，而且只有在刚捕获时才能产生。这是一种具有传奇色彩的颜色，据说是赫拉克勒斯（罗马人称之为赫拉克勒斯）发现的。根据希腊神话，这位伟大的英雄看到他的狗在舔舐黎凡特海岸的贝壳后嘴巴被染成了紫色。赫拉克勒斯认为这种色调非常壮观，于是他向腓尼基国王赠送了一件紫色长袍，国王立即宣布该颜色为皇室的象征，并使推罗成为古代世界染螺染料生产的中心。这就是为什么在公元前 44 年 3 月的埃德斯日，当布鲁图斯在罗马参议院将其杀害时，尤利乌斯·凯撒穿着他的推罗紫色礼袍。这也是为什么，13 年后在亚克兴战役中，克利奥帕特拉的皇家驳船的船帆被染成鲜艳的紫色。
随着罗马帝国的衰落，罗马人建立的精心染螺种植和染料生产体系消失了，紫色调本身也消失了。随后是千年的灰色、棕色和黑色。一种新的染料行业终于在中世纪晚期兴起，允许天主教红衣主教用从微小的胭脂虫壳中提取的猩红色来掩盖自己，并允许挂毯制造商用来自印度和巴西的染木树上的鲜艳红色来编织。也有紫色，主要来自地衣，但它们苍白且褪色很快。凯撒和赫拉克勒斯的深红紫色，权力与财富的色彩，色彩之王，已不在染料制造商的调色板中。它消失了，只存在于传说中。
然后，突然，它出现了，顽强地附着在 18 岁的威廉·亨利·珀金的试管的玻璃壁上，看不到海螺的影子。在六个月内，珀金为他的染料制造工艺申请了专利，并从皇家化学学院辞职（他的导师霍夫曼反对，他认为他太鲁莽了），致力于制造他最初称为推罗紫的染料。后来，他改用了一个将在历史上成为合成化学工业的第一个商业产品的名称：珀金的淡紫色，或苯胺紫。起初，珀金和他的兄弟托马斯在威廉的顶楼工作室里制造染料。然后，他们转到房子后面的花园里，最后转到伦敦郊外大运河旁的一家工厂。对珀金兄弟来说幸运的是，浅紫色恰好在 1857 年和 1858 年巴黎和伦敦的沙龙中非常时尚。淡紫色，正如法国人所称的那样，是法国欧仁妮皇后和她的密友英国维多利亚女王最喜欢的颜色。珀金的新染料不仅比他的法国竞争对手费力地从地衣中生产的淡紫色更亮，而且也便宜得多。由于珀金的努力，任何时尚女性都可以穿上欧仁妮最喜欢的颜色，到 1858 年，几乎所有女性都这样做了。欧洲的染料厂注意到了这一点，创建了他们自己的苯胺化学突击研究计划，并派遣代表团前往伦敦，谈判获得珀金制造秘密的途径。
来自瑞士巴塞尔的两家竞争对手的染料制造商是珀金成功的最密切观察者之一。约翰·鲁道夫·盖吉-梅里安是巴塞尔染木业务中第四代盖吉家族的成员；他的曾祖父约翰·鲁道夫·盖吉-盖米瑟斯于 1758 年创立了该公司，至今已有一百年历史。他的竞争对手
亚历山大·克拉维尔是巴塞尔的新来者，甚至不是瑞士人。克拉维尔是法国人，他重新定居在巴塞尔，因为这座城市战略性地位于德国和法国之间的莱茵河畔，是繁荣的纺织品贸易中心。吉吉-梅里安和克拉维尔都对珀金在苯胺化学领域的突破以及由此产生的更便宜、更鲜艳的染料着迷。1858年，随着第二种伟大的苯胺染料的发现，他们的热情加快了。那是一种鲜红色的品红，其生产成本甚至比珀金的苯胺紫更低廉。
对于吉吉和克拉维尔来说，似乎没有理由不试图超越珀金，尤其是在这位年轻的英国人除了自己的国家之外，没有在任何其他国家获得专利的情况下。即使他获得了专利，也无关紧要，因为瑞士不执行专利，并且在五十年内不会承认任何化学工艺是可保护的知识产权。（愤恨的法国人称瑞士为le pays de contre-facteurs，即仿冒者之地，而更加愤怒的德国人则称之为der Räuber-Staat，即海盗之国。）吉吉和克拉维尔没有费心与珀金谈判；他已经与足够多的人讨论了他的方法，以至于这些方法现在实际上已进入公共领域——至少在无专利的瑞士是这样。到1859年底，吉吉和克拉维尔各自在巴塞尔的莱茵河附近的运河上建立了自己蓬勃发展的苯胺染料制造厂，彼此相距仅几英里。这样做，他们让自己的公司走上了成为世界上最大的两家化学品制造商的道路——并最终在新泽西州的一个小镇上成为了一个庞大的制造业务的合作伙伴，这个小镇也有自己的海盗历史：汤姆斯河。
在接下来的十年里，在莱茵河沿岸，德国和瑞士都进行了疯狂的活动，苯胺染料（首先是紫色、红色和黑色，然后是彩虹中的所有颜色）的生产将一家又一家小型家族企业转变为国际巨头。到1870年，由于新的合成染料，在接下来的一个半世纪里将主导化学工业的大多数公司已经确立了其全球参与者的地位。名单包括吉吉、拜耳、赫斯特、阿克发（Aktiengesellschaft für Anilinfabrikation的缩写，即苯胺生产公司）以及最大的巴斯夫，它是Badische Anilin-und Soda-Fabrik的缩写，即巴登苯胺和苏打工厂。亚历山大·克拉维尔的公司也蓬勃发展，尤其是在他于1873年出售该公司之后。十一年后，该公司更名为Gesellschaft für Chemische Industrie im Basel，即巴塞尔化学工业协会，简称Ciba。第三家伟大的巴塞尔染料制造商山德士也很快在1886年加入了竞争。
这些公司的成功始于对珀金伟大创意的挪用，但并未止步于此。一个更重要的决定是遵循他的导师霍夫曼的本能，将煤焦油分离并找到其所有组成部分（而不仅仅是苯胺）的用途。在苯胺染料（源自苯）之后，出现了用甲苯制成的品红色，用蒽制成的红色，用苯酚制成的粉红色以及用萘制成的靛蓝色。这些都是碳氢化合物，是有机化学中丰富而廉价的构建基块。碳氢化合物对新的化学制造世界非常有用，原因与氢和碳对生命化学至关重要相同。当氢和碳原子形成分子时，它们倾向于将自己排列成环状和长链的持久结构，其中原子通过共享电子牢固地键合在一起。大约四十亿年前，这些氢碳键的强度使得越来越复杂的分子（氨基酸、DNA和蛋白质）能够从原始汤中形成，从而使生命成为可能。现在，在煤焦油中碳氢聚合物的稳定平台上，化学家们开始构建一系列比自然界提供的更坚固、更有吸引力、更便宜的新材料。
首先出现的是染料，随后很快出现了油漆、溶剂、阿司匹林、甜味剂、泻药、洗涤剂、墨水、麻醉剂、化妆品、粘合剂、照相材料、屋顶材料、树脂和第一批原始塑料——所有这些都是合成的，并且都源自煤焦油，即商业化学的源泉。（煤焦油洗发水和肥皂也出现了——并且仍然以非常稀释的形式作为批准的银屑病和头虱治疗方法。）德国的鲁尔河谷凭借其大量的烟煤矿藏，成为欧洲乃至世界工业的中心。早在1859年，英国讽刺杂志《笨拙》就曾嘲讽“淡紫色麻疹”是一种应该用“一剂嘲弄”来治疗的时尚流行病，但到了1888年，它却在赞美苯胺化学，只是带有一丝讽刺。
美丽的焦油，光明的结果
来自黑煤和黄色瓦斯灯光，
现代产品中最奇妙的，
瓦斯厂的焦油，美丽的焦油！. . .
油，软膏，蜡，和酒，
以及被称为苯胺的美丽色彩；
你可以用它制作任何东西，从药膏到星星，
如果你知道如何用黑煤焦油来做的话。
当化学品制造商最终在十九世纪末期扩展到煤焦油化学之外时，他们通过调整其制造协议来适应石油和其他原材料来实现，从而生产出更多种类、非常成功的产品，从丙酮到 X 射线底片。Ciba 甚至在阿尔卑斯山获得了自己的页岩油矿藏作为新的原料。到三家总部位于巴塞尔的大型化学品制造商（Ciba、Geigy 和 Sandoz）组成联盟在美国制造染料和其他产品时——首先是 1920 年在俄亥俄州辛辛那提，然后在 1952 年在汤姆斯河——该行业已经证明自己有能力合成几乎任何天然材料。
这是一项利润惊人的业务——只要没有人太注意制造过程留下的东西。
摘自《汤姆斯河：科学与救赎的故事》，作者丹·法金。版权所有© 2013 年 3 月 19 日，班坦图书公司。