編者按：25集大型科普系列片「播火錄」是北京出版集團出品，武漢電視臺「科技之光」攝製的大型科普人文系列電視片。最近北京電視臺播出了其中之「文明的代價」（上下集）。後續各集將擇日播出。現刊發作者趙致真撰寫的文字稿，以饗讀者。
對於500年前的祖先來說，從生到死之間，甚至從上輩到下輩之間，世界的面貌幾乎是凝固不動的。人類文明的猛然加速和滄桑巨變，起源於現代科學的誕生和發展。當物理、 化學、生物各個領域捷報頻傳，新的技術和發明層出不窮，科學便日益滲透到了衣食住行的細微末節。顯而易見，如果離開現代科學，今天的社會連一天也不能運轉。
然而我們卻應該知道，在人類仰仗科學的恩惠時，也曾因「誤用」和「濫用」科學而受到懲罰，在我們嘗盡現代文明的甜頭時，也曾因幼稚和顢頇而吃過「自取自討」的苦頭。
濫用的X光：魔鬼般如影隨形
1895年11月8日下午，德國維爾茨堡大學物理學院院長倫琴來到實驗室，繼續測試不同真空管中陰極射線的發光效應。他用黑紙裹住克魯克斯管防止可見光和紫外線幹擾，當啟動升壓自感線圈時，突然發現1米開外的工作檯上有螢光閃爍，那是一張為後面實驗準備的氰亞鉑酸鋇紙板。倫琴反覆啟閉電源，紙板上的螢光隨之明滅。就這樣不經意間，現代科學史邂逅了一個偉大瞬間，具有劃時代意義的X射線宣告發現了。
當倫琴夫人安娜從第一張X光照片上看到自己的手骨時，曾失聲驚呼「我看到了自己死後」。醫生從此無須動用手術刀，便能觀察活體內部的結構和運動，醫學影像開創了新天地，直到X光斷層掃描儀不斷換代升級；1912年，德國物理學家勞厄發現晶體中X光的衍射，次年英國科學家布拉格父子對這一現象進行了定量描述，使得X射線成為研究晶體結構的「探針」，DNA雙螺旋的發現就是X光的功勳；1949年，X線天文學開始興起，此後多個X射線衛星相繼發射，錢德拉X射線軌道望遠鏡在太空遨遊多年，成為研究脈衝星、超新星和黑洞的「瞭望臺」。回望百年，人類科學發展的徵途上，到處都有X射線的不朽豐碑。
然而，在德國漢堡聖喬治醫院花園裡，卻靜靜佇立著另外一座X射線的紀念碑，它是德國倫琴射線學會1936年4月4日建成揭幕的，為了緬懷和哀悼世界最早的X光事業獻身者。石碑上按字母順序，銘刻著15個國家160位科學家、醫生、護士和技師的名字，此後又不斷增補到350人。每個名字的背後，都有一段獨特而悲壯的故事。
紀念碑側畔的聖喬治醫院放射科，是德國最有影響的X光研究和臨床應用中心。它的創始人勳伯格作為德國第一位X光專家，不僅拍攝出最完美的X光片，還創建了期刊《X射線新進展》，撰寫了X射線的教科書，發起成立德國倫琴學會並擔任主席。1904年美國聖路易斯世博會上，勳伯格設計製作的德國X光技術展覽曾獲得大獎。但早年的X光先驅並不知道，這種波長在紫外線和伽馬射線之間的電離輻射雖無色無嗅無感覺，卻對人體組織有致命的預後傷害，因而幾乎毫不設防。1908年，勳伯格的雙手患了皮膚癌，儘管截掉了右手中指和左臂膀，但「壯士斷腕」並沒有除掉「毒蛇」。1921年6月4日，勳伯格在漢堡去世，終年56歲，成為早期德國醫學界最重要的「X光烈士」。
吉賽爾是德國最負盛譽的X光攝影師，和好友沃克霍夫共同創辦世界上第一所牙科醫院。他的許多經典X光片收進了口腔放射學教科書。吉賽爾因過度承受輻射而罹患癌症，1927年溘然病逝；英國醫生愛德華茲1896年1月率先用X射線指導手術，1900年布爾戰爭期間便對傷員進行X光探測，並第一個拍攝了人類脊柱X光照片。但卻因放射性損傷而在1908年截去了左臂；倫琴故鄉北威州的倫琴博物館裡，有件不同尋常的展品，那是博物館創始人、早期放射專家克勞斯留下的截肢的手，也是留給子孫後代的特殊警示。
當《維也納新聞》1896年1月5日首次報導倫琴的發現後，大西洋電纜立即把這一消息從倫敦送到紐約，北美大陸為之喧騰。享譽世界的發明家愛迪生聞風而動，用鍥而不捨的試錯法對1800種化學物質進行實驗，終於發現鎢酸鈣是最好的螢光材料，成像的明亮和清晰都遠遠超過氰亞鉑酸鋇。他製作的方錐形X光觀察儀成了業內的標準器械。當年操作的習慣是，把手放到X光管和螢光屏之間，當看見手骨清晰顯現時，就表明機器完成預熱可以工作了。愛迪生逐漸開始感到左眼失焦和腸胃不適。他最得力的助手達利因長期暴露在X光照射中，1900年出現手部臉部傷害，1902年因癌變導致右手4個指頭和整個左手截肢，此後又截掉兩隻胳臂，最終在1904年10月去世，年僅39歲，是美國第一位X光的捐軀者。愛迪生受到巨大的打擊和震撼，決定徹底放棄對X光的一切研究。他心有餘悸地說：「別跟我談X光，我怕它」，並直到臨終都拒絕X光檢查。倘若愛迪生沒有這次急流勇退，他決不可能「全須全尾」活到84歲。
永遠無法列出一個完整名單，記下那些冒著X射線前僕後繼的美國醫生。整形外科學會主席威格爾率先在手術中使用X光，被讚譽為「最巧的手用最好的機器做最棒的活」。然而他的手卻在1904年被截肢，1906年被癌症擴散奪去了生命；費城醫院倫琴實驗室主任卡薩比安最早將X光用於臨床外科，1900年根據親自診治的數千病例出版了X光專著，1907年寫成教科書《倫琴射線和電療法》，但不久便癌症發作而截除手指，1910年去世；麻省總醫院的多德和莫裡森是一對「情同兄弟，誼兼師友」的X光專家，他們先後畢業於佛蒙特大學醫學院，早在1896年便為北美多家醫院安裝最早的X光設備，並首創用造影劑拍攝食道和胃部的X光片。兩人經歷了相同的命運，從截肢時都希望留下一根指頭來按X光開關，到最後都死於癌症擴散，多德終年47歲，莫裡森58歲；X光不僅用於診斷疾病，同時也用於放射治療。1896年，芝加哥大學哈內曼醫學院學生格魯伯安裝了美國第一臺X光治療儀，格魯伯畢生研究X光療法，發表論文90多篇，1929年左手截肢後，又接連經受90多次手術磨難，最後死於癌擴散。有報導說1920年倫琴學會舉行晚宴時，多數人對端上來的烤雞無福消受，因為斷指殘手、缺膀少臂而不能使用刀叉。
我們還應該記住一位名叫弗雷絲曼的奇女子。1896年，她靠自學成才從文秘人員變為X光攝影師，並在加州開辦起美國西部第一家X光事務所，憑著勞苦人的勤勉和女兒家的細心，弗雷絲曼很快躋身於世界最好的X光專家行列。美西戰爭中大量傷兵從菲律賓運回，弗雷絲曼從他們身上準確找到彈頭和彈片，美國最高軍醫長官親自登門視察和致謝。1905年1月，弗雷絲曼的手臂因癌變而截肢，同年8月與世長辭。
回首X光技術的拓荒年代，可以說人類最勇敢的先遣隊遭受重創，幾乎全軍覆沒。美國第11屆倫琴協會主席布朗於1936年6月出版一本書《美國獻身於倫琴射線的科學烈士》，深情撰寫了28位X光殉難者的傳記，但卻唯獨遺漏了自己。1950年，布朗也因X光輻射引發的癌症而去世。
1925年，第一屆國際放射學大會在倫敦召開，首次提出X射線的防護問題，1928年斯德哥爾摩召開的第二屆大會上成立了防護委員會，並制定出最早的X射線操作規範。隨著防護措施的日趨嚴格和X光設備的迅速改進，醫療中的X光災難終於成為歷史。
其實最早的X光設備主要用於商業和娛樂目的。當第一縷X光灑向公眾，只熟悉「如影隨形」的人類在特殊的光線下看到自己透視的影子，這種新鮮和震撼是莫可名狀的。歐美眾多X光照相館一哄而上，人們不滿足於「只有皮相沒有骨相」，新郎新娘拍一張X光結婚照成為時尚，達官貴人更利用權勢率先「品嘗」X光的輻射。德皇威廉二世，沙皇尼古拉伉儷，葡萄牙皇后阿米莉亞，都在第一時間留下了X光「御照」。倫琴本人和威格爾等都是X光立體藝術照的愛好者。夜總會上經常有螢光材料幽幽閃亮，大廳裡到處沐浴著X射線。居奇射利的商人製作出X光防護內衣，因為傳言「登徒子」們戴上X光眼鏡便能窺破女士的服裝。1896年2月19日美國新澤西立法禁止在劇院使用「X光眼鏡」。同年5月在紐約舉行的全國電器博覽會上，愛迪生展出了4臺可攜式X光設備，成百人排起長隊，為了一睹自己的骨頭。剛剛誕生的電影也不放過X光的熱門題材，製作出五花八門的荒誕作品。X光就在人類乍見初識、盲人瞎馬的情況下，便全面進入了公共生活和大眾文化，這是科學史上罕見的特例。
真正在市場上形成規模和氣候的X光日用設施，要數幾乎每家鞋店都「標配」的試鞋螢光鏡了。這是個1米多高的機櫃，下面安著X光發射管，把新鞋輪廓和其中的腳指骨投射到頂部螢光屏上。買主、店員和家長便分別從3個孔中同時觀察和討論。試鞋機不僅能選出最合適的鞋，還對兒童有特別的誘惑。美國密爾沃基的阿德裡安公司和英國奧爾本斯的派多斯庫普公司是世界2大生產廠商，從1927年開始生產，1950年代在美國的銷量達10000臺，英國達3000臺。在科學家和公眾的質疑下，美國國家標準局1946年制定試鞋器X射線劑量規定。1957年賓夕法尼亞州率先立法禁用試鞋器，保險公司也對廠商施加壓力，直到1970年試鞋器才最後消亡，但整整一代人的雙腳成了無辜的X光「箭靶」。
「鐳女孩」：破碎的骨頭在黑暗的地下發光
鐳的發現是科學史上又一件影響深遠的大事。居裡夫婦歷經4年的沉重勞動，用重結晶法從7噸瀝青鈾礦中去粗取精，終於在1898年提煉出0.1克氯化鐳，1910年首次用電解法得到純淨的金屬鐳。這種銀白色天然放射性元素的原子量為226，能放出阿爾法、貝塔、伽馬三種射線並衰變為氡。鐳的放射強度比鈾強100萬倍。1909年盧瑟福通過蓋革-馬士登實驗，用鐳作為阿爾法射線源轟擊金箔，推翻了湯姆遜的「均勻原子模型」，為現代核物理奠定了基礎。費米對各種元素的「輪番轟炸」，哈恩和梅特納發現鈾原子的裂變，都是使用鐳和鈹混合而成的中子源。在現代科學進程中，鐳確實是厥功甚偉的。
但鐳輻射對人體的傷害卻遲遲未得到認識。1901年，天然放射性發現者貝克萊爾曾在懷表口袋中裝了一小瓶鐳鹽，結果造成皮膚灼傷；居裡夫人更對「美麗的鐳」一往情深，在懷念丈夫皮埃爾的文章中寫道：「我們的樂趣之一是夜間來到實驗室。看到四處都是柔和的輝光，勾勒出盛著我們產品的瓶子的輪廓。這的確是美妙的景觀，常常出現新的變幻。發光的試管像是隱現的聖誕樹彩燈。」然而正是這種富有詩意的環境充滿了殺機，來自原子深處的「箭鏃」嚴重傷害了居裡夫人的健康，1934年7月4日，居裡夫人死於白血病。居裡夫人的接班人——大女兒約裡奧?居裡1956年3月7日同樣死於白血病。而從事寫作的小女兒艾芙?居裡卻活到103歲，可見家族的遺傳基因並無缺陷。
鐳的危險不僅在於體外的輻射，它坐在元素周期表IIA族末排，化學性質和前三排的鈣極為相似，於是便在人體的代謝中對鈣「鵲巢鳩佔」並積累沉澱在骨骼中。這些「特洛伊木馬」不停放出射線，打斷細胞中DNA分子的化學鍵，損害骨髓的正常功能。
在法國國家圖書館，居裡夫婦留下的書籍和筆記本小心保存在鉛皮內襯的盒子裡。借閱的人不僅要穿上防護服，而且必須籤署輻射傷害的「免責聲明」。居裡夫人生前經常把釙鹽、鐳鹽放在口袋裡和抽屜裡，儘管這些遺物已有百年歷史，但鐳226的半衰期是1600年。難怪在居裡博物館中，我們看到的居裡夫婦辦公室家具也都是複製的「贗品」了。
公眾的新奇、商家的吹噓和媒體的炒作曾經掀起了傾城傾國的「鐳狂熱」。當年市場上幾乎一切東西都爭先恐後和鐳掛鈎，以示新潮和「科學」。鐳奶油、鐳麵包、鐳香菸、鐳巧克力、鐳化妝品、鐳牙膏、鐳肥皂、鐳鞋油、鐳清潔劑、鐳保暖服、鐳加熱器……各類「高科技」日用品「不擇地而出」； 隨著放射治療癌症取得成功，鐳在醫學領域更全面開花，鐳止疼片、鐳消炎粉、鐳眼藥水、鐳痤瘡膏、鐳避孕栓，鐳劑靜脈注射治療高血壓……無論內服外用的藥械，只要添加鐳就成了萬應靈丹。鐳的風行為巫醫騙子創造了大顯身手的空前機遇。
居住在新澤西的哈佛大學輟學生貝利不失時機申請了了「鐳水」專利，在三次蒸餾的水中添加鐳製劑，並聲稱誰若發現產品的鐳含量不達標，可得到1000美元獎勵。貝利擔保「鐳水」能「治癒所有活死人」，還能刺激內分泌實現返老還童。凡為「鐳水」開處方的醫生均可拿到17%的回扣。匹茲堡的吉拉德鋼鐵公司總裁拜爾斯是富甲一方的社會名流，也是公眾矚目的體育明星，曾奪取1906年美國業餘高爾夫大賽冠軍並獲得飛碟射擊獎牌。1927年拜爾斯摔傷手臂，匹茲堡醫生莫亞推薦他使用「鐳水」治療。拜爾斯對這種「液體陽光」深信不疑，每天按時服用3瓶，2年內總共吞下了1400瓶。1930年拜爾斯各種病症發作，下頜壞死，牙齒脫落，頭痛難耐，顱骨出現空洞，1932年3月在紐約醫院去世，終年51歲，裝殮在鉛皮內襯的棺木中。紐約時報做了大幅報導，華爾街日報文章的通欄標題是「鐳水療效很好，直到下巴爛掉」。拜爾斯的死為居高不下的「鐳狂熱」投下一劑退燒藥，並促進了FDA對放射藥物生產和銷售的規範管理。
在當年約20萬種「姓鐳」的商品家族中，「夜光」是一個重要譜系，當螢光材料的分子吸收了鐳射線的能量後變為激發態，回到基態時釋放出可見的冷光。鐳的這一功能催生了夜光表、夜光儀錶盤，乃至夜光門牌、門鈴按鈕、坐席號碼、魚餌浮標、拖鞋鈕扣、兒童玩具等。當烏克蘭移民索科霍基發現一種螢光材料新配方後曾躊躇滿志地說：「室內照明完全用鐳，牆壁和天花板的塗料發出月亮的光輝，這一天必將到來」。索科霍基果然足捷於人，1914年在紐瓦克創建了美國第一家鐳螢光材料公司，1917年遷到新澤西州奧林奇，後來改名為美國鐳業公司，成為軍方夜光表、飛機艦艇螢光儀錶盤的主要供應商。但這家公司最大的名氣，卻來自一樁破天荒的「鐳女孩」訴訟案。
這裡的僱員大多是不足20歲的少女。用水和膠把含鐳的硫化鋅螢光劑調和均勻，再用駝毛筆小心塗在錶盤的數字和指針上，每人每天大約完成250個錶盤，這是一份高雅體面而薪酬不菲的工作，姑娘們卻絲毫不知道已經自蹈險境。鐳的輻射無處不在，雖然阿爾法和貝塔射線在空氣中行之不遠，但整個車間裡伽馬射線滿天飛，通風不良又使氡氣久積不散。最致命的環節是，每塗完幾塊錶盤，駝毛筆就會分叉變形，姑娘們需按照監工的教導，用嘴唇和舌頭舔潤筆尖來保持鋒銳，相當於一天幾百次「鐳從口入」。女孩子的調皮和對男友的逗趣，讓她們經常把螢光劑塗在指甲、嘴唇、牙齒和臉上，化妝出嚇人的「光輝形象」。鐳就這樣通過多種途徑，最終在她們的骨骼中「安營紮寨」。而難以穿過皮膚的阿爾法射線在體內就變成了重量級殺手。隨著惡性貧血、牙齒脫落、顎骨壞死等病症普遍出現，姑娘們終於開始覺醒。一位名叫弗萊爾的女工首先決定狀告僱主，隨後4位工友姐妹加入了起訴行列。被媒體和史家通稱為「鐳女孩」案。新澤西醫生馬特蘭德為確定鐳放射病做出了獨特貢獻。1928年秋，歷經波折的官司最後落錘。每位「鐳女孩」獲得賠償10000美元，外加每年600美元生活補貼。然而這些「鐳女孩」在訴訟期間就因病勢沉重不能出庭，勝訴未久便相繼去世了。據粗略統計，當年在北美、加拿大有4000「鐳女孩」，無人知道幾多青春少女剛剛開始花季人生便在這裡香消玉殞。美國鐳業公司的「始作俑者」 索科霍基也因鐳輻射，1928年11月死於障礙性貧血，時年45歲。
「鐳女孩」案的意義不僅在於推動了核輻射危害的研究，也喚起了勞工的維權意識，直接促成了美國勞動安全條例和美國職業病勞動法的實施。
今天的人們仍在重溫這段歷史悲劇，「鐳女孩」鮮活的生命不斷展現在當代屏幕和舞臺上。2011年9月2日，「鐳女孩」銅像揭幕儀式在美國伊利諾州渥太華鎮舉行，這裡的居民拒絕忘記一個時代的傷疤。
郊外的陵園裡埋葬著當年「鐳女孩」的遺骨，蓋革計數器仍能檢測到來自墓穴的射線，使人想到美國女作家斯旺森悼念「鐳女孩」的詩句：「只有我們破碎的骨頭，永遠在黑暗的地下發光」。
這是「鐳女孩」沒有安息的靈魂，向人世間發出的殷切叮嚀和永恆告誡。
「上帝的禮物」四乙基鉛汽油的「毀滅」之路
科學發明無疑是人類最重要的心智活動。只有通過發明，科學的「點子」才能真正「物化」，變成實在而管用的東西並造福人類。歷史上的許多發明家受到緬懷和崇敬，他們的故事代代流傳。但我們大約很少聽到一個叫米奇裡的人，有史學家稱他為「本世紀最聲名狼藉的發明家」，也許稍欠忠厚和公允。平心而論，我們今天生活的不少便利，還得益於米奇裡的貢獻；但人類面臨的幾項重大環境災難，卻要丁一卯二歸咎於米奇裡的「鼓搗」和「折騰」。
如果說「需要乃發明之母」，那麼1920年代的美國汽車工業便處在最迫切呼喚發明的生長期。米奇裡的老闆凱特林1912年發明了汽車的馬達點火，讓用戶擺脫了搖把啟動的費力和危險，大批婦女和老人都湧進了汽車一族。那時還有個突出的難題，便是氣缸運行中經常發生的「爆震」。即火花塞把壓縮混合氣體點燃後，缸內遠處油氣因高溫高壓而在火焰到達前便自行燃燒產生「逆火」，與「主火焰」相衝撞造成燃燒室壓力失常，並爆出刺耳的金屬敲擊聲。發動機是汽車的「心臟」，這種頻發性「早搏」帶來了功率下降、耗油增加和機械損害。工業界用「辛烷值」作為燃料的「爆震」指標，將極少「爆震」的異辛烷的辛烷值設定為100，極易「爆震」的正庚烷的辛烷值設定為0。燃料的辛烷值越高，抗「爆震」能力就越強。而當年汽油的辛烷值最多達到40，「爆震」成為汽車行業發展的當務之急。正是在這樣的時刻，凱特林把繁難使命交給了得意門徒米奇裡。
出身發明之家和發明之鄉的米奇裡果然不負眾望。他把一臺單缸發動機裝上透明的石英窗口，通過快速照相研究「爆震」中火焰傳播失序的機理。並在不斷失敗中逐漸揚棄愛迪生誤打誤撞的「試錯法」，改用以門捷列夫元素周期表為指南的「獵狐法」，沿著碘、矽、鍺、錫等元素逐步逼近目標。1921年12月9日，終於找到四乙基鉛是汽油提高辛烷值的理想添加劑。廉價、易得、無嗅，10加侖汽油中放進不到1盎司便能完全消除「爆震」，四乙基鉛一時被譽為「上帝的禮物」。
1923年2月2日，四乙基鉛汽油第一次在俄亥俄州戴頓加油站對公眾出售。次年8月，由通用汽車公司和標準石油公司合資開辦的乙基汽油公司成立，杜邦公司也加入合作，米奇裡擔任副總裁。含鉛汽油從此大規模推向市場。並很快躋身美國前10名化學工業之列。「爆震」的消除也帶來汽車銷量激增，讓美國更快成為「車輪上的國家」。據凱特林後來宣稱，含鉛汽油2桶頂3桶用，問世25年來至少為美國節省了10億桶油，相當於進口石油總量。第二次世界大戰中，美國飛機和汽車使用辛烷值為100的含鉛汽油取得巨大的軍事優勢，杜力特B25轟炸機空襲東京和艾諾拉?蓋重型轟炸機在廣島投下原子彈，都靠100號含鉛汽油「給力」。英國石油部長勞埃德說：「沒有100號汽油，我們不可能贏得戰爭」。米奇裡也被尊為當之無愧的國家英雄。
但鉛的毒性自古為人所知。當鉛進入體內後便會「魚目混珠」，被誤當做鈣、鐵、鋅吸收並沉積在骨骼中，造成永久性血液疾病、智力損傷和行為異常，並提高社會犯罪率。1924年10月30日，標準石油公司新澤西工廠5名工人因鉛中毒死亡，至少35人送醫院搶救，紐約時報在頭版進行報導。接著又發生杜邦公司新澤西工廠6人死亡。1925年5月，美國衛生局長古明為此召開會議並組織專家組調查，四乙基鉛汽油一度被迫暫停生產。
米奇裡無疑比誰都更清楚四乙基鉛的危險，他自己曾經嚴重中毒，並於1923年到邁阿密長時間療養，但卻在記者招待會上裝模作樣把四乙基鉛汽油倒在手心，並拿過瓶子放在鼻下，從容不迫地嗅聞1分鐘之久，這種「奮不顧身」的作秀迷惑了不少公眾。
特別老謀深算的是，1924年米奇裡聘請了辛辛那提大學生理教授克霍擔任乙基公司首席健康顧問，此後又在辛辛那提大學成立了以克霍為主任的應用生理實驗室，通用公司、杜邦公司和乙基公司贊助全部經費。這是美國第一家企業背景的大學實驗室。克霍成了四乙基鉛汽油最忠實的代言人和辯護士。他提出鉛在人體存在純屬自然，可謂「回歸亞當」。還制定出了血鉛含量的標準。在美國衛生局召開的聽證會上，克霍對指控乙基汽油的科學家哈密爾頓、漢德森說「拿數據來」，這句話成了著名的「克霍範例」。而關於四乙基鉛汽油研究的所有數據卻完全由克霍一手壟斷。美國衛生局專家委員會經過7個月的調查，最後結論是「沒有充分理由禁止使用四乙基鉛汽油」。
有了克霍這種健康專家拍胸擔保，又有了美國衛生局綠燈放行，再把令人生畏的「鉛」字從商標上刻意隱去，「乙基汽油」便成了公眾的「放心油」，終於以排山倒海之勢席捲天下了。
卻說有位和汽車工業八竿子打不著的地質學家帕特森，此時正在潛心研究地球年齡。當半衰期為44.7億年的鈾238和半衰期為7.04億年的鈾235分別衰變為鉛206和鉛207時，便能通過兩個衰變鏈計算出所在巖層的生成時間，世稱「鈾鉛測年法」。而帕特森發現只用分析鉛206和鉛207的比例，就能得到測量結果，首創了更為精確的「鉛鉛測年法」。1953年，帕特森對撞擊出巴林傑隕石坑的代亞布羅峽谷隕石標本進行分析，1956年1月23日發表了著名的論文《隕星和地球的年齡》。確定地球年齡為45億5000萬年（正負7000萬年）而不是先前公認的33億年。從此人類準確知道了地球「母親」的「高壽」。而帕特森一直對巖石標本中鉛元素的巨大誤差心存疑慮。接下來帕特森開始追蹤大洋沉積的地質年代，發現地面環境中的鉛含量比海底高出80倍。1970年進一步研究格陵蘭和南極大陸冰芯，檢測出大氣中鉛含量比一世紀前增加了百倍。帕特森再接再厲，化驗了1600年前的秘魯人骨骼，證明現代人骨骼中鉛含量是古人的700到1200倍，而骨中鈣和鋇的含量不變。對地球環境的憂慮和對人類健康的關切，驅使帕特森走出「象牙之塔」，徹底改變了此後的職業生涯，成為反對鉛汙染的主將和旗手。
1970年，美國環境保護局發布了空氣清潔法令，開始對機動車尾氣排放作出規定。1973年確定逐步淘汰含鉛汽油的環境政策。乙基公司曾在1974年對環境保護局提起訴訟並佔據上風，但公眾覺醒終於勢不可擋，法律開始認同在環境問題中無須「拿數據來」的「預警原則」。與此同時，取代含鉛汽油的異構化、烷基化等技術不斷出現，汽車廠商開始大批設計生產無鉛汽油發動機。1986年，美國市場98%的汽油已經不再含鉛，世界各國先後出臺了限制和禁止含鉛汽油的法令。雖然亡羊補牢，畢竟覆水難收，僅1970年代的美國，每年要向環境排放20萬噸鉛。我們和我們的子孫雖不認識米奇裡，但卻必須為他欠下環境的債務「買單」。
氟利昂：不經意間的「彌天大罪」
米奇裡還有一項重大發明，雖然是無心之過，卻也捅下了「天大」的婁子，那便是今天婦孺皆知的氟利昂。
冷凍技術是在一戰後迅速成為熱門行業的。但當時的製冷劑阿摩尼亞、氯甲烷和二氧化硫等不僅有毒而且易燃，製冷設備也非常笨重、昂貴和危險，極大影響了普及和使用。1929年5月15日，克利夫蘭醫院製冷系統氯甲烷洩漏引起爆炸，造成125人死亡。身為通用公司研究所主任的凱特林決定主攻製冷劑的改進，再次把重任交給正在研究合成橡膠輪胎的米奇裡。
比起花5年時間發現四乙基鉛汽油的艱苦歷程，米奇裡尋找製冷劑可謂馬到成功。他靠著對元素周期表橫排豎列的通曉和推究，從已有製冷劑的化學結構出發，很快把目標鎖定為滷族元素中氟的有機化合物。經過有限的幾次實驗，僅3天功夫就逮住了二氯二氟甲烷，後來杜邦公司給它取了個商業名字氟利昂。
1930年4月在亞特蘭大召開的美國化學協會年會上，米奇裡深吸了一口氟利昂氣體再緩緩吐向燃燒的蠟燭，火焰瞬時熄滅，再次用現身說法來證明氟利昂無毒和不可燃。氟利昂化學性能十分穩定，沸點為-29.8攝氏度，確實是壓縮製冷中最理想的工質。
通用和杜邦立即合資成立「動力化學公司」並任命米奇裡為副總裁。世界製冷行業從此進入了「井噴期」。不僅千萬臺電冰箱進入尋常百姓家，解除了食品保鮮的困擾，而且為藥物和疫苗生產、貯存和運輸提供了可靠的「冷鏈」，挽救了無數生命。而遍布房間和汽車的空調則打破地域和季節限制，實現了小環境的「同此涼熱」。氟利昂對人類生產、生活各層面的改變是難以估量的。
氟利昂的另一項「大用場」卻遠非凱特林和米奇裡所能預期。由於氟利昂無毒、無嗅、無味、無腐蝕和不燃燒，常溫下只用施加很小的壓力就能液化，因此成為最佳的氣霧噴射劑，比聽裝啤酒還安全簡便。無論塗料、髮膠、香水、皮鞋油、清潔劑、除臭劑，防蛀劑，殺蟲劑，五花八門的物品爭相選用氟利昂做為噴灑的「動力」和「載體」。 1950年間美國生產氣霧噴罐就達5000萬之多，人們戲稱生活已經進入了摩登的「按鈕世界」。
1970年，愛爾蘭科學家洛夫洛克對「盆滿缽滿」的氟利昂究竟去了哪裡感到困惑。洛夫洛克曾提出生命和環境自我調控和共同演化的「蓋亞理論」，他用自製儀器四出測量，發現大氣中氟利昂竟無處不在，洛夫洛克又專程赴南極追尋氟利昂的蹤跡。並於1972年在科學會議上發表了觀測結果，首次引起廣泛關注，美國加州大學化學教授羅蘭德決定和學生莫利納共同展開研究。他們通過整合化學知識和建立數學模型，進行了精確演算和模擬實驗，最終推導出一個不寒而慄的結論：地球將面臨「塌天之禍」！
在地球大氣圈20至50公裡高處的同溫層中，短波紫外線的光解作用使氧氣和臭氧保持著動態平衡。臭氧只佔空氣總量的千萬分之三，如果置於標準大氣壓下只有3毫米。但這個「蟬翼之薄」的臭氧層卻是我們「得天獨厚」的保護傘，能吸收99%的紫外線B，讓地球上萬物蒼生免遭傷害。而人類釋放到環境中的氟利昂分子會在大氣中遊蕩40至150年，雖然比重大於二氧化碳，卻能靠著大氣運動擴散到同溫層，並被紫外線打開化合鍵釋放出氯離子，和臭氧反應生成一氧化氯和氧氣。接著一氧化氯再和氧離子結合生成氧氣使氯原子「脫身」。如此循環往復，一個氯原子足以催化破壞10萬個臭氧分子。1974年6月28日，羅蘭德和莫利納在《自然雜誌》發表論文《同溫層因氟利昂而沉陷——氯原子對臭氧的破壞》，向全球正式拉響了緊急警報。
這對於化工界來說無異於「禍從天降」，氟利昂產業僅在美國就價值80億美元，直接僱傭60萬員工，相關勞動崗位140萬。1975年6月30日，佔美國氟利昂生產總量一半的杜邦公司在《紐約時報》刊登整版廣告，揚言對氟利昂的指控缺乏科學依據，《化學周刊》引述杜邦董事會主席的話，破壞臭氧層的論斷完全是「科幻小說」和「一派胡言」。
除了矢口辯白，化學工業界更迫切需要找到「自己的」科學家掌握話語權，1975年，美國化工製造業協會委託世界頂級的希爾?諾頓公關公司，策劃了邀請英國帝國學院著名大氣汙染專家斯考若到美國做為期6周的旅遊。斯考諾在公共電視臺「火線」欄目發表演說，指責羅蘭德和莫利納是「末日預言者」，宣稱「大氣具有足夠的承受力自我淨化」，然而卻沒有拿出一篇科學論文。1975年，高空氣球和飛機都在同溫層探測到氟利昂。大氣化學家安德森1976年捕捉到同溫層的氯離子和一氧化氯離子，將氟利昂破壞臭氧活動抓了個「現行」。而真正令天下譁然的鐵證，是一位默默無聞的英國氣象學家法曼提出的。
法曼在南極哈雷灣株守著一臺老舊的多布森光譜儀，坐了28年「世界最冷的板凳」，忠實記錄著來自天空紫外線的數據。1982年發現短波紫外線急劇增強，顯示臭氧層明顯稀薄，1984年9月至10月用更新的設備在哈雷灣和西北1000公裡處的阿根廷島分別測量，記錄均顯示臭氧層已經損失40%。向來低調謹慎的法曼得出結論，南極臭氧層出現了巨大的「空洞」！就這樣，一個最冷僻的「科學哨所」做出了最驚心動魄的發現。1985年5月16日，「自然雜誌」刊登了法曼的論文，1985年8月布拉格會議上，疏忽多年的NASA展示了第一張南極臭氧空洞衛星圖像，「塌陷」面積超過了美國領土。氟利昂的「彌天大罪」被再次坐實並讓人過目難忘了。
1987年9月16日，24個國家籤署了「蒙特婁破壞臭氧層物質管制議定書」。隨著新的「災情」接踵發現和認識不斷加深，蒙特婁議定書的修正案一次次更加嚴格和緊迫。而杜邦等化工巨頭們與其說良心發現，毋寧說懼怕皮膚癌、白內障患者增加帶來的索賠和起訴。如今全世界196個國家已先後參加締約，聯合國前秘書長安南稱之為「史上最成功的國際協議」。按照時間表，發達國家和發展中國家分別於2030和2040年前徹底禁絕氟利昂的生產和消費。而空中積蓄的氟利昂將和我們長期共存，臭氧層的「癒合康復」至少等到2050年以後了。
大氣的鉛汙染和臭氧層破壞這兩場浩劫，居然都戲劇性的起源於米奇裡一人，歷史上大約找不到第二個類似的傳奇案例。米奇裡生前幾乎獲得美國所有的化學獎，臨終前仍擔任美國化學會主席。1940年患小兒麻痺症，1944年11月2日，被自己設計的從床上移動到輪椅的繩索滑輪裝置窒息而死，終年55歲。恩師凱特林在為米奇裡寫的傳記中深情地說：「米奇裡用辛勤、豐富和創造性的一生，為世界留下了偉大的遺產」。而環境歷史學家麥克尼爾則說，米奇裡是「地球上有史以來對大氣破壞最嚴重的個體生物」。米奇裡是否料及含鉛汽油的危害程度姑且弗論，他和同儕確實做夢也沒想到氟利昂會和臭氧層扯上瓜葛。科學家該如何面對自己的歷史責任和社會擔當，米奇裡的「悲劇」值得永遠銘記和深思。
滴滴涕一波三折的「馬拉松之爭」
我們也許要懷著更為複雜的心情，回顧科學和環境關係史上影響最大、歷時最長的一樁公案，那便是滴滴涕的利弊與存廢。現代大規模的環境保護運動正是從「拿下」滴滴涕為揭櫫的。
滴滴涕的化學名稱是雙對氯苯基三氯乙烷，1874年由奧地利化學家蔡德勒在拜耳教授指導下合成。此後便束之高閣，整整塵封了65年。它神奇的殺蟲功效直到1939年才被瑞士蓋基公司的化學家繆勒所發現。滴滴涕能作用於昆蟲神經細胞的鈉離子通道使它「只開不關」，從而無法正常傳遞電信號而導致機體死亡。瑞士政府迫不及待使用滴滴涕消滅科羅拉多土豆甲蟲，奇蹟般挽救了當年的農業收成。
作為二戰的中立國，瑞士於1942年11月把滴滴涕的標本和配方同時提供給交戰雙方。納粹德國並未予以足夠重視，美國卻如獲至寶，組織29位科學家在佛羅裡達州奧蘭多緊急攻關。1943年10月1日，盟軍解放了義大利那不勒斯，想不到這座城市因納粹對供水排水系統的破壞，正陷於傷寒大流行的滅頂之災。艾森豪將軍緊急向華盛頓求援，美國辛辛那提蓋基公司和杜邦公司首批生產的60噸滴滴涕火速運達。1944年1月，那不勒斯的營房、街區和130萬軍民普遍接受滴滴涕噴灑，竟然一舉消滅了傳播傷寒的元兇蝨子，3個星期內控制了傷寒流行。比起1812年拿破崙50萬大軍因傷寒爆發而兵敗莫斯科，比起一戰中僅俄國就有1000萬人命喪傷寒，滴滴涕寫下了人類歷史上首次戰勝大規模瘟疫的不朽篇章。
在南太平洋戰場上，瓜達爾卡納爾島戰役中陣亡的美軍不及因蚊蟲叮咬死於瘧疾的人數，自從司令部決定增設專門噴灑滴滴涕的建制後，美軍完全擺脫了瘧疾和熱帶病的災難。接著從菲律賓、緬甸、中國前線到納粹監獄、集中營，到處傳來滴滴涕的佳音捷報。邱吉爾在1944年9月28日廣播演講中說：「傑出的滴滴涕粉經過充分檢驗並確認有神奇的效果」。1948年，繆勒獲得諾貝爾生物醫學獎，瑞典皇家卡羅琳學院在頒獎詞中激情讚頌滴滴涕是人類的「天外救星」。媒體則把滴滴涕稱為「昆蟲原子彈」。盤點科技成就，原子能、雷達、青黴素和滴滴涕並列為二戰期間的「四大發明」。
由於功能強大、製造簡易、價格低廉、廣譜持久、人畜無害、儲運方便等優良品質，滴滴涕在所有殺蟲劑中一枝獨秀，戰後達到了輝煌的巔峰。瘧疾是人類最古老的宿敵，每年禍及3至5億人口，奪取300萬人生命。當南非、印度、斯裡蘭卡等國家使用滴滴涕殺滅蚊子，效果立竿見影，瘧疾直線下降。義大利1947年至1951年靠滴滴涕實現了根除瘧疾的5年計劃。聯合國衛生組織也雄心陡起，於1955年5月正式擂響了全球消滅瘧疾的戰鼓。而美國的農民則大規模使用滴滴涕殺滅300多種農作物的害蟲，頻繁動用飛機對廣闊的田野和森林噴灑。1959年美國滴滴涕使用量達到峰值36000噸，平均每人消費半磅之多。這種無節制、無忌憚的揮霍和濫用，埋下了滴滴涕「其興也勃，其亡也忽」的禍根。
1962年，身患乳腺癌的美國女生物學家卡森出版了她歷史性的著作《寂靜的春天》，揭露滴滴涕等殺蟲劑對野生動物特別鳥類的危害，使春天不再鶯歌燕舞。由於高度的疏水性使滴滴涕存留在生物脂肪組織中，並通過食物鏈富集到猛禽體內，造成美國「國鳥」禿鷹等蛋殼變薄和數量減少。此外還幹擾人體內分泌和生育系統並誘發癌症。卡森的書首次提出人和自然環境的關係問題，也暗合了公眾對工業界的長期疑慮和怨憤。《紐約客》6月接連3期提前刊登了部分章節，《紐約時報》稱「寂靜的春天變成了喧鬧的夏天」，美國總統甘迺迪的科學顧問委員會奉命進行調查並支持卡森的警示。《寂靜的春天》連續榮登紐約時報暢銷書榜首，有人把它比作當年「引發南北戰爭」的《湯姆叔叔的小屋》。1967年美國環境保護基金會宣告成立，1970年12月2日美國環境保護局正式掛牌，並於1972年6月14日籤署法令，在美國禁止使用滴滴涕。拿這個如日中天的諾貝爾級化學「寵兒」開刀問斬，驕橫的化工界受到極大震懾，初創的環保局也藉此樹權立威。世界不少國家群起效尤，先後制定廢除滴滴涕的法規。1995年，聯合國化學安全機構確定了12種「持久性有機汙染物」，滴滴涕被劃入「骯髒的一打」。2001年5月22日，152個國家籤署了「斯德哥爾摩協議」，滴滴涕最終淪為環境的大敵和人類的「棄兒」。
但世界對滴滴涕的不平之鳴也是獨一無二的。《寂靜的春天》出版後，飽受「以人文激情代替科學依據」的非議。1972年下令禁止滴滴涕的美國環保局長魯克爾斯豪斯被指責完全無視科學委員會125位專家9000多頁的考察和法官思威尼的判決。許多研究指出，幾十年來地球上幾十億人暴露在大劑量的滴滴涕中，從無一例中毒記錄，滴滴涕的毒副作用比許多處方藥甚至咖啡還小，有志願者連續口服滴滴涕2年仍安然無恙。
而爭論的焦點和核心，是滴滴涕預防虐疾的獨特效用。20年來滴滴涕從瘧疾猖獗中挽救了5億生命，禁止滴滴涕後讓已經遏制的瘧疾捲土重來，導致每年至少100萬人死亡並造成貧窮國家經濟崩潰。聯合國多位抗瘧專家憤而辭職。侏羅紀公園作者克萊頓說，「禁止滴滴涕也許是二十世紀最大的悲劇」，「殺人比希特勒還多」。甚至有批評指出「環境主義者」存心「借蚊殺人」，阻止第三世界人口增長。1999年3月29日，包括3位諾貝爾獎獲得者在內的371位著名瘧疾專家、醫生聯名發表公開信，指出禁止滴滴涕是「西方富裕國家的訴求」，「撒哈拉沙漠以南地區因瘧疾造成的『壽命損失年』比全世界癌症患者總和還多70%」，呼籲儘快「請回」滴滴涕擔當抗瘧大任。2006年9月，聯合國世界衛生組織一改30年來對滴滴涕的否決態度，轉而宣稱室內噴灑滴滴涕滅蚊和驅蚊是防範瘧疾的主要手段。滴滴涕並沒有摘掉「黑十二類」的帽子，但「妖魔化」的形象畢竟得到了改善。而非洲國家卻必須顧忌滴滴涕的使用會面臨西方經濟援助減少和貿易制裁增加。
力主全面禁止滴滴涕的世界野生動物基金會在徽標上寫著，「為子孫留下一個充滿生機的地球」。非洲抗瘧組織的口號則是「從瘧疾中拯救孩子」，如果政策錯誤，將使「千百萬孩子不能活著看到地球」，國際瘧疾基金會主席基拉馬說：「這就像每天有7架滿載的波音747客機故意墜毀在吉力馬札羅山」。而世界衛生組織官員柯奇在回答對重啟滴滴涕的質問時說：「請像拯救環境一樣拯救非洲嬰兒」。時至今日，「環保主義者」在和「人道主義者」角力中，顯然並沒有佔據科學優勢和「道德高地」。
關於滴滴涕的一波三折和「馬拉松之爭」，也許能映射出人類社會的全部複雜。科學的真偽是非本來難以判定，再攪進政治、地緣、貧富和文化因素更會成為一團亂麻。作為「共戴一天」的「地球村村民」，卻對「村務」的認識如此迥異，「國際社會大家庭」是否存在？而誰也不能獨善其身和兼濟天下。
一項科技成果，怎樣用理性來權衡利弊和把握平衡？諸多環境危機，怎樣讓全球能同心共識和同舟共濟？這些問題過去、現在、未來都考驗著人類的智慧和操行。也許只有科學求實的精神，以人為本的觀念，天下為公的情懷，才能引導我們去尋求有意義的答案。
（原文標題為《文明的代價》，分為《原子深處的箭鏃》和《始料不及的發明》上下兩章。現有標題和小標題為本網編輯所加，特此說明。）