改變歷史的元素之王－碳：十一種碳化合物，帶你解構人類文明史

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文明的發展歷程，幾乎可說是澱粉產量增加的技術演進史；
人類對於香辛料的渴求，開啟了大航海時代，也將歐亞從海路連在一起；
菸草的主要成分尼古丁，更是誘發許多戰役的根源。
此外，砂糖、咖啡因、酒精、炸藥、石油……這些都是由碳構成的！
碳元素X人類文明史，是相當驚人的「異業合作」，
跟著作者從碳史觀大膽切入人類的歷史，並且從歷史故事裡學化學吧！

碳的歷史，關我什麼事！？
但如果知道以下這些事，就會發現碳與人類根本分不開！

◎作為能源的木柴、煤炭、石油或天然氣都由碳構成。引爆工業革命的燃料是煤炭，而工業革命後至今，左右全球經濟的石油、天然氣，也都是碳的產物！
◎砂糖、香料的誘惑太大，一次次地點燃戰爭的浪潮，而若沒有「碳」，這些味覺上的刺激與享受也就不存在。
◎菸草的主要成分──能安定心神的「尼古丁」也是碳的子民。尼古丁的「美妙」，從七世紀的馬雅文明就有文字記載，它不但在大航海時代讓整個歐洲陷入瘋狂，今日的人類依然難以抗拒它的誘惑。
◎身體代謝失常，沉積在關節形成痛風的尿酸也由「碳」構成，從亞歷山大大帝、巴哈、貝多芬、歌德等著名人物都深受其擾。
◎諾貝爾發明的黃色炸藥，扭轉了產業與戰爭；而哈柏亮眼的科學成就，改變世界歷史的走向、造成數百萬人死亡，卻同時也促成人工合成肥料──「氮肥」的生產，大幅提升農作產量。無論肥料或炸藥，都是「氮化合物」，也都缺碳不可！

從「碳」這個微觀視角拼出的世界史，遠比我們以為的更巨大，也比原先想像的更與我們息息相關。在這本書中，可以看到這些「碳化合物」如何攜手合作，建構出這個極為複雜又有趣的生命世界。碳給予我們一個重新看待世界的方式，也用一個個的實例讓我們知道，碳的歷史，就是一部另類角度的人類文明史。

東京工業大學碩士畢業，曾任製藥業與東大理科系助理教授等職，現為專職科普作家。著有《醫藥Crisis》《歡迎光臨有機美術館》等書。

第2章　人類陷入的「甜蜜陷阱」―砂糖

甘蔗向西走　
從物質層面來看世界史，首先會發現亞洲豐饒的物產透過伊斯蘭圈向外傳播，在這當中又藉歐洲十字軍之力，在一次一次的交易裡將物品一點一點傳遞的這種模式相當常見。砂糖自然也不例外。雖然不能確切知道蔗糖原本的產地在何處，不過公元前兩千年印度就已經有蔗糖生產的記錄。第一次看見砂糖的歐洲人，就是隨著亞歷山大大帝東征的軍隊。因長途遠征導致疲勞程度無以復加的士兵，對於砂糖的甜味留下了極為強烈的印象。
但這是個砂糖尚未在西歐普及的時代。羅馬人在甜味的調理上，主要是使用蜂蜜。阿皮奇歐斯（Apicius）這位美食家，雖然耗費了一億羅馬幣（sestertius）追求稀有的美食，不過在他所撰寫的食譜中，有三分之一的料理都使用了蜂蜜。
在當時流行製作一種名為薩巴（sapa）的甜味調味料，這是將葡萄酒在鍋中加熱烹製而成的。但其實薩巴的主成分，是由鍋子溶出的鉛反應後生成的醋酸鉛，這是一種毒性相當強的物質。羅馬人的平均壽命不超過二十五歲，且上流階級常常有不孕的現象發生，這多半都可推斷是由薩巴中的鉛毒性所導致的。對甜味的追求，往往教人賭上性命。
羅馬帝國滅亡後，伊斯蘭教徒的勢力急速擴大。穆罕默德雖然從公元六一三年才開始傳教，但沒多久包含阿拉伯半島、巴勒斯坦、美索不達米亞、埃及以及北非都被納入其統領的範圍。經過一個世紀，公元七一一年該勢力已經侵入伊比利半島，對法蘭克王國與拜占庭帝國直接造成威脅。在這令人瞠目結舌的進擊過程中，他們同時也擴大了甘蔗栽培的區域，而砂糖的精製法也一併傳播了開來。砂糖便是這樣與伊斯蘭教一同西進的。
砂糖的製造法簡介如下：先將收成的甘蔗刨成細片，再以石臼榨壓，把絞榨出的汁液收集起來煮乾，並加入木灰中和，使雜質沉澱下來以便除去。剩下的上清液冷卻後，就能從中製得粗糖。
如果是其他物質，光是要純化就得花上一番工夫。所幸砂糖具有相當乾脆俐落的分子構造，分子間互相吸引的力量極強，因此很容易就能得到高純度的塊狀結晶。粗糖加水並加熱溶解後，使其冷卻，從中長出的晶體就是白砂糖。這步驟在化學實驗上被稱為「再結晶」，屬於精製化的一種，將碳化合物純化並取得產物的過程，即為精製化最早的一種應用。從人類應用化合物的一面來看，白砂糖的製造可說是一門畫時代的技術。

第3章 大航海時代誕生的香味─芳香類化合物

法老的秘密　
本書所提及的各種極具魅力的農作物，泰半都原產於南方諸國。僅能在熱帶收穫的產物受到北方人的熱愛，世界自然就由這被攪拌的歷史帶動起來。
香辛料的起源雖不明朗，不過約在公元前三千年的印度就已經懂得使用胡椒了。在使用香辛料上最早的文獻記載，是約在公元前一七○○年前後，於美索不達米亞的泥板上所銘刻著的料理食譜。恐怕遠在歷史開始之前，人類就已經懂得充分享受香辛料的滋味了。
但真正將香辛料文化發揚光大的，便是埃及人。他們不只是把香辛料用在料理的調味上，其他還包括衣服的纁染、軀體的熏香，乃至於醫療上的應用。實際上，香辛料確實在促進消化、健胃、整腸上都能夠引起不小的藥理作用。
埃及人對於香辛料的喜愛，也影響到飲品。在酒中加入肉桂和肉豆蔻，在啤酒中摻入牛至（Origanum vulgare）、薄荷和洋芫荽（Petroselinum crispum）以便增加香氣。此外在化妝、紙草防腐以及防止口臭上，都有應用香料的痕跡，可以說是整個生活都浸漬在香辛料裡頭了。
在祭祀神明的神殿中，香辛料也是不可缺少的。歷史學家普魯塔克（Plutarchus）就記載到，埃及的祭壇在早午晚間會分別焚燒不同種類的香。為了持續地對抗惡勢力，他們堅信絕不可讓芬芳的香氣片刻斷絕。
為此，埃及人會遠從阿拉伯或印度等處進口香料，於是商人自然就會在國境上繁忙奔走。生薑、肉桂、丁香、白豆蔻（cardamom）與胡椒等等，這些東西和我們現在餐桌上的東西別無二致。香辛料可說是人類最初的國際化商品。
說到古埃及，一定會提到金字塔和木乃伊，而在法老的遺體防腐處理上，香辛料發揮了巨大的功能。首先將王遺體中的心臟、腎臟與其他內臟除去，再把混有雪松（Cedrus deodara）精油、肉桂與沒藥的藥品，連續三十日塗布於遺體內外。然後再把鼻孔填滿胡椒粒，以防止各種細菌的侵入。
到此為止對遺體保存所下的種種工夫，都是為著死者的靈魂歸返時能有一個收受的容器，因此必須要將完整形態的肉體好好保存才行。實際上，我們雖然不知道國王們的靈魂是不是真的有歸返故里，但託此事之福，相隔五千年後，我們竟還得以擁有些貴重的學術資料與觀光資源，香辛料的威力實在難以斗量。

植物的化學兵器
香辛料之所以可以當防腐劑來使用，是因為原本植物就把這些東西當化學武器來用。
沒有辦法從天敵眼前逃跑的植物，為了殺滅細菌、驅逐昆蟲，便製造了這些產物以便保護自己。香辛料的分子會飄散在空氣中，作為一種警告外敵的訊號。人類將這些化合物致效的機制學了起來，不久就把這種氣味化為一種使人愉悅的香氛了。
只要觀察香辛料的化學構造，就會發現它們多是由帶有氧元素的苯環（或者說是「龜殼」）形成的苯酚（phenol）所構成的。消毒劑如甲苯酚（cresol）等都含有此構造，這就能夠說明為什麼香辛料會具有某種程度的殺菌能力了。
此外泰半的香辛料中，都會在苯環上面長著一個約三個碳長度的短尾巴。這種構造可進一步合成胺基酸的其中一種—苯丙胺酸，而可用作合成蛋白質的原料。在這群化合物中，既有「尾巴」較短的香草醛（vanillin），也有尾巴較長的胡椒鹼（piperine），也就是說只要削短或補長碳鏈，就能合成出各種東西。自然界就是能將各種既存的化合物加以變化，並自在地產生出各式各樣新的化合物。
肉食文化盛行的西方之所以對香辛料的需求那麼強烈，最主要是因為這些東西具有殺菌能力。與穀物不同，肉品並不利於長期保存。雖然也有乾燥或者是醃漬這些方法，但對於肉的味道卻有不小的損害。而香辛料不但能夠提升肉的美味，同時也能對其保存有所助益。這些倒還不算什麼，重要的是當肉品遭受損傷或者是發臭的時候，可用香味蒙混過去，這大概算是香料最強大的功能了吧。
東方多采多姿的香辛料，被亞歷山大大帝帶回了西洋的世界。外來的胡椒自然非常昂貴，不過希臘當地產的月桂樹作為太陽神阿波羅的靈樹，也被視為相當神聖的東西。奧林匹克運動會中，馬拉松冠軍所配戴的月桂冠，就是發源於此。
這個香料文化進一步由羅馬繼承，並開花結果。胡椒在羅馬被視為身分地位的象徵，以現在的貨幣價值來看，據說可以賣到相當於一瓶一萬日元的高價。但另一方面，他們似乎對胡椒的使用方法並不十分了解的樣子。他們的料理方法，往往是在食品加熱前撒下大量的胡椒，讓這些好不容易得到的香氣轟然漫溢四處。另外，有名的暴君尼祿在追悼妻子波貝雅（Poppaea Sabina）時，據說將羅馬一年份的肉桂一次燒光。像這樣刻意浪費高價香料的舉動，恐怕只能想做是誇耀財富的一種風尚。
依照這樣的發展，羅馬時代的香辛料消費量大幅上漲。從亞歷山卓利亞港向羅馬發出的船隻上，有四分之三的貨物都是胡椒，此事不能等閒視之。公元四一○年西哥德王亞拉里克一世（Alaric I）進攻羅馬之際，羅馬為了脫困，交出了將近一噸的胡椒作為代價。有時想想，如果把貴族們胃裡的胡椒，早一點拿去填充蠻族軍隊的話，說不定羅馬根本不用擔心遭到劫掠。
在羅馬帝國衰亡後，香辛料文化卻沒有因此斷絕。反而藉著伊斯蘭帝國急速擴張的勢力，整合了自印度尼西亞至非洲的貿易體制，並連結了香料的產地與消費市場。
隨著侵攻伊斯蘭文化圈的十字軍的腳步，歐陸再度認識了一次各種香辛料的滋味。將香辛料運送至西洋界的，便是以貿易起家的威尼斯共和國的人民。雖說不管是什麼時代，商人總是最活躍的一群，但「威尼斯商人」則根本已到達更高的境界。由於和伊斯蘭教徒的交易被教皇明令禁止，因此他們時常採取諸如不斷改變交易據點以逃避監視、創設空頭公司遂行交易、賄賂教皇使其睜一隻眼閉一隻眼等各式各樣的手段。此外為了保有通商管道，他們還會占據東地中海的要地，必要的時候也不可避免地會與競爭對手或海盜發生爭鬥。說起來，這實在也是為了要守住香辛料潛在的莫大利益。
在這樣的時代，許多大商人都把胡椒當貴重品，將胡椒一粒一粒用鑷子夾起來計較的。
在德國，四百五十克的肉豆蔻可以用來交換七頭牛。本來是用來搭配肉品食用的香料，這會兒卻擁有遠遠超出肉品的價碼。
將香料價值抬高的各種事件裡，其中一樁便是著名的黑死病大流行。一三四七年開始爆發，據推測當時歐洲約有三分之一的人口因病亡故。那個時代還不知道所謂的病原菌，但在察覺染病過世的屍體散發著陣陣惡臭之後，人們便認為散發香氣的香辛料，應該可以提供一定程度的保護效力才對。於是他們就拿酒精製成的香料萃取物來擦拭身體，或隨身攜帶浸過香水的手帕。
其實這些並非全然都是無用的迷信。舉例來說，肉豆蔻中的丁香酚就有驅蟲的作用，因此多多少少可以趕走感染源之一的跳蚤。酒精也具有消毒作用，這些恐怕是當時應對黑死病最有效的物品了。對於中世紀的人來說，香辛料看起來簡直就是可以祓除惡魔的神秘靈藥。

大航海時代的腳步聲　
就在這東地中海圈，獨占香辛料貿易的威尼斯商人眼皮底下，誰都想不到竟然會殺出個強敵。這強敵便是十三世紀出現於小亞細亞，不知不覺間壯大起來的鄂圖曼帝國。威尼斯人長年構築起來的地中海制海權，最後卻落到了這新興帝國的手掌裡。這帝國偏巧就坐落在盛產香辛料的東南亞與消費市場巨大的歐洲之間，自然會意圖透過徵收高額的關稅來大賺一筆。
對於西洋各國來說，這純粹就是個棋盤上的死活問題。如果要用當今的狀況來比喻，簡直就像是連接波斯灣跟印度洋的荷姆茲海峽被封鎖，石油的輸送管道斷絕那樣的感覺。像生活必需品般的香辛料一被掌控，便猶如後腦勺被制住，歐洲為此只好採取無謀的孤注一擲。
也就是避開地中海與鄂圖曼土耳其帝國的版圖，經非洲大陸繞一大圈之後再殺往亞洲，開拓出一條全新的航路。
考慮到當時的造船與航海技術，真的完全是有勇無謀的嘗試。但就在這一次次的冒險過程中，葡萄牙的水手漸漸地延長了船的續航距離，到了一四九八年，瓦斯科．達伽馬（Vasco da Gama）成功地繞行過非洲大陸南端抵達印度。當時年僅二十八歲的達伽馬，要去推開歷史的大門，恐怕遠比想像要來得沉重。以此為契機，葡萄牙從一個歐洲大陸最西邊的小國家，踏上了成為顛覆世界之巨大帝國的道路。
不久從大西洋到印度洋，放眼望去都是滿載著胡椒的葡萄牙船隻四處穿行。長久以來因獨占香料貿易而繁榮的威尼斯從此沒落，在葡萄牙的首都里斯本，僅需用到目前為止五分之一的價格就能購買到胡椒。航海要冒的風險相當高，但香辛料貿易就是這麼一樁值得冒險的美味生意。