《從此世間有稀土》，羊頓著，湖南科學技術出版社·原力出版2025年10月版

在愛迪生憑借電燈聞名世界之前，一位名叫韋爾斯巴赫（奧地利化學家，主要貢獻包括發現鐠元素、開發釷鈰合金汽燈紗罩和自燃合金）的科學家，已經用稀土元素點燃了全球的夜晚。他的座右銘“Plus Lucis”（更多光），驅動他完成了從汽燈紗罩到金屬燈絲的革命性發明。他不僅是一位科學家，更是一位精明的企業家，他的故事，是一部關于光明的傳奇。

一、“更多光”的執念：稀土照明的破曉時刻

“Plus Lucis”（更多光），這句拉丁文格言是韋爾斯巴赫一生的寫照。它不僅是科學探索的工具，更是他作為發明家和企業家的一切主題。時間回到1885年，韋爾斯巴赫同時完成了科學與技術上的兩件大事：在科學上，他終結了（金笛）這一虛假元素的存在；在技術上，他發明了一種基于稀土、即將改變人類照明史的產品。

這一切的靈感，可以追溯到他與導師本生（德國化學家）的交流。本生燈是良好的實驗器具，卻無法用于照明。但本生曾敏銳地指出，煤氣照明的未來取決于火焰中燃燒的固體物質。這句話如同種子，深植于韋爾斯巴赫心中。當他離開海德堡大學時，帶走的不僅是學位證書和礦物樣品，更有這個將照亮世界的想法。

在韋爾斯巴赫之前，早期的汽燈紗罩已然出現，其原理是利用硝酸鹽溶液浸泡紗布，高溫灼燒后形成金屬氧化物網罩，從而發出亮光。但先驅往往成為先烈，這些早期產品或因成本高昂，或因效果不穩，都未能真正推廣。韋爾斯巴赫的優勢在于他對稀土元素的深刻理解。1885年，他獨辟蹊徑，利用稀土嘗試發光效果，成功研發出一種全新配方的汽燈紗罩——包含60%的氧化鎂、20%的氧化鑭和20%的氧化釔。這被視為稀土元素在工業上的首次成功應用，堪稱“稀土工業的黎明”。

韋爾斯巴赫不僅是個發明家，更是個精明的商人。他沒有選擇公開配方，而是采取了神秘的“特許經營”模式：將紗罩浸液的成分列為最高機密，在多個國家申請專利，然后授權給各國廠商，只允許他們使用由自己總廠統一配制的神秘浸液進行生產。1887年，他甚至買下一家破產的制藥廠，招募化學家和工人，全力生產關鍵原料硝酸釷和硝酸釔。

然而，創業之路從非坦途。第一代稀土紗罩質地脆弱，且發出的光線中綠光過多，照明效果并不理想。與此同時，愛迪生等人的電燈技術正在迅猛發展，帶來了巨大的競爭壓力。到了1890年前后，下游特許廠商經營困難，甚至威脅起訴，韋爾斯巴赫被迫關閉了工廠。

二、絕地反擊：一盞汽燈如何點燃整個稀土產業

工廠雖然關閉，但設備和希望還在。在人心渙散、團隊解散的低谷期，韋爾斯巴赫幾乎獨自堅守在空蕩的廠房里。轉機來自一個看似無關的任務。他的一位前團隊成員在為一本《無機化學手冊》撰稿時，偶然讀到學者布瓦博德朗（法國化學家，以發現鎵和鏑等元素而聞名）的論文，其中描述了一種含鉻氧化鋁的發光現象。他們重復實驗后驚喜地發現，這種光的效果遠超他們之前的研究成果。

這一發現讓韋爾斯巴赫大為振奮，他立刻重整旗鼓，帶領殘余的力量開始對大量物質進行系統性測試。經過無數次失敗與嘗試，他終于找到了那個堪稱“完美”的紗罩浸液新配比：硝酸釷1000克、硝酸鈰10克、硝酸鈹5克、硝酸鎂1.5克，再加2000克水制成混合液。 這一配比下的紗罩，發出的光線不再是惱人的綠色，而是更柔和、更明亮的白光，使用壽命也大大延長。

1891年11月4日，成為改變歷史的時刻。 配有這款新型紗罩的汽燈在維也納歌劇院咖啡館外公開亮相，其優異的照明效果立刻引起巨大轟動。這不僅僅是一款新產品的成功，更標志著現代稀土工業的正式誕生。因為汽燈紗罩的巨大需求，直接拉動了對稀土原料（如獨居石）的開采，進而推動了稀土分離、提純等一系列產業鏈的發展。

20 世紀初的家用吊燈與燈頭上的稀土紗罩

在韋爾斯巴赫的白熾汽燈面前，舊的照明方式相形見絀：蠟燭和煤油燈亮度有限，只適合小空間；而亮度尚可的煤氣燈則煙霧繚繞、氣味刺鼻且有損健康。新型稀土汽燈一經推出，便以無味、明亮、安全、便宜的絕對優勢風靡整個歐洲，從街道、工廠到商鋪、家庭，迅速取代了舊式光源。他的工廠在9個月內就售出了9萬盞新型燈罩。即便到了1913年，通用電氣已造出廉價的鎢絲燈泡多年之后，韋爾斯巴赫汽燈的全球年產量仍高達3億盞，其影響力之持久可見一斑。

三、永不熄滅的創新之火：從汽燈、電燈到口袋里的火光

白熾汽燈的巨大成功并未讓韋爾斯巴赫滿足，他“更多光”的追求延伸到了新興的電燈領域。韋爾斯巴赫敏銳地投身于此，在多種金屬中，他選擇了當時被認為是熔點最高的金屬——鋨來制作燈絲。

然而，他犯了一個化學家不該犯的錯誤，他以為鋨是熔點最高的金屬，于是想盡各種辦法， 要利用鋨制造燈絲， 但他忽視了鎢。盡管后來發現鋨的熔點并非最高，且其材質堅硬易碎，加工難度極大，但韋爾斯巴赫再次展現了其發明家的韌性。他利用四氧化鋨易揮發的特性，創新工藝，最終在1893年制成了鋨絲白熾電燈并獲得專利，這比著名的鎢絲燈泡還早了十多年。雖然鋨絲燈存在壽命短的缺陷，韋爾斯巴赫甚至想出了“出租燈泡”而非出售的商業模式來應對，但最終，這項發明未能復制汽燈的商業神話。然而，它深刻體現了韋爾斯巴赫作為行業顛覆者，卻不固步自封、勇于擁抱新技術的積極態度。

他的第三項重大發明，即稀土元素的第二種應用——火石，則讓稀土的光芒走進了每個人的口袋。這項靈感源于他早年跟隨本生學習時的一個發現：在電解還原稀土金屬時，鐵質電極碰撞會產生火花，原因是形成了稀土-鐵合金。多年后，利用生產中的稀土廢料，他于1904年獲得“自燃金屬合金”專利，并于1908年實現工業化生產，將800千克混合稀土加工成400萬顆火石。這種利用鈰、鑭等稀土金屬低著火點特性制成的火石，成為打火機的核心部件，奠定了便攜式點火技術的基礎，直到被壓電陶瓷逐漸取代。

火石打火機如今見不到了，但韋爾斯巴赫發明的火石仍在應用， 堪稱野營利器的打火棒就是用混合稀土合金制成的。

韋爾斯巴赫以完全不同的方式塑造了稀土化學的歷史。

（本文摘自《從此世間有稀土》，該書2025年10月由湖南科學技術出版社·原力出版，作者羊頓主要從事通俗科學讀物，及非虛構文本的創作與出版工作，澎湃商學院獲授權轉載）

羊頓