瑞典东南海岸外，大约24000个大小岛屿组成了斯德哥尔摩群岛，雷萨罗岛（Resarö）是其中之一。从斯德哥尔摩城区往东北方向望去，雷萨罗岛就在十几公里外，它那3平方公里多一点的面积，在整个群岛中根本排不上号，然而，这个小岛上有个叫伊特比（Ytterby）的地方，在化学史上却是声名显赫。
 

为此地引来关注的不是如今遍布高档别墅的“伊特比村”，而是小岛东南角上，掩映在山林之中、已经废弃近100年的“伊特比矿”。
 

美国有个化学专业机构，叫材料信息学会（ASM International），是世界上规模最大的材料工程师和科学家协会。从1972年开始，他们每年都会在美国或世界范围内选取个别地点作为历史地标，标准是此地曾经见证过材料方面的重大技术进展。1989年，伊特比矿入选，学会在矿场入口处立了一块铭牌，上面的几行英文翻译过来就是：
 

材料信息学会指定伊特比矿为历史地标

从这里开采的黑色加多林石中，曾经分离出钇、铽、铒、镱等四种新元素，

并以伊特比命名。

如果从开始采集金或铜这样的天然单质算起，人类发现、寻找化学元素的历史大概已有1万年。在如此长的时间里，究竟发现了多少种元素？答案是，118种――包括20多种人工合成元素。这中间，稀土元素只有十几种，而单单借用“伊特比”这个地名作为元素名称的就有4种。

更使很多人视为奇迹的是，小小的伊特比矿场，堪称稀土元素发现的风起之地，直接或间接从这里发现的稀土元素接近10种。而最早引起旋风的，就是伊特比矿场的特产、ASM铭牌中所谓的“加多林石”。

故事要从1787年讲起。

此时正处于近代化学奠基的前夜，距离法国化学家安托万·洛朗·拉瓦锡（Antoine-Laurent de Lavoisier，1743―1794）出版里程碑式的著作《化学基础论》只差两年的时间。

没人知道伊特比矿场究竟始于何时。此地原本荒无人烟，正是由于开采石头才聚起一些人来。最晚到17世纪就已经有人在此开采石英石，供应给周边的玻璃厂和炼铁厂。即便是在雷萨罗岛上，这里也得算偏僻之地，大概就因为这个，伊特比才得名“外村”――在瑞典语中，Ytterby一词由ytter（外部）和by（村庄）组合而成。

矿场的归属权几经流转，到了我们关注的1787年，主人即将变更为瑞典罗斯特兰德（Rörstrand）陶瓷。罗斯特兰德创立于1726年，是欧洲第二古老的陶瓷品牌，只比德国的梅森（Meissen）陶瓷晚十几年。18世纪初，德国的一个炼金术士发现了借助长石和石英石烧制瓷器的方法，仿制出一种质地细密、品质堪比进口中国瓷器的新陶瓷，梅森陶瓷随即成立。

罗斯特兰德陶瓷厂是在德国人指导下开设的，算是欧洲陶瓷技术扩散的结果。他们发明的火瓷（flintware）受到市场欢迎，需要大量石材作为原料，罗斯特兰德干脆在1790年收购了伊特比矿场。
 

自打被归于罗斯特兰德陶瓷名下，除了石英石，伊特比矿场也开始开采长石，直至20世纪30年代矿场关闭。整个斯德哥尔摩群岛矿山众多，但伊特比出产的石英石和长石与别处不同，不仅含铁量较低，可以用来烧制上好的白色瓷器，而且因为晶体特别粗糙，分离这两种石头要比别的地方容易得多。

不过，和稀土扯上关系的，并非伊特比矿的这两种主打产品。

伊特比所在雷萨罗岛的南面，三五个小岛之外，就是瓦克斯霍尔姆市城区。瓦克斯霍尔姆号称“群岛之都”，雷萨罗岛自然也归它管辖。瓦市驻有瑞典斯维亚火炮团，稀土元素发现史上第一个关键人物就在此服役。我们要说的是火炮团炮兵中尉，卡尔·阿克塞尔·阿雷纽斯（Carl Axel Arrhenius，1757―1824）。

阿雷纽斯出生在斯德哥尔摩，年轻的时候就参了军。日常操练之外，他对技术问题很有兴趣，于是上级选派他到瑞典皇家铸币厂研习火药的特性。

铸币厂这个地方，从名字上看似乎和火药没什么关联，不过，这里拥有当时全瑞典最好的化学家和矿物学家，而火药的改进肯定要用到化学和矿物知识。阿雷纽斯在铸币厂的实验室里认真研究起火药来，结果激起了对化学和矿物的兴趣，后来慢慢成为一名业余地质学家和化学家。

1787年前后，阿雷纽斯曾在巴黎停留，从此成为拉瓦锡燃烧氧化新学说的拥护者，并积极在瑞典宣讲。在拉瓦锡之前，化学家普遍认为，物质之所以能燃烧，是因为其中含有一种叫燃素的东西，把燃烧视为一种释放燃素的分解过程。而拉瓦锡的观点恰恰相反，他认为燃烧是可燃物质和氧气结合的反应。阿雷纽斯能迅速接受拉瓦锡的理论，在那个年代的瑞典是相当先进的。

在皇家铸币厂，阿雷纽斯结识了不少学界人物，于我们要讲的故事而言，最重要的是本特·莱茵霍尔德·盖伊尔（Bengt Reinhold  Geijer，1758―1815）。
 

盖伊尔比阿雷纽斯还小一岁，但学问上要强出许多。盖伊尔的家境富裕，罗斯特兰德陶瓷就是他家的产业。1776年，他进入瑞典最古老的大学――乌普萨拉大学学习，本来只是想为日后进入政府部门混个文凭，但偶然听了一位化学教授的演讲后，他立即改学化学和矿物学，真正做起了学问。

在阿雷纽斯到铸币厂进修之前，盖伊尔已经发表过多篇关于“火空气”（其实就是氧气）的文章。学术研究没有耽误他的从政之路，他已经开始担任瑞典中央政府的矿物督察员，职责是鉴定矿物成分，从而确认是否值得开采；也没有耽误他参与家族生意，4年之后的1791年，他将正式接手罗斯特兰德陶瓷厂。

就是在这样的背景下，阿雷纽斯接受盖伊尔等铸币厂专家的安排，到伊特比矿场实习。对于这次实习的目的，一说是想让阿雷纽斯观摩如何鉴别长石和石英石，一说是调查在雷萨罗岛构筑防御工事的可能性。两相对比，后面这种说法似乎更合情理，毕竟这里离斯德哥尔摩很近，确实有防御上的需要。况且，矿场的两种开采目标外观区别明显，如果仅仅是为学习鉴别这两种石头，对阿雷纽斯来说有点过于轻松了。无论出于什么原因，确凿的事实是，1787年，斯维亚火炮团中尉阿雷纽斯来到了伊特比矿场。

可能是出于对矿物学的敏感，他的注意力很快就被开采目标之外、废置一旁的伴生矿石吸引住了。那是一种带有玻璃光泽的黑色矿石（图1.1.1，见附录1），外观明显与矿场的开采目标不同。他上手掂了掂，感觉比一般矿石沉得多，猜测这可能是一种新矿石，就把石头带了回去。

绵延160年的稀土元素发现史，就此肇始。

地处北欧斯堪的纳维亚半岛的挪威和瑞典稀土资源丰富，伊特比矿所在的岩层在形成时又恰好经历了特殊的冷却过程，这才让阿雷纽斯发现的这种黑石得以分布在长石与石英混合矿石的外层。这种黑色的矿石相当稀少，以至于在首次发现100年后，其仍然主要出产在伊特比，以及挪威的一个地方。回想当年，若非阿雷纽斯赶上了天时和地利之便，还真不容易发现这种黑石。

可惜，阿雷纽斯自己没有能力分析这种黑石的成分，即便有能力，他也没有时间。

在发现这种石头的第二年，阿雷纽斯参加了瑞典对俄国的战争。因战功卓著，他于1801年晋升为上校，后来更是成为整个瑞典军队火药生产和检验的负责人。他时常抱怨自己不得不将时间花费在“实用的具体工作”上，而无暇研究心爱的化学。1817年，时年60岁的阿雷纽斯成为瑞典皇家科学院院士。与别人的晚年消遣不同，他坚持到大学旁听化学家的课程――哪怕台上的教授比自己年轻得多。1824年，阿雷纽斯去世，从弥留之际断断续续的乱语能听出来，他最后的心智也用在了化学上。

阿雷纽斯没有的条件，别人有。最早将这一发现在学术界公开的是盖伊尔，他的论文在1788年发表。考虑到石头的来源，以及他和阿雷纽斯的关系，关于这种石头的首篇论文由他来写也算天命。

盖伊尔的论文很短，总共不足一页。200年后的1987年，第二届国际镧系与锕系会议在葡萄牙里斯本召开，为纪念阿雷纽斯的发现，会议同期出版的摘要和日程手册就选用了盖伊尔的这篇论文作为封面。一张封面就可以全文引用，足见其篇幅之短。

盖伊尔的论文首先介绍了新矿石的物理性质，沥青般的黑色、高达4.2的比重，等等。这种矿石的比重，现代数据是4.5左右，换句话说，它的密度是水的4.5倍，而一般的石灰石、大理石，比重连3.0都不到，除非是铁矿石，比重可以达到5.0。盖伊尔列出了煅烧等初步化学检验的结果，唯一确定的结论是矿石中含有铁。基于矿石的密度，他还推测其中可能含有钨。

含铁的结论正确，含钨的推测是错误的。盖伊尔之所以会有这种推测，主要原因可能在于几年前的一次重大发现。
 

1781年，卡尔·威尔海姆·舍勒（Carl Wilhelm Scheele，1742―1786）从一种新矿石中发现了钨元素。舍勒是瑞典史上最伟大的实验化学家，他最著名的成就是独立发现了氧气，那是在发现钨元素之前四五年，甚至更早的时候完成的。

舍勒研究的新矿石后来被称为“舍勒石”（Scheelite，中文名为白钨矿），取自舍勒的姓，其主要成分是钨酸钙，最突出的特征就是密度大。盖伊尔了解这些情况，所以才会猜测手上的黑石可能也含有钨元素。其实，阿雷纽斯发现的黑石密度并没有白钨矿那么高，白钨矿的比重可以达到6.0。

就这样，盖伊尔的家族矿场及其本人为早期稀土研究拿出一块黑色的石头和一篇论文，阿雷纽斯则贡献了最初的发现和一个名字――因为矿石产在伊特比，他把这种石头命名为“伊特比石”（Ytterbite）。

盖伊尔家族开创的陶瓷品牌至今还在经营，阿雷纽斯给这种石头起的名字却没有沿用太久。 

本文选自《从此世间有稀土》，作者羊顿，原小标题为《一块石头》，赛先生获授权转载。