Chương 13 Những nguyên tố được dùng làm tiền tệ

Lịch sử bảng tuần hoàn không chỉ gắn liền với chính trị mà còn gắn bó lâu dài hơn và chặt chẽ hơn với tiền tệ. Ta không thể kể chuyện về lịch sử các nguyên tố kim loại mà không nhắc tới lịch sử tiền tệ; đồng nghĩa với việc các kim loại này đã có lịch sử bị làm giả. Trải qua nhiều thế kỷ, gia súc, gia vị, răng cá heo, muối, hạt ca cao, thuốc lá, chân bọ cánh cứng và hoa tulip từng được coi là tiền tệ; nhưng không loại nào có thể làm giả y như thật. Kim loại thì dễ dàng hơn. Đặc biệt, các kim loại chuyển tiếp có tính chất hóa học và khối lượng riêng rất giống nhau (do cấu hình electron tương tự nhau), có thể hòa trộn và thay thế nhau trong các hợp kim. Các tổ hợp khác nhau của kim loại quý và “ít quý” đã đánh lừa con người hàng thiên niên kỷ.

Khoảng năm 700 TCN, vương tử Midas đã kế thừa vương quốc Phrygia (Thổ Nhĩ Kỳ ngày nay). Theo những truyền thuyết khác nhau (có thể nhắc đến hai nhà vua cùng tên là Midas), cuộc đời ông đã trải qua nhiều biến cố. Thần âm nhạc Apollo hay đố kỵ đã yêu cầu Midas làm trọng tài cho một cuộc thách đấu giữa mình và một nhóm nhạc công chơi đàn lia cự phách thời đó. Sau cùng, đôi tai của Midas bị Apollo tức tối biến thành tai lừa chỉ vì ông đánh giá họ cao hơn Apollo (thẩm âm đã kém thì không cần tai người). Midas cũng có một vườn hoa hồng đẹp nhất thời cổ đại. Về mặt khoa học, Midas có công phát hiện ra thiếc (điều này không đúng dù nó được khai thác ở vương quốc của ông); “chì đen” (than chì) và “chì trắng” (thuốc nhuộm chì tuyệt đẹp nhưng kịch độc). Tất nhiên, ngày nay sẽ chẳng ai nhớ đến Midas nếu không nhờ huyền thoại về “bàn tay vàng” của ông. Ông được ban cho điều này nhờ chăm sóc cho Silenus, thần dê đã say đến bất tỉnh nhân sự trong vườn hồng của mình một đêm nọ. Cảm phục sự hiếu khách của quốc vương, Silenus đã ban cho Midas một phần thưởng. Midas muốn bất cứ điều gì mình chạm vào đều biến thành vàng. Ông sớm phải trả giá bằng chính con gái mình khi ôm cô, và suýt chút nữa đã chết đói do thức ăn đều biến thành vàng khi chạm vào môi.

Những câu chuyện kể trên rõ ràng chỉ là truyền thuyết, nhưng vị thế huyền thoại của Midas lại là thật và có bằng chứng ủng hộ nó. Câu chuyện bắt đầu vào Thời kỳ Đồ đồng (khoảng năm 3000 TCN) tại vương quốc của Midas. Đúc đồng điếu (một hợp kim thiếc-đồng) là một kỹ nghệ cao cấp thời đó và đã thâm nhập hầu hết các vương quốc ở thời Midas, dù hợp kim này vẫn còn đắt đỏ. Bộ xương thường được cho là Midas (sau đó được chứng minh là của cha ông, Gordias) đã được tìm thấy trong ngôi mộ ở Phrygia cùng nhiều vạc và bát bằng đồng điếu chạm trổ; bộ xương hầu như trần trụi này cũng đeo đai đồng điếu. Nhưng cần làm rõ rằng “đồng điếu” không phải là một chất cụ thể giống như nước (luôn gồm hai nguyên tử hydro kết hợp với một oxy). Một số hợp kim với tỷ lệ kim loại khác nhau cũng vẫn gọi là đồng điếu; và các hợp kim đồng điếu cổ đại cũng khác nhau về màu sắc tùy thuộc tỷ lệ của thiếc, đồng và các nguyên tố khác ở nơi khai thác.

Một đặc điểm độc đáo của các vỉa quặng kim loại gần Phrygia là sự phong phú của quặng chứa kẽm. Quặng kẽm và quặng thiếc hay bị lẫn trong tự nhiên, và chúng thường dễ bị nhầm với nhau. Điều thú vị là hợp kim của đồng và kẽm không phải là đồng điếu mà là đồng thau. Và chẳng ai ngờ rằng những xưởng đúc đồng thau đầu tiên trên thế giới lại xuất hiện ở Tiểu Á, nơi vua Midas từng cai trị.

Bạn nhận ra điều gì chưa? Hãy thử lấy vật bằng đồng điếu và vật bằng đồng thau để kiểm tra xem. Đồng điếu sáng bóng và ngả màu đồng rõ rệt (đã thấy thì rất khó lẫn lộn). Ánh kim của đồng thau lôi cuốn hơn, tinh tế hơn, dễ lẫn lộn với ánh... vàng hơn. Vậy thì huyền thoại “bàn tay vàng” của vua Midas có lẽ đơn giản chỉ là đất Tiểu Á nhà ông có lẫn quặng kẽm.

Để kiểm tra giả thuyết, một giáo sư luyện kim tại Đại học Ankara ở Thổ Nhĩ Kỳ và một số nhà sử học đã xây dựng một lò nung sơ khai của thời Midas vào năm 2007. Họ cho quặng khai thác ở chính nơi này vào lò, nấu chảy chúng, đổ khuôn và để nguội. Thật tuyệt vời, nó nguội đi và trở thành một “thỏi vàng” lạ thường. Tất nhiên ta chẳng biết liệu những người ở thời Midas có cho rằng những chiếc bát, pho tượng và những chiếc dây lưng quý giá của vị vua này làm bằng vàng hay không. Nhưng họ không nhất thiết là những người thêu dệt thần thoại về ông. Có lẽ chính những người Hy Lạp (sau này đã xâm lược Tiểu Á chỉ vì bị “đồng điếu” xứ Phrygia sáng hơn loại đồng của họ rất nhiều mê hoặc) đã sáng tác ra câu chuyện này. Vật đổi sao dời, những câu chuyện đã bị tam sao thất bản sau hàng trăm năm, đến mức “vàng lẫn vào thau” và kỹ thuật luyện kim của một anh hùng dân tộc bị nhầm thành sức mạnh siêu nhiên biến mọi vật biến thành vàng chỉ bằng một cái chạm tay. Và sau đó, nhà thơ Ovid chỉ cần phóng tác đôi chút là có ngay một truyền thuyết với nguồn gốc vô cùng hợp lý để đưa vào tác phẩm Metamorphoses (Biến hình ký).

Trong kho tàng văn hóa nhân loại, có một câu chuyện khác đã bám rễ còn lâu hơn cả Midas: truyền thuyết El Dorado – thành phố vàng giàu có không tưởng, theo như những nhà thám hiểm miền đất lạ kể lại. Trong thời hiện đại và (hơi) thực tế hơn, giấc mơ này thường có dạng những cơn cuồng vàng. Bất cứ ai từng chú tâm láng máng nghe giảng trong giờ lịch sử đều biết rằng cơn cuồng vàng luôn đi kèm với nguy hiểm: gấu rừng và chấy rận, sập hầm mỏ cùng hàng cơ man những cô gái bị đem ra mua bán và bài bạc. Và cơ hội đổi đời sau một đêm gần như là bằng không. Tuy nhiên, hầu như ai có chút mộng tưởng cũng mơ có ngày vứt bỏ mọi thứ trong cuộc đời nhàm chán để lên đường truy tìm những khối vàng tinh khiết. Máu phiêu lưu cùng khát khao làm giàu đã ăn sâu vào bản chất con người. Điều này được minh chứng bởi vô số những cơn cuồng vàng trong lịch sử.

Vì không muốn chia tay kho báu của mình dễ dàng như vậy nên Mẹ thiên nhiên đã “sinh” ra pyrit sắt (FeS 2 ) để cản trở các nhà thám hiểm nghiệp dư. Khốn một nỗi, quặng pyrit sắt phát ra ánh kim còn rực rỡ hơn cả vàng thật, như trong tưởng tượng hay hoạt hình ta vẫn xem. Và không ít “tay mơ” cùng những người bị lòng tham che mắt đã bị lừa trong cơn cuồng vàng công cốc. Nhưng có lẽ cơn cuồng vàng vào năm 1896 ở vùng đất khai hoang hẻo lánh của Úc mới là khó hiểu nhất lịch sử. Nếu pyrit sắt là vàng giả, thì cơn cuồng gây ra bởi “vàng giả của giả” đã khiến những người tìm vàng cuống cuồng đạp đổ ống khói nhà mình để gạn đãi từ đống đổ nát. Đây có lẽ là cơn cuồng vàng đầu tiên trong lịch sử.

Vào năm 1893, cách nhà 32 km, ba người đàn ông Ireland – bao gồm Patrick (Paddy) Hannan – đang băng qua vùng hẻo lánh thì một trong những con ngựa của họ bị vỡ móng. Đây hẳn là sự cố may mắn nhất lịch sử. Trong vài ngày, họ chỉ cần đi bộ (và không hề đào bới chút gì) là đã thu được gần 4 kg vàng khối. Thật thà đến ngờ nghệch, bộ ba đã nộp đơn đăng ký số vàng với các quan chức ở đó và tin tức nhanh chóng lan đi. Chỉ trong một tuần, hàng trăm người tìm vàng đã đổ xô tới Mỏ Hannan (ngày nay là thành phố Kalgoorlie-Boulder, miền tây nước Úc – BTV) để thử vận may.

Theo một cách nào đó, khu vực này khá dễ khai thác. Trong những tháng đầu tiên ngoài hoang mạc, vàng còn nhiều hơn cả nước. Nghe có vẻ là hay nhưng thực tế thì không. Bạn không thể uống vàng để sống. Bên cạnh đó, khi dân tình kéo đến ngày một đông thì họ phải cạnh tranh nơi khai thác; giá vật tư cũng leo thang nhanh hơn. Người ta bắt đầu phải đào tìm vàng. Một số người nhận ra xây dựng thị trấn cho những người tới tìm vàng còn dễ hốt bạc hơn. Các nhà ủ bia và nhà thổ mọc lên ở Mỏ Hannan, kèm theo đó là hàng loạt nhà cửa và đường sá. Đám thợ xây “nhào nặn” gạch, vữa và xi măng từ đống đất đá đổ ra sau quá trình khai mỏ. Hội thợ mỏ liên tục đào bới, còn đám đá vụn thì cũng liên tục có được những “công ăn việc làm” tốt nhất.

Hoặc họ cho là vậy. Vàng là một kim loại “cao ngạo”. Nó sẽ không tồn tại ở dạng khoáng sản và quặng bởi không liên kết với các nguyên tố khác. Các vảy vàng và khối vàng thường tồn tại ở dạng nguyên chất, bên cạnh vài hợp kim lạ. Telu (có liên hệ với truyền thuyết về ma cà rồng – được phân lập lần đầu tiên ở Transylvania năm 1782) là nguyên tố duy nhất liên kết với vàng. Nó kết hợp với vàng để tạo ra một số khoáng chất có tên gọi khá ghê răng và công thức hóa học cũng không kém phần khó nhằn: krennerit, petzit, sylvanit và calaverit. Thay vì tỷ lệ đẹp như H 2 O và CO 2 , krennerit có công thức hóa học là (Au 0,8 , Ag 0,2 )Te 2 . Những hợp kim của telu này có màu sắc khác nhau, trong đó calaverit có ánh vàng.

Trên thực tế, ánh sáng của nó giống của đồng thau hoặc pyrit sắt hơn là màu vàng kim, nhưng vẫn đủ giống để lừa bạn nếu đã dãi nắng cả ngày. Hãy tưởng tượng những chàng trai 18 tuổi bẩn thỉu chở các thỏi calaverit đến cho người thẩm định trong Mỏ Hannan chỉ để nghe họ bác bỏ chúng như một thứ vô dụng, được các nhà khoáng vật học gọi là “bagoshite” 1 . Cũng cần nhớ rằng một số hợp chất của telu (không phải calaverit) có mùi hăng như tỏi nhưng đậm hơn hàng ngàn lần, một thứ mùi rất khó loại bỏ. Tốt hơn là bán và chôn xuống đường ngay trước khi nó ám mùi vào người, rồi quay lại mà đào vàng thật.

1 . Nghĩa là “Đồng phân hôi”, chơi chữ theo hậu tố “-it” của các hợp kim. (BTV)

Dòng người vẫn lũ lượt đổ về Mỏ Hannan, còn thức ăn và nước uống lại chẳng rẻ đi chút nào. Có lúc khan hiếm nguồn cung vật tư căng thẳng tới mức châm ngòi cho một cuộc bạo loạn toàn diện. Đúng vào giây phút tuyệt vọng, những tin đồn về đống đá màu vàng chứa telu mà họ vẫn đào lên đổ đi lại lan ra. Sau nhiều năm nghiên cứu calaverit, các nhà khoáng vật học đã hiểu rõ những thuộc tính của nó – dù thợ khai mỏ trực tiếp đào lên không hề biết. Đầu tiên, nó bị phân hủy ở nhiệt độ thấp, khiến việc tách vàng ra dễ dàng hơn. Calaverit lần đầu tiên được tìm thấy ở Colorado vào những năm 1860.* Các nhà sử học cho rằng có vẻ những người cắm trại đã nhận ra các tảng đá mà họ dùng để quây quanh bếp lửa đang rỉ ra vàng. Chẳng mấy chốc, những câu chuyện như thế đã xuất hiện quanh Mỏ Hannan.

Vào ngày 29 tháng 5 năm 1896, mọi thứ bị phá tan tành. Mỗi tấn đá calaverit được dùng để xây dựng ở Mỏ Hannan chứa tới 14 kg vàng, và những người đào vàng lập tức tách hết đá này lấy từng gram vàng. Mọi người tấn công đống phế liệu, tranh giành các tảng đá bỏ đi. Họ tiến vào thị trấn sau khi đã nhặt hết. Những ổ gà từng được lát gạch lại thành ổ gà; vỉa hè cũng chịu chung số phận. Ống khói và lò sưởi của những ngôi nhà mới được xây lên bằng gạch làm từ hợp chất telu-vàng bị chính người tạo ra chúng đập tan một cách không thương tiếc.

Trong những thập kỷ sau đó, khu vực quanh Mỏ Hannan (Kalgoorlie sau này) nhanh chóng trở thành nơi sản xuất vàng lớn nhất thế giới. Họ gọi nó là Golden Mile (Dặm vàng), khoe rằng các kỹ sư của mình đã vượt xa phần còn lại của thế giới trong việc tách vàng từ quặng. Sau cơn cuồng “vàng giả của giả” nọ, dường như các thế hệ sau đã học được một điều: không nên tùy tiện “phi gạch ném đá”.

Kẽm của Midas và telu của Kalgoorlie chỉ là hai trường hợp vô tình lường gạt hiếm thấy trong lịch sử tiền tệ, trong hàng ngàn năm có chủ trương đường lối của giới làm giả. Một thế kỷ sau thời Midas, đồng tiền thật đầu tiên làm bằng electrum – hợp kim tự nhiên của vàng và bạc – đã xuất hiện ở vương quốc Lydia tại vùng Tiểu Á. Ngay sau đó, vua Croesus của vương quốc Lydia (một vị vua cổ đại giàu có tột bậc khác) đã tìm ra cách tách electrum thành các đồng tiền bạc và vàng, đặt nền móng cho một hệ thống tiền tệ thực sự. Không lâu sau phát kiến của Croesus, vào năm 540 TCN, vua Polycrates của đảo Samos thuộc Hy Lạp đã mua chuộc kẻ thù ở Sparta bằng những thỏi chì mạ vàng. Kể từ đó, những kẻ làm giả đã dùng các nguyên tố như chì, đồng, thiếc và sắt để đỡ phải dùng tới nhiều kim loại quý làm tiền thật, như cách những người chủ quán bar pha nước vào bia.

Ngày nay làm tiền giả bị kết tội lừa đảo; nhưng xuyên suốt lịch sử, các đồng tiền làm bằng kim loại quý liên quan mật thiết tới kinh tế của một vương quốc đến nỗi giới vua chúa khép việc đúc tiền giả vào tội phản quốc. Những người bị kết án phản quốc sẽ bị treo cổ hoặc còn đáng sợ hơn. Việc làm tiền giả luôn có sức hấp dẫn không thể cưỡng lại với những người không hiểu về chi phí cơ hội: thà làm ăn chân chất để kiếm tiền tiêu đời đời, còn hơn dày công “làm ra tiền” để mà sớm “hết đời”. Tuy nhiên, cần đến một số bộ óc thông minh mới ngăn chặn được giới tội phạm và thiết kế ra những loại tiền tệ hầu như không thể làm giả.

Rất lâu sau khi nổi danh nhờ phát minh ra phép vi-tích phân và Định luật Vạn vật Hấp dẫn, Isaac Newton đã trở thành Sở trưởng Sở đúc tiền Hoàng gia Anh trong vài năm cuối của thế kỷ 17. Bấy giờ Newton đã vào ngũ tuần và ông chỉ muốn làm công cao ăn lương dày. Nhưng ông cũng chẳng ăn không ngồi rồi. Làm giả tiền xu – đặc biệt là cạo các cạnh của tiền xu để “cắt xén” và đúc lại các đồng xu mới từ vụn kim loại ấy – có đầy rẫy ở các khu phức tạp của London. Newton vĩ đại lúc này vật lộn với các gián điệp, đám hạ lưu, kẻ say rượu và giới trộm cắp. Là một con chiên ngoan đạo, Newton đã phớt lờ những lời cầu khẩn và thẳng tay truy tố những kẻ phạm tội với cơn phẫn nộ của Chúa trong Cựu Ước. Ông còn đem kẻ đúc tiền giả láu cá William Chaloner – kẻ đã cáo buộc ông gian lận tại xưởng đúc tiền suốt nhiều năm – đi treo cổ và mổ bụng thị chúng.

Việc làm tiền xu giả là vấn đề nổi cộm trong nhiệm kỳ của Newton, nhưng không lâu sau khi ông từ chức, hệ thống tài chính thế giới lại phải đối mặt với những mối đe dọa mới từ tiền giấy giả. Hoàng đế triều Nguyên Hốt Tất Liệt đã ban hành tiền giấy ở Trung Quốc vào thế kỷ 13. Tuy lan truyền nhanh chóng ở châu Á (phần vì Hốt Tất Liệt đã xử tử bất cứ ai từ chối sử dụng loại tiền này), nó lại chỉ xuất hiện gián đoạn ở châu Âu. Nhưng khi Ngân hàng Anh bắt đầu phát hành tiền giấy vào năm 1694, những lợi thế của nó đã bộc lộ rõ rệt. Quặng dùng để đúc tiền rất đắt, của cải lại dựa trên sản lượng quặng phân bố không đồng đều. Đồng tiền thì cồng kềnh. Tiền xu cũng dễ làm giả hơn tiền giấy, vì kiến thức về gia công kim loại đã phổ biến rộng rãi trong nhiều thế kỷ qua. (Ngày nay, tình hình hoàn toàn ngược lại. Bất kỳ ai có máy in laser đều có thể dễ dàng làm ra một tờ 20 đô la Mỹ giả y như thật. Bạn có quen ai biết đúc tiền xu giả coi được không? Hơn nữa, việc đó có bõ công không?)

Nếu tính chất hóa học của các đồng tiền xu kim loại từng tạo điều kiện cho bọn lừa đảo; thì trong thời đại tiền giấy, tính chất hóa học độc đáo của những kim loại như europi lại giúp chính phủ ngăn chặn sự lừa đảo. Tất cả bắt nguồn từ tính chất hóa học của europi, đặc biệt là sự chuyển động của các electron trong nguyên tử nguyên tố này. Chúng ta chỉ mới thảo luận về liên kết hóa học hình thành do sự chuyển động của các electron giữa những nguyên tử. Nhưng các electron cũng liên tục quay quanh hạt nhân và thường được so sánh với chuyển động của các hành tinh quanh Mặt Trời. Mặc dù là một hình ảnh rất dễ liên tưởng, nhưng nó có lỗ hổng nếu ta hiểu theo nghĩa đen. Về mặt lý thuyết, Trái Đất có thể quay quanh Mặt Trời theo nhiều quỹ đạo khác nhau, nhưng các electron lại không đi quanh hạt nhân theo cách đó mà chỉ có thể di chuyển qua lại giữa các mức năng lượng (hay trạng thái dừng). Vì giữa các giá trị của năng lượng như 1 J và 2 J (hoặc 2 J và 3 J…) không tồn tại trạng thái dừng nào cả nên đường đi của electron bị hạn chế rất nhiều: chúng chỉ quay quanh hạt nhân ở một khoảng cách nhất định và quỹ đạo sẽ thể hiện thành các hình dạng kỳ lạ. Cũng không giống một hành tinh, electron có thể nhảy từ trạng thái dừng có mức năng lượng thấp hiện tại sang mức năng lượng cao hơn dưới tác động của nhiệt hoặc ánh sáng. Electron không thể ở trạng thái năng lượng cao trong thời gian dài nên nó sẽ sớm về chỗ. Nhưng đây không phải là một chuyển động qua lại đơn giản, bởi electron phải giải phóng năng lượng bằng cách phát ra ánh sáng nếu muốn trở về chốn cũ.

Màu sắc của ánh sáng phát ra phụ thuộc vào độ chênh lệch giữa hai mức năng lượng bắt đầu và kết thúc. Sự qua lại giữa các mức gần nhau (như mức 2 và mức 1) giải phóng ánh sáng đỏ năng lượng thấp; sự qua lại giữa các mức cách nhau xa hơn (như mức 5 và mức 2) phát ra ánh sáng tím năng lượng cao. Do các mức năng lượng mà electron có thể qua lại được đánh dấu bằng các trạng thái dừng với số nguyên, nên ánh sáng phát ra cũng bị hạn chế. Ánh sáng phát ra từ các electron trong nguyên tử không liên tục như ánh sáng trắng của bóng đèn. Thay vào đó, chúng phát ra ánh sáng có màu sắc rất đặc trưng và tinh khiết. Các electron của mỗi nguyên tố tồn tại ở các mức năng lượng khác nhau, nên chúng giải phóng các dải màu đặc trưng: chính là các dải màu mà Robert Bunsen quan sát được với đèn đốt và máy quang phổ của mình. Việc nhận ra rằng các electron chỉ nhảy lên các trạng thái dừng được đánh dấu bằng số nguyên (không nhảy từ các trạng thái dừng được đánh dấu bằng phân số) sau này đã trở thành một kiến thức mấu chốt của cơ học lượng tử. Mọi thứ lập dị mà bạn từng nghe về cơ học lượng tử đều xuất phát trực tiếp hoặc gián tiếp từ những bước nhảy không liên tục này.

Nguyên tử europi có thể phát ra ánh sáng như mô tả ở trên, dù không tốt lắm. Nó và các anh em trong họ lantan không hấp thụ ánh sáng hoặc nhiệt hiệu quả (cũng là lý do khiến các nhà hóa học khó nhận diện chúng). Nhưng ánh sáng là một loại “tiền tệ quốc tế” được “giao dịch” rộng rãi trong thế giới nguyên tử; và các nguyên tố họ lantan có thể phát ra ánh sáng theo cách khác với sự hấp thụ đơn giản. Đó chính là hiện tượng “huỳnh quang”* mà hầu hết mọi người đều quen thuộc ở dạng chiếu đèn cực tím và tranh ảo giác. Khi electron qua lại giữa các mức năng lượng, nó sẽ phát ra ánh sáng bình thường. Tuy nhiên, khi toàn bộ phân tử hấp thụ ánh sáng thì sẽ xảy ra hiện tượng huỳnh quang. Electron chỉ phát xạ chính xác ánh sáng mà nó hấp thụ (nhận ánh sáng vàng thì sẽ phát ánh sáng vàng); nhưng các phân tử huỳnh quang hấp thụ ánh sáng năng lượng cao (tia cực tím) rồi phát ra ánh sáng khả kiến có năng lượng thấp hơn. Tùy thuộc vào phân tử liên kết với nó, europi có thể phát ra ánh sáng đỏ, lục hoặc lam.

Tính linh hoạt đó khiến europi trở thành nỗi khiếp đảm của những kẻ làm tiền giả, một công cụ chống tiền giả tuyệt vời. Trên thực tế, Liên minh châu Âu (EU) sử dụng europi để làm mực in tiền giấy của họ. Để chuẩn bị mực, các nhà hóa học của Ngân hàng Trung ương châu Âu đã tẩm ion europi vào một đầu của các phân tử thuốc nhuộm huỳnh quang. (Không ai biết đó là loại thuốc nhuộm nào vì EU đã ra luật cấm tìm hiểu về nó. Các nhà hóa học tuân thủ luật pháp chỉ có thể đoán mà thôi.) Mặc dù không biết tên nhưng họ vẫn biết thuốc nhuộm europi bao gồm hai phần. Đầu tiên là phần thu (ăng- ten) chiếm phần lớn phân tử. Ăng-ten này hấp thụ năng lượng của ánh sáng tới mà europi không thể hấp thụ; biến thành cơ năng mà europi có thể hấp thụ và truyền xuống đầu mút của phân tử. Ở đó, các electron của europi bị kích thích và nhảy lên mức năng lượng cao hơn. Nhưng ngay trước khi các electron rời khỏi rồi về chỗ và phát quang, một phần cơ năng (được chuyển hóa từ năng lượng của ánh sáng tới) đã “dội ngược” vào ăng-ten. Phần ăng-ten của phân tử phân tán năng lượng và làm tiêu tan nó (hiện tượng này không xảy ra nếu các nguyên tử europi đứng riêng lẻ. Do đó, khi các electron của europi trở về chỗ cũ, chúng phát ra ánh sáng có năng lượng thấp hơn.

Vậy tại sao sự thất thoát đó hữu ích? Thuốc nhuộm huỳnh quang được tổng hợp sao cho europi không bị ánh sáng khả kiến kích thích, khiến kẻ làm tiền giả đinh ninh rằng hắn có một tờ tiền giả hoàn hảo. Tuy nhiên, khi chiếu tia laser đặc biệt vào một tờ euro thật, tia laser sẽ kích thích mực in vô hình. Tờ tiền sẽ tối đi, nhưng các sợi nhỏ được tẩm mực in có europi sẽ nổi bật trên nền giấy như những chòm sao sặc sỡ. Chân dung phác chì của Europa trên tờ tiền sẽ phát ra ánh sáng màu xanh lá cây tựa như những gì người ngoài hành tinh sẽ thấy. Vòng sao châu Âu sẽ phát ra màu vàng hoặc đỏ; các tượng đài, chữ ký và dấu hiệu ẩn sẽ phát ra màu xanh thủy tinh. Lực lượng chức năng dễ dàng truy ra kẻ in tiền giả từ những tờ tiền không có đủ tất cả các dấu hiệu này.

Thực ra có hai từ “euro” trên mỗi tờ tiền. Từ đầu tiên ai cũng có thể thấy, còn từ thứ hai được in đè lên từ đầu tiên – một mã lồng. Hiệu ứng này cực khó giả mạo nếu không được đào tạo chuyên nghiệp. Thuốc nhuộm europi cùng các tính năng bảo mật khác giúp euro trở thành đồng tiền tinh vi nhất từng được phát minh. Đồng euro giấy chắc chắn vẫn có khả năng bị làm giả; điều này là không thể tránh khỏi một khi người ta vẫn thích tiêu tiền mặt. Nhưng europi vẫn là một trong số các kim loại quý nhất của bảng tuần hoàn trong công cuộc chống lại việc làm giả.

Bất chấp việc làm giả, nhiều nguyên tố đã được sử dụng làm tiền tệ hợp pháp trong suốt lịch sử. Một số nguyên tố (như antimon) là sự thất bại toàn tập. Số khác trở thành “tiền” trong những hoàn cảnh khủng khiếp. Khi bị cầm tù và phải làm việc trong một nhà máy hóa chất của Đức Quốc Xã, nhà văn kiêm nhà hóa học người Ý Primo Levi bắt đầu ăn cắp những que ceri nhỏ. Ceri phát ra tia lửa khi ma sát, giúp nó trở thành một loại đá lửa lý tưởng cho bật lửa; và ông đã trao đổi những que này cho các công nhân tự do để đổi lấy bánh mì và xúp. Levi đến các trại tập trung khá muộn, suýt chút nữa thì chết đói. Ông chỉ bắt đầu đổi que ceri lấy thực phẩm từ tháng 11 năm 1944. Ông ước tính rằng nó đã giúp ông có khẩu phần đủ sống trong hai tháng, cho đến khi Hồng quân Liên Xô giải phóng trại này vào tháng 1 năm 1945. Kiến thức về ceri đã giúp ông tạo ra kiệt tác Bảng Tuần Hoàn trong cuộc diệt chủng Holocaust mà chúng ta biết ngày nay.

Các nguyên tố có tiềm năng làm tiền khác ít thực dụng và lập dị hơn. Với niềm say dành cho các nguyên tố phóng xạ, Glenn Seaborg từng cho rằng plutoni sẽ trở thành một loại vàng mới với ngành tài chính thế giới, bởi nó có ứng dụng rất lớn trong ngành vật lý hạt nhân. Có lẽ nhằm châm biếm Seaborg, một nhà văn khoa học viễn tưởng đã cho rằng chất thải phóng xạ sẽ là một loại “tiền tệ” tốt hơn cho chủ nghĩa tư bản toàn cầu, vì nó chắc chắn sẽ lan đi rất nhanh. Mỗi lần nền kinh tế bị khủng hoảng là lại thêm một lần cuộc tranh cãi về việc quay lại với bản vị vàng (hoặc bản vị bạc) nổ ra. Cho tới thế kỷ 20, hầu hết các quốc gia đều coi tiền giấy tương đương với vàng (hoặc bạc), và mọi người có thể tự do đổi tiền giấy lấy một lượng vàng (hoặc bạc) tương ứng. Một số người nghiên cứu văn học cho rằng cuốn The Wonderful Wizard of Oz (Phù thủy xứ Oz) xuất bản năm 1900 của L. Frank Baum – trong đó Dorothy đi giày bạc (một số dị bản là hồng ngọc) trên con đường gạch màu vàng kim đến một thành phố xanh màu đô la Mỹ – thực ra là cách nói bóng gió về giá trị tương đối của bạc so với vàng.

Dù nền kinh tế dựa trên bản vị kim loại có lỗi thời thì mấy người đó vẫn có cái lý của mình. Mặc dù tính thanh khoản của kim loại khá kém, nhưng thị trường kim loại là một trong những nguồn của cải lâu dài bền vững nhất. Chúng còn không nhất thiết phải là vàng hay bạc. Xét trên cùng một khối lượng thì rodi là nguyên tố giá trị nhất mà bạn thực sự có thể mua. (Đó là nguyên nhân Sách Kỷ lục Guinness trao cho Paul McCartney – cựu thành viên The Beatles – một chiếc đĩa bằng rodi vào năm 1979 để chúc mừng anh trở thành nghệ sỹ có đĩa nhạc bán chạy nhất mọi thời đại.) Nhưng chưa ai kiếm được nhiều tiền trong thời gian ngắn với một nguyên tố trên bảng tuần hoàn như cách nhà hóa học người Mỹ Charles Hall “hốt bạc” từ nhôm.

Trong suốt những năm 1800, một số nhà hóa học tài giỏi đã dành cả sự nghiệp cho nhôm, và thật khó đánh giá liệu số phận của nguyên tố này khá hơn hay tệ đi sau đó. Vào khoảng năm 1825, một nhà hóa học Đan Mạch và một nhà hóa học Đức đã đồng thời tách được kim loại này từ loại phèn cổ vốn làm để làm se da. (Phèn là thứ bột mà các nhân vật hoạt hình – như mèo Sylvester trong hoạt hình Looney Tunes – hay nuốt và khiến miệng rúm lại.) Vì ánh sáng long lanh của nó, các nhà khoáng vật học lập tức phân loại nhôm là kim loại quý (giống bạc hay bạch kim), trị giá hàng chục đô la Mỹ một gram.

Hai mươi năm sau, một người Pháp đã tìm được cách sản xuất được nhôm ở quy mô công nghiệp và nhôm được thương mại hóa. Nhưng giá vẫn còn rất cao (vẫn đắt hơn vàng). Vì dù là kim loại phổ biến nhất trong vỏ Trái Đất (chiếm khoảng 8% khối lượng vỏ Trái Đất, dồi dào hơn vàng hàng trăm triệu lần) nhưng nhôm không bao giờ xuất hiện ở dạng tinh khiết trong tự nhiên. Nó luôn luôn liên kết với một thứ gì đó, thường là oxy.

Các kỹ sư bảnh chọe tân trang lại kim tự tháp nhôm trên đỉnh Tượng đài Washington. Chính phủ Mỹ đặt nó ở đó vào năm 1884 do đây là kim loại đắt nhất (thành ra phải ấn tượng nhất) thế giới thời bấy giờ, còn xa xỉ hơn cả vàng. (Bettmann/Corbis)

Nhôm tinh khiết được coi là phép màu. Người Pháp từng trưng bày những thỏi nhôm bên cạnh vương miện hoàng đế, và Napoléon III đã dành bộ dao nĩa bằng nhôm quý giá để những vị khách đặc biệt dùng bữa. (Những vị khách ít quý hơn thì sử dụng dao và nĩa bằng vàng.) Để phô trương sức mạnh công nghiệp của nước mình, các kỹ sư Mỹ đã đặt lên chóp Tượng đài Washington một kim tự tháp bằng nhôm nặng gần 3 kg vào năm 1884. Một nhà sử học ghi lại rằng mỗi mảnh nhôm vụn từ kim tự tháp này tương đương một ngày công của mỗi công nhân tạo ra nó.

Thời đại huy hoàng của nhôm trong vai trò chất quý giá nhất thế giới kéo dài sáu mươi năm, nhưng chẳng bao lâu sau, một nhà hóa học người Mỹ đã phá hỏng mọi thứ. Các tính chất của kim loại này (nhẹ, bền, đẹp mắt) cứ trêu ngươi giới sản xuất công nghiệp, và sự dồi dào của nhôm trong vỏ Trái Đất có khả năng cách mạng hóa ngành sản xuất kim loại. Nhôm ám ảnh mọi người, nhưng không ai biết cách tách nó khỏi oxy hiệu quả. Tại Đại học Oberlin ở Ohio, giáo sư hóa học Frank Fanning Jewett thử thách các sinh viên của mình bằng những câu chuyện rằng: bất cứ ai làm chủ được nhôm sẽ giàu chẳng kém gì việc tìm thấy Thành phố vàng. Và hẳn một trong số các sinh viên đã rất nhẹ dạ tin tưởng người thầy.

Trong những năm sau này, giáo sư Jewett đã khoe với những đồng môn trong trường đại học rằng “phát kiến lớn nhất của tôi chính là tìm thấy được anh chàng này”: Charles Hall. Hall đã cùng Jewett nghiên cứu về cách phân lập nhôm nguyên chất trong suốt những năm đại học tại Oberlin. Anh liên tục thất bại nhưng rút ra được những kinh nghiệm quý báu sau mỗi thất bại ấy. Cuối cùng, vào năm 1886, Hall cho một dòng điện từ ắc quy tự chế (ngày ấy chưa có điện lưới) chạy qua một bể chứa hỗn hợp nhôm oxit và criolit. Năng lượng điện chạy qua và giải phóng kim loại, làm nhôm nguyên chất xuất hiện dưới dạng các mảnh ánh bạc ở đáy bể. Quá trình này rất rẻ và dễ thực hiện, và nó hoạt động hiệu quả trong cả các bể lớn hay điều kiện phòng thí nghiệm. Chỉ có Đá Hiền Triết huyền thoại mới có thể đứng trên khát khao tìm ra quy trình điều chế nhôm và Hall đã tìm được. “Thần nhôm” lúc đó chỉ mới 23 tuổi.

Tuy nhiên, gia tài của Hall không đến ngay tức thì. Nhà hóa học Paul Héroult ở Pháp đã tìm ra quá trình khá tương tự cùng lúc. (Ngày nay cả Hall và Héroult đều chia sẻ công lao cho phát hiện đã làm sụp đổ thị trường nhôm bấy giờ.) Một người Áo đã độc lập phát minh ra một phương pháp khác vào năm 1887. Đối mặt với sự cạnh tranh gay gắt, Hall đã nhanh chóng thành lập Công ty Nhôm Mỹ (Alcoa) ở Pittsburgh. Nó đã trở thành một trong những dự án kinh doanh thành công nhất lịch sử.

Sản lượng nhôm tại Alcoa tăng theo cấp số nhân. Trong những tháng đầu tiên của năm 1888, Alcoa sản xuất được khoảng 22 kg nhôm/ngày; hai thập kỷ sau, họ đã phải sản xuất 40.000 kg/ngày để đáp ứng nhu cầu. Và giá thành đã giảm mạnh theo đà tăng của sản lượng. Nhiều năm trước khi Hall ra đời, một phát minh đột phá đã giảm giá nhôm từ 1.200 đô la Mỹ mỗi kilogram xuống còn 40 đô la Mỹ mỗi kilogram trong bảy năm. Năm mươi năm sau, công ty của Hall đã giảm giá chỉ còn 25 cent/kilogram (thậm chí không cần điều chỉnh theo lạm phát). Trong lịch sử Mỹ, có lẽ chỉ có cuộc cách mạng bán dẫn silic 80 năm sau đó* mới vượt qua được mức tăng trưởng này. Và giống như các ông trùm máy tính sau này, Hall đã chiếm lĩnh thị trường. Khi qua đời năm 1914, ông sở hữu cổ phiếu Alcoa trị giá 30 triệu đô la Mỹ* (khoảng 650 triệu đô la Mỹ ngày nay). Và nhờ có Hall, nhôm đã trở thành thứ kim loại tầm thường mà chúng ta vẫn biết: nó được dùng để sản xuất lon nước ngọt, gậy bóng chày trong các giải đấu Little League và thân máy bay. (Và nó vẫn hiên ngang nằm trên đỉnh Tượng đài Washington.) Tôi đồ rằng chính cảm quan và tâm tính sẽ quyết định suy nghĩ của các bạn về việc nhôm có nên tiếp tục giữ vị trí như là thứ kim loại quý nhất hay có năng suất cao nhất thế giới nữa hay không.

Trong cuốn sách này, tôi cũng tình cờ viết nhôm là “aluminium” chứ không dùng cách viết “aluminum” của người Mỹ. Sự bất đồng trong cách viết* bắt nguồn từ sự phát triển nhanh chóng của kim loại này. Khi suy đoán về sự tồn tại của nguyên tố thứ 13, các nhà hóa học đầu thế kỷ 19 dùng cả hai cách, nhưng cuối cùng đã quyết định thêm “i”. Cách viết đó khiến cái tên của nhôm tương tự như tên của bari, magie, natri và stronti1. Khi Charles Hall nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho quy trình điện phân của mình, ông cũng dùng “aluminium”. Tuy nhiên, khi quảng cáo nhôm thì Hall lại tỏ ra dễ dãi hơn về chính tả. Đã có những tranh luận về việc bỏ “i” trong các tờ quảng cáo là vô tình hay cố ý; nhưng sau khi Hall nhìn thấy “aluminum”, ông nghĩ rằng đó là cái tên tuyệt vời vì “aluminum” sẽ gợi lên sự sang trọng giống như bạch kim (platinum) . Từ đó ông quyết định dùng tên gọi không có “i”. Kim loại mới của ông nhanh chóng phổ biến và chứng tỏ được sự quan trọng về mặt kinh tế, đến nỗi “aluminum” đã thành dấu ấn không thể phai mờ trong tâm lý người Mỹ. Vì khi ở Mỹ, “tiền là tiên là phật”.

1 . Nguyên văn là “barium”, “magnesium”, “sodium” và “strontium”. (BTV)