在以下摘自《门捷列夫的梦想：追寻元素》一文的部分中，作者保罗·斯特拉瑟恩描述了在德米特里·门捷列夫发明现代元素周期表之前的化学领域状况。
在18世纪和19世纪，几乎每十年都有几种元素被发现。新元素的涌现和性质范围的不断扩大很快引起了疑问。究竟有多少种元素？大部分元素是否已经被发现？还是会有无数种元素？这很快就引出了更深层次的思考。在所有这些元素中，一定存在某种基本秩序。道尔顿发现每种元素的原子重量都不同——但肯定不止于此。贝采利乌斯注意到元素似乎具有不同的电亲和力。同样，似乎存在不同类别的性质相似的元素群——抗腐蚀的金属（如金、银和铂），可燃的碱金属（如钾和钠），无色无味的气体（如氢和氧）等等。这些背后是否可能存在某种基本规律？
化学之所以在很大程度上通过实验获得了科学地位并持续取得成功，理论思维最多被视为一种推测。为什么元素之间应该存在某种秩序？毕竟，并没有确凿的证据支持这一点？但对秩序的追求是一种基本的人类特质，在科学家身上尤其明显。而这些推测最终开始获得支持，哪怕只是零散的证据。
第一个证据来自耶拿大学化学教授约翰·多贝雷纳。多贝雷纳是一位马车夫的儿子，大部分是自学成才。他设法成为了一名药剂师，并积极参加当地定期的科学公开讲座。1829年，他注意到最近发现的元素溴的性质似乎介于氯和碘之间。不仅如此，它的原子量恰好在这两种元素原子量之间。
多贝雷纳开始研究已知的元素列表，记录了它们的性质和原子量，并最终发现了另外两组具有相同规律的元素。
锶（原子量、颜色、性质和反应性）介于钙和钡之间；硒则可以类似地置于硫和碲之间。多贝雷纳将这些组合命名为“三元组”，并开始广泛搜索元素以寻找更多例子，但再也找不到。多贝雷纳的“三元组定律”似乎只适用于54种已知元素中的9种，被他的同时代人视为巧合而忽略。
暂时就这样了。化学已经遭受了足够的错误理论（四元素说、燃素说等）的困扰。现在前进的方向是通过实验。
直到多贝雷纳的“三元组定律”之后三十多年，才有人再次尝试发现元素的规律。不幸的是，这项贡献来自一位才华横溢但同样叛逆的科学家。
亚历山大-埃米尔·贝格耶·德·尚库尔图瓦于1820年出生在巴黎。他的初恋是地质学。直到四十多岁，尚库尔图瓦才将他卓越的才能转向化学。1862年，他发表了一篇论文，描述了他巧妙的“ teluric screw”（地螺旋），该论文表明元素之间确实存在某种规律。尚库尔图瓦的“地螺旋”由一个圆柱体和一个向下的螺旋线组成。尚库尔图瓦按照原子量，在圆柱体上以等间隔绘制了每个元素。他惊讶地发现，当沿着圆柱体垂直列出元素时，这些元素的性质似乎会重复出现。似乎每隔16个原子量单位，对应元素的性质就与其在圆柱体上方垂直位置的元素表现出惊人的相似性。尚库尔图瓦的论文被正式发表，但不幸的是，他选择在指代某些元素时使用地质学术语，甚至在某个阶段引入了他自己版本的数字学（数学的炼金术，其中某些数字具有其自身的神秘意义）。更糟糕的是，出版商省略了尚库尔图瓦的圆柱体插图，使得这篇文章对于除了最执着和最有知识的读者之外的人来说几乎是不可理解的。
显然，这个主题吸引了一类不畏嘲笑的科学思想家。1864年，年轻的英国化学家约翰·纽兰兹在不知道尚库尔图瓦神秘研究的情况下，提出了他自己的元素规律。约翰·纽兰兹于1837年出生在伦敦，是一位长老会牧师的儿子。
纽兰兹发现，如果他按原子量升序排列元素，每行七个，则相应水平行中的元素的性质非常相似。正如他所说：“换句话说，从一个给定的元素开始的第八个元素，就像音乐中的八度音阶的第八个音符一样，是第一个元素的某种重复。”他称之为“八度定律”。在他的表格中，碱金属钠（第六重的元素）与非常相似的钾（第十三重的）水平排列。同样，镁（第十重）与相似的钙（第十七重）在同一行。当纽兰兹扩大他的表格以包含所有已知的元素时，他发现卤素，如氯（第十五重）、溴（第二十九重）和碘（第四十二重），它们表现出渐进相似的性质，都落在同一水平列中。而镁（第十重）、硒（第十二重）和硫（第十四重）这三个同样具有渐进相似性质的元素，则落在同一垂直线上。换句话说，他的八度定律似乎也包含了多贝雷纳三元组定律中注意到的零散相似之处。
不幸的是，纽兰兹的表格八度定律也有其缺点。一些元素的性质，尤其是原子量较高的元素，根本不符合。即便如此，纽兰兹的八度定律比任何先前的想法都前进了一步。事实上，许多人现在认为它是第一个有力的证据，表明元素之间确实存在某种综合规律。1865年，纽兰兹向伦敦化学学会报告了他的发现，但他的想法超出了时代。在场的权威们仅仅嘲笑了他的八度定律。在一片笑声中，有人甚至讽刺地问他是否尝试过按字母顺序排列元素。直到二十五年后，当皇家学会于1887年授予他戴维奖章时，纽兰兹的成就才最终得到认可。
多贝雷纳发现了孤立元素组之间的相似性。尚库尔图瓦辨别出了某种周期性性质的规律。纽兰兹扩展了这种规律，甚至包含了多贝雷纳的组合。但他的八度定律总体上仍然不奏效。这部分是由于当时对各种原子量的计算错误，部分是因为纽兰兹没有考虑到尚未发现的元素。但这也是因为纽兰兹的八度系统的僵化根本不合适。
元素之间存在某种规律变得越来越明显，但答案显然更加复杂。化学似乎近在咫尺，即将瞥见其基础元素本身的蓝图。欧几里得奠定了几何学的基础，牛顿的引力用物理学解释了世界，达尔文解释了所有物种的进化——化学能否发现解释物质多样性的秘密？这也许是连接所有科学知识的关键。
摘自保罗·斯特拉瑟恩著《门捷列夫的梦想》。经Pegasus Books授权转载。
