战争之前，我们经常用放烟火的方式来庆祝盖伊·福克斯之夜。靓丽的绿色或者红色烟花是我的最爱。妈妈告诉我，绿色烟花是因为有钡，红色烟花是由于一种叫做锶的元素。那时我还不知道钡和锶是什么东西，但是它们的名字就像它们的颜色一样深深地印在了我的脑海中。
妈妈看到我这么痴迷于烟花，于是向我展示：往炉子上撒一小撮盐，火焰会突然闪光，并呈现亮黄色。这是因为钠元素。妈妈说，古罗马人知道用钠使火焰更加光彩夺目。因此可以说，战前我就在做焰色实验了。几年之后，我在戴维舅舅的实验室中学到：这是化学实验中的重要一环，即使元素量很少，也可立即检测出来。人们需要做的只是将一点点元素或者是一点点元素的化合物放到铂丝上，并且将铂丝放到本生灯的无色火焰中，然后观察火焰的颜色。
我研究过几乎所有的火焰颜色。氯化铜可以产生天青色火焰。铅、砷和硒一起产生有毒的蓝色火焰。还有很多绿色的火焰：大部分铜化合物的鲜绿色；钡化合物的黄绿色；一些硼化合物，比如硼烷就是极其易燃的化合物，并且燃烧时产生一种很怪异的绿色火焰。红色火焰则有：锂化合物的胭脂红色火焰、锶的深红色火焰以及钙的砖红色火焰。后来我从书上看到，镭也能产生红色的火焰，但是这种红色火焰我从未见过。我认为它是红色中最亮的，一种要命的红。所以我就猜想，当化学家们第一次看到这种亮红色的时候，他们的眼睛肯定很快就瞎了。因为镭的放射性有损视网膜。这应该是他们看到的最后一样东西。
这些火焰测试非常灵敏，比一些化学反应（尤其是“湿的”实验）要敏感。这是分析物质的好办法，并且由此可以感觉到，无论元素发生什么化合反应，其特有的属性都不会改变。当钠与氯结合形成盐的时候，人们可能会认为钠原来的特性就消失了，但在焰火实验中，仍可看到钠的黄色火焰。我10岁生日的时候，伦恩姨妈曾经送给我一本詹姆斯·金斯的书，这本书的名字是《沿着轨道运行的星辰》。我被金斯描述的去太阳中心的虚构旅程深深地吸引了。并且金斯不经意间提到，太阳中也有铂、银和铅，地球上的大多数元素太阳上都有。
当我向亚伯舅舅提到此事的时候，他认为是该让我知道光谱的时候了。他送给我一本1873年出版的名为《分光镜》的书，这本书是英国天文学家诺曼·洛克耶写的。亚伯舅舅还借给我一个他自己的分光镜。洛克耶书中精彩的插图不仅向我们展示了不同种类的分光镜和光谱，并且展示了维多利亚时期的化学家们，他们留胡须，穿礼服，利用这种新装置观察烛火。洛克耶从牛顿的第一次光学实验谈到自己发现太阳和星星光谱的创举。这段光谱学的发展史因为有不少是第一手的描述，故而让人感觉格外亲切。
事实上，光谱学的确发源于天空。1666年，牛顿用一面棱镜解构了阳光，看到七彩色光，他认为这是色光折射率不同导致的。牛顿得到了太阳的光谱，它是从红到紫连续变化的彩色光带，就像彩虹一样。150年前，德国年轻的科学家约瑟夫·弗劳思霍夫自制了一个更好的分光镜，看见牛顿光谱中有暗线，“无数条粗细不一的垂直暗线”。最后，他数出500多条。
为了看到光谱，应该有亮光，但是并不一定是阳光。它可以是烛光，也可以是石灰光，或者碱金属和碱土金属燃烧产生的有色火焰。19世纪30年代至40年代，所有的光都已经试过了，并且看到了许多不同的谱线。虽然日光的光带五颜六色，但是气态钠却只能产生两条黄线，在黑色背景下，是两条非常亮的细线。锂和锶有很多条谱线，但大都是红色系。
弗劳思霍夫在1814年看到的暗线是怎么来的呢？它们与明亮的谱线有关系吗？那时这个问题让很多人绞尽脑汁，但是一直到1859年，年轻的德国物理学家古斯塔夫·基尔霍夫与本生合作，这个问题才得以解决。本生是著名的化学家，并且还是一名多产的发明家。他发明了光度计、热量计、碳锌电池（到了20世纪40年代，当我打开电池的时候，发现这种电池仍在使用，只是有少许的变化），当然还有本生灯。他之所以发明本生灯，就是为了进一步作光谱研究。本生是一名非常了不起的实验家：他很实际，而且非常有技巧，更具有极强的创造性；而基尔霍夫的推理能力很强，也非常熟悉数学，这些优势都是本生比较欠缺的。
1859年，基尔霍夫做了一个很简单但是非常巧妙的实验，这个实验显示出光谱的亮线和暗线完全重合，因为它们是原子发射和吸收光谱所致，其实是原子性质的一体两面。原子在高热燃烧时会发射某种波长的光，在低温时也会吸收相同波长的光。因此，钠的谱线就可能是两条亮黄色的线，也可能是在同一位置的两条黑线。
将分光镜对准太阳时，基尔霍夫发现太阳光谱中无数条黑色的弗劳思霍夫谱线中有两条暗线与钠的黄色亮线处于同一位置，因此，太阳肯定含有钠元素。19世纪上半叶，通常认为星球要是观察不到，对其他也就一无所知，特别是它们的组成成分和化学性质，永远都不可能知道，所以对于基尔霍夫的发现，人们都感到相当吃惊。
基尔霍夫和其他的科学家（特别是洛克耶本人）继续研究太阳的构成元素。弗劳思霍夫之谜被破译，太阳光谱中的那些黑线可能是太阳大气层中的元素吸收光谱造成。由此可以推测，日食时太阳周围那一圈日冕也会产生耀眼的发射光谱。
在亚伯舅舅的帮助下--他的房顶有一个天文台，并且他还将望远镜和分光镜装在了一起--我亲眼看到了这???。这个宇宙中可见的行星以及遥远的星系都可以用分光镜进行分析。当看到太空中存在地球上也有的元素，并且这些元素都是我所熟悉的，看到书上的知识变成真实的图景，我欣喜若狂。不只是地球，宇宙都是由元素构成的。
本生和基尔霍夫将他们的注意力从天上转向了地上，他们想利用新的技术在地球上找出一些新元素。本生已经知道了分光镜力量无穷，可以对化合物进行光学分析。比如钠与少量的锂放在一起，运用传统的化学分析法很难找出来。这里焰火实验也没有什么帮助，因为钠的火焰太亮，其他焰色难以显出来。但是如果用上分光镜，即使钠多上一万倍，也能立即看到锂的光谱。
本生由此发现富含钠和钾的矿泉水中也含有锂。此前大家根本没有想到，以为锂只存在于几种稀有矿物中。矿泉水中是不是也可能含有其他的碱金属呢？本生将差不多44吨矿泉水浓缩为几升。除了其他元素的谱线，他还发现两条特别明显的蓝线紧紧地连在一起，以前他从未看见过这两条蓝线。本生认为这肯定是一种新元素。他写道：“我要将它命名为铯，因为它的光谱线是非常好看的蓝色。”本生于1860年11月宣告了这一发现。
三个月之后，本生和基尔霍夫发现了另外一种碱金属，他们将它命名为铷，得名于它发射出来的红艳的宝石色光。
在分光镜的帮助下，在几十年的时间里，本生和基尔霍夫发现了20多种元素，如铟、铊（它们也是因为闪亮的光谱线而得名），还有镓、钪和锗（门捷列夫曾经预测过这三种元素）以及所有待发现的稀土元素。在19世纪80年代的时候，他们还发现了惰性气体。
可能是因为这些元素的传奇故事，我还很小的时候就对它们很感兴趣，尤其是氦。1868年日食的时候，正是洛克耶在日珥光谱中看到了亮黄色的线。这条线离钠的黄色谱线很近，但是明显有很大差别。洛克耶推测这条新谱线属于一种元素，这种元素在地球上还没有被发现，并且将其命名为氦。洛克耶认为它是一种金属，所以就给其加上了一个金属后缀-ium。洛克耶的此项发现令人们好奇并激动不已。一直到25年后，人们才发现铀矿中含有一种奇怪的并且很轻的气体，如果矿石有裂缝就很容易跑出来。当把此种气体放到分光镜下的时候，其谱线证明它就是氦。
光谱分析的神奇也使文学家大发奇想。我曾经读过《我们共同的朋友》一书（这本书写于1864年，这一年正好是本生和基尔霍夫进行光谱分析4年后）。在书中，狄更斯设想了一种“道德光谱学”，凭借“道德分光镜”，银河系中的居民可能会分析来自地球的光，以此判断地球居民的善恶。
洛克耶在书的末尾写道：“我并不怀疑，随着时间的流逝，分光镜将会成为我们这些人的随身良伴。”一个小型的分光镜与我形影不离，它是我对整个世界的即时分析器，随时都可以将它拿出来：可以用它来看刚出现在伦敦地铁站的荧光灯，也可以用它来观察我实验室中的火焰和溶液，或者用它来观看家中的炭火和煤气。
我还研究了各种化合物的光谱，研究范围从简单的无机溶液到血液、树液、尿和酒。我发现血液的光谱是那么有特色，并且当用这种方式进行分析的时候，对血的需求量也很小，我对此深深着迷。50多年前的血迹照样能鉴别出来，并且还能将这种血迹与生锈的污点区分开来。这种法医才会去做的事激起了我极大的兴趣，我很想知道福尔摩斯在探案的时候，是否也用了分光镜。我对福尔摩斯的故事特别感兴趣，并且我更喜欢柯南·道尔后来所写的查林杰教授。我感觉我与查林杰教授的想法完全一样，但是与福尔摩斯的想法却不尽相同。在《毒药床》一书中，分光镜起着极其重要的作用，因为弗劳思霍夫谱线的变化，查林杰教授才想到那云可能有毒。
让我流连不止的是亮线、色光和发散光谱。我记得曾经带着我的便携式分光镜去过皮卡迪利大街和莱斯特广场，我还用分光镜看了新出现的钠灯、广告霓虹灯和其他的气体放电管，它们因所使用的气体不同发出黄色、蓝色、绿色的光。战争中长期的灯火管制后，这些灯光让伦敦西区变成一个五彩的世界。每一种物质都有自己独特的光谱，有自己唯一的记号。
本生和基尔霍夫曾认为光谱线的位置不仅仅是每种元素的记号，而且还是其本质属性的体现。它们是“与原子量很相似的不变的基本特质”，事实上，谱线的确让我们一窥元素的神秘。
光谱的复杂性（比如，铁的谱线就有好几百条线）暗示出原子很可能不是道尔顿所描述的是细小的坚硬密实的小球，原子之间很可能只是原子量不同而已。
数学家克利福德1870年用音乐来形容原子：
与铁原子相比，三角钢琴成为一种非常简单的结构。因为铁的光谱中有无数独立的亮线，每一条亮线都有不同的振动。三角钢琴的声音只有几百种，铁原子的谱线振动却有几千种。
那时有很多种这种类型的音乐意象和暗喻，所有的意象和暗喻都与比率和频率有关，谱线中似乎隐藏着某种规律，并且有可能用公式将它们表达出来。一直到1885年，巴尔莫在氢的可见光谱中找出四条明线，这个问题才有答案，他求出了谱线的波长和频率。他把这个公式运用在紫外线和红外线上，正确预测出其他谱线的波长。巴尔莫还用音乐术语来想象，并且认为谱线的振动就像泛音。巴尔莫的发现十分重要，但是他的公式却让人大为费解。这就和基尔霍夫当初发现发射光谱和吸收光谱是一体两面的遭遇一样。
奥古斯特·孔德在其1835年的《实证哲学教程》中写道：“关于星星，所有的调查都不可能缩小为简单的直观观察，对我们来说这是不可能实现的。而我们可以设想出决定它们形状、大小以及运动的可能性，但我们从来都不能以任何方式来研究它们的化学成分或者它们的矿物成分。”
