趣谈成语学科学（64）：他山之石看最强

《小雅˙鹤鸣》是《诗经》中的一篇，文中有"他山之石，可以为错。""他山之石，可以攻玉。"这样的诗句，说得是山中的某些砺石，可被人们用来去琢磨加工玉器。如果抛开诗中的意喻成分不说，可见古人早就知道利用自然界各种矿物之间的硬度差异，用作一些硬质器物形状上的琢磨加工。

矿物的硬度

我们知道，自然界中的各种岩石，都是由不同的矿物所组成，而不同矿物都有着各自不同的硬度。如果将它们从硬到软来区分，就能利用它们彼此间高一级硬度的矿物，对低一个级别硬度的矿物进行琢磨加工了，应了俗话所说的那样："卤水点豆腐，一物降一物。"

早在1822年，德国矿物学家弗里德里希˙莫就是根据自然界的这种情况，提出通过10种矿物相互之间的硬度，来衡量比较世界上各种物质的软和硬，进一步发展成莫氏硬度计。

他选择自然界中一些比较有代表性的矿石，按照这些矿石之间软硬程度的不一致，排列分成十个等级：第1级：滑石、第2级：石膏、第3级：方解石、第4级：萤石、第5级：磷灰石、第 6级：正长石、第7级：石英、第8级：黄玉、第9级：刚玉、第10级：金刚石。当然，这里由软到硬的硬度差异并不是均等的，它们之间的差别，表述的只不过是彼此之间各自硬度的相对大小而已。

应用时可通过不同矿物相互之间的刻划，来衡量比较各自的硬度，例如：某种矿物能将磷灰石刻出划痕，而不能在正长石上刻划，那么它的莫氏硬度就为5-6，其他不同的矿物可依此来类推。莫氏硬度作为相对硬度而言，还是比较粗糙的，但由于它在应用上较为方便，所以为从事野外作业的地质工作者经常采用，例如指甲硬度约2.5，铜币为3.5-4，钢刀为5.5，玻璃为6.5……。说透了，这里的硬度指的是一种矿物能抵御某种外来机械作用时(如刻划、压入、研磨) 的能力。

金刚石小史

自然界中能达到最高硬度等级的矿物是金刚石，俗称"金刚钻"，也就是我们所熟悉的钻石原身。它是一种由碳元素组成的矿物，属于碳元素的同素异形体，金刚石作为自然界中最坚硬的天然物质，以至于金刚石的加工必须凭借金刚石粉末于研磨条件下才能进行。金刚石的超硬性质使它具备了许多重要的工业用途，如精细研磨材料、高硬切割工具、各类、拉丝模等等，因而被人们赋予"硬度之王"和"宝石之王"的美称。

作为域外之物输入的金刚石，在很早以前就来到了中国，早在西晋文献中已经就有了："咸宁三年，敦煌上送金刚，生金中，百淘不消，可以切玉，出天竺"这样的记载。而明朝的李时珍，更在他的《本草纲目》卷十（三十八）中留下了：金刚石，释名："金刚钻"，其砂可以钻玉补瓷，古谓之"钻"，……金刚石出自西番天竺各国……。这些文献至少表明，古代的人们早就知道这些由域外传入的金刚石，凭借其坚硬无比的硬度，除了可用于玉石和好多硬质工艺品的加工成型上，还用到了受损瓷器的修补上。人们口口相传的"没有金刚钻，别揽瓷器活"这一谚语，从侧面印证了古代工匠心目中金刚石的应有地位，同时也告知我们，今天金刚石加工后得到的珍贵宝石制品名称---"钻石"，竟然和登不了大雅之堂的社会底层---凿眼钻洞的补碗行业搭上了界，不能不由得在我们心中激起细许的微澜来。

金刚石为什么会有如此大的硬度呢？我们知道金刚石的成分是碳，而那些用于制造铅笔芯的石墨，成分同样也是碳。然而，石墨却是一种比人的指甲不知还要软了好多的矿物。金刚石和石墨为什么会存在着如此大的不同呢？

这个问题， 直至1913年才由英国物理学家威廉˙布拉格父子俩做出了科学的解答，布拉格和他的儿子通过X射线观察金刚石，研究了金刚石晶体内部原子排列形式，发现金刚石晶体内部，每一个碳原子都与周围的4个碳原子紧密地结合，形成一种致密的三维结构，这是一种在其他矿物中未曾遇到过的特殊结构。正是由于这种致密结构，才使得金刚石的相对密度达到了每立方厘米约3.5克，大约是石墨相对密度的1.5倍。由于这种致密结构的存在，才使得金刚石具备了物质的最大硬度。换句话说，金刚石是碳原子在一定条件下被挤压形成的一种矿物。金刚石和石墨结构中的碳原子排列示意图如下：

摄自上海科技馆

说到金刚石的形成，其年代相当久远。原生金刚石是在距地表150—200千米的深处，于1200--1800℃高温，4.5—6.0Gpa的高压条件下，由岩浆中的原生碳于还原条件下结晶生成。它们主要存在于地球内部一些不多见的金伯利型或钾镁煌斑型的岩石中。金伯利岩型钻石的产地，如南非金伯利矿，形成于距今天约33亿年前，而钾镁煌斑岩型钻石的产地，如澳大利亚阿矿、博茨瓦纳奥拉伯矿，虽说有点儿年轻，也分别达到了15.8亿年和9.9亿年的年龄。藏于如此苛刻条件下的地球深处，达亿万年之久的金刚石要想来到今天的世界上，得伴随着地球上地质构造的不断变迁，使蕴藏有金刚石的原始金伯利矿熔融岩浆，借助地壳的构造运动，随着火山的剧烈活动，突破地壳后保存到火山岩岩体中。

山东蒙阴出产的金刚石矿（摄自上海自然博物馆）

其中一部分含金刚石的岩层，更是由于自然界千万年的风化作用，导致岩体破碎，金刚石得以分离，随着水流一道长途迁徙，沉淀到河流泥沙之中，出现在今天的世界上。这里，前者形成的是原生型的管状矿脉，而后者则形成了冲积型矿藏。

金刚石(摄自中国地质博物馆）

至于金刚石的采取，甚至还有这么一个神奇的传说：据说公元前350年，国王亚历山大东征印度，在印度木夫梯里附近的深谷中发现了金刚石。但山谷深处盘踞着很多毒蛇，这些毒蛇随时会致人于死地，因此，人们难以靠近这些宝藏。于是，亚历山大命令士兵们用许多镜子将阳光汇聚成一束，照射到毒蛇身上，将它们活活烧死。然后吩咐士兵将羊肉割碎扔入深谷，谷中的金刚石也就粘到了羊肉上，羊肉引来了秃鹰，秃鹰们连羊肉带金刚石吃了下去。这时，士兵们跟踪追杀谷中飞出的秃鹰，从而得到了金刚石。就这样，传说中的毒蛇似乎也就成了金刚石的守护神。

毒蛇真的是上天派来守护金刚石的吗？不！要知道与蛇共舞，其实靠的还是金刚石自身的魅力。因为，金刚石带有一种独特的荧光现象：好多金刚石当受到紫外线或者X射线照射，会在夜间或黑暗的地方发出不同颜色的荧光来，深谷中裸露着的金刚石，正是白天受到了阳光中紫外线的照射，当夜幕降临，它们就散发出淡淡的青色荧光。夜色中的荧光也就吸引着许多有趋光特性昆虫的光临，飞来的昆虫当然招来大量的青蛙，而青蛙更引诱了好多好多的毒蛇。一环扣一环的结果，就成了有金刚石的深谷中，多有毒蛇的一个原因。

宝石之王

被称作"宝石之王"的金刚石，大家总记得那句风靡世界的广告词吧："钻石恒久远，一颗永留传"。作为金刚石的制成品，琢磨后臻于完美的钻石，由于具备有相当高的折射率，在灯光下显得格外地闪闪生辉，成为了当今世界上女士们心目中最为锺爱的首饰。

每一颗优质钻石的品质都是独一无二的，人们对它的评价随着时光的流逝，最终归纳形成了以下几个要素：

1.重量(Carat)（以克拉计，1克拉=200mg）：在其它条件(色泽、净度、切工)近似的情况下,每一颗钻石，都会随着重量的增加,使价值成倍成倍地往上翻。

2.色泽(Colour)：每颗钻石各自都带有多种的天然色彩,由微带蓝的白色(无色)、白色、微黄白色、浅黄色以至于黄色……。愈是透明无色的钻石，白光愈能穿透自身,经充分折射和高色散显示出神奇般的光彩。

3.净度(Clarity)：来自地球深处的金刚石，其内部难免夹杂有各种各样的微量元素、杂物以及某些微细的瑕疵,这些内含物质的颜色、多少、大小、位置分布,都会对钻石净度构成不同程度的影响。

4.切工(Cut)：达到宝石级别的大颗粒金刚石，经过大师级工匠手下的精心设计,准确计算和完美切磨,最终使得光线充分准确地折射出顶面，展现了钻石特有的高色散效果,使得钻石光芒格外地耀眼眩目。

由于钻石这4个要素的英文单词都是以"C"字母开头，所以又被人们简称为钻石的4C要素。

在今天人们的意识中，洁白无瑕的美丽钻石，似乎赢得了坚贞永恒的象征。而那些色彩缤纷、艳丽无比的钻石，更让这一情意之物，为喜爱的人们增添了典雅、浪漫、传奇和神秘的气质。

实际上，钻石的这一切，其实都是钻石商们功利性创意下的推波助澜，使得它超越了物质自身的本意，在人们的心目中，就这样终于被演衍成为一种财富的象征。

但是，随着与钻石有着关联的高压物理学等高科技手段的日新月异，今天人工合成钻石的技术已经有了飞跃的进展，挑战中已经做到相差无几的大颗粒人造钻石的质量更是逼近了天然钻石。相信不久的将来，堆叠成为财富象征的钻石，将成为落日的余晖，成为日后人们的笑谈。