28 Ni 鎳 天外來客
2024-10-02 07:44:37
作者: [英] 凱薩琳·哈卡普
這一切都始於那數百萬顆如雨點般落在地球上的隕石。如果有人看到,那將是一幅壯觀的景象。這些天外來客將自己埋藏於距離地表不遠的地下,等待被發現。幸運的是,當後來人類偶然間發現它們的時候,並沒有三足怪[1]升起來。
第一次觀察這些天外來客的古人一定會對它們感到驚訝。這些又黑又重的硬塊性能遠超當時的技術,與過去常見的東西都不一樣。這些外來入侵者看起來是由一種不尋常的金屬構成的,它異常堅硬,而且耐腐蝕,這在當時簡直就是神跡。於是古人用它製造武器和彰顯身份的特殊物品。他們沒有意識到,這種看似獨特的硬塊大部分是由普通的鐵構成的,而它那卓越的品質來自另一種未知元素。
大約在公元前200年,中國人生產出一種叫作「白銅」的合金,其實它根本不含銅,含有的是這種天外來客。合金被出口到中東,可能還經此抵達了歐洲,儘管在這些地方,這種天外來客早已存在。
在歐洲,中世紀的礦工們最初誤以為這種外星入侵者是銅,但不管他們怎麼做,都無法在裡面找到一丁點銅。他們想方設法提取出的東西除了會把玻璃染綠以外沒有任何用途。礦工們以「老尼克」[2]的名字將它命名為「庫普費涅」[3](魔鬼銅),因為他們認為這是一種魔鬼般的礦物。
當瑞典化學家阿克塞爾·弗雷德里克·克朗斯泰特在1751年研究這種礦物時,也未能提取出銅。然而,他意識到隱藏在礦石里的金屬是一種極不尋常的、以前被忽視的東西,他把它命名為鎳。沒有人相信克朗斯泰特,大家認為他的新元素不過是其他幾種已知金屬的合金。1775年,瑞典化學家托伯恩·伯格曼制出了一塊純鎳,結束了這場爭論。終於,這種外星入侵者顯露真身了。
雖然它的身份已經確定,但鎳在很大程度上仍然被忽視,主要是因為沒有人能找到它的用途。直到1844年鍍銀技術興起,鎳的優異性能才開始廣為人知,在鍍銀工藝中,這種奇異的金屬是非常理想的底材。經過研究的深入,鎳的技術優勢被廣泛認可。它被添加到硬幣、餐具、鐘錶和數以千計的其他日常物品中,這些地方需要的就是可靠性和統一的風格。
這種天外來客以幾十種不同的方式慢慢滲透進人類的生活。它並沒有對我們造成什麼傷害,相反,它給我們的技術能力提供了不可估量的幫助。這種元素在日常生活中有如此多的應用,以至於它幾乎已隨處可見。喬治·威爾斯[4]會對這些仁慈的入侵者感到失望,但他並沒能活著目睹這種金屬最令人難以置信的能力。
20世紀50年代末,美國冶金學家威廉·J.比勒一直在研究鈦和鎳這種原子量相近元素的混合物。他以這兩種元素和他工作的地方(海軍軍械實驗室,Naval Ordinance Laboratory)將這種新合金命名為鎳鈦諾[5]。他把一些金屬樣品折成六角手風琴的形狀,準備帶去參加一個管理會議。這些樣品被與會者反覆研究,它們被彎折、扭曲成新的形狀,以測試它們是否會斷裂。副技術總監戴維·S.馬澤漫不經心地用打火機加熱其中一個樣品。令人驚訝的是,金屬竟然自己動了。隨著它自身的彎折、扭曲,最終又回到了之前的六角手風琴形狀。
儘管表面上看,這並不是一個外星入侵者從深度睡眠中突然甦醒的故事。與大多數合金不同的是,在鎳鈦合金中,鎳原子和鈦原子是有規則地交替排列。當比勒的樣本被彎曲時,原子會輕微移動,就像多米諾骨牌躺平一樣。加熱會使它們恢復到原來的位置,因此物體也恢復了之前的形狀。
儘管我們日常使用的大部分鎳可能都來自太空,但地球上的鎳並不都來自地外。這種元素一直是地球的一部分,主要隱藏在地核里。它與鐵在一起,用它們的磁性製造出一個行星大小的防護盾,讓持續轟擊地球的危險帶電粒子偏轉。鎳是有些奇怪,但並不一定非要寫進科幻小說里才會讓我們驚訝。
[1] 在美國電影《世界大戰》中,一群外星人如隕石般砸入地下,隨後外星人駕駛三足機器從地下鑽出,開始屠殺人類。
[2] Old Nick,即惡魔,礦工以此命名是因為鎳礦總是讓他們徒勞無功。
[3] Kupfernickel一詞源於兩個單詞,一個是copper(銅),另一個是Nick(惡魔)。
[4] 《世界大戰》的原著作者。
[5] Nitinol,意為鎳鈦合金。