随着苹果新一代手机iphone5S在中国上市,其金色的配色成了不少人关注的焦点,很多人将其戏称为“土豪金”,与其他两款颜色相比,“土豪金”受到了更多消费者的追捧。“土豪金”之所以受喜爱恐怕和“土豪”关系不大,而主要是和“金”有关。因为金色是黄金的颜色,象征着高贵、奢侈、富足。美国加州大学伯克利分校的心理学研究者提出了一个新的理论假设,人们对颜色的偏好和人们对与该颜色相关物品的偏好紧密相连。也就是说人们偏爱金色与人们对黄金的喜爱密不可分。
从古埃及的金权杖到中国的三星堆金面罩,从皇帝的王冠到普通人的首饰,从可医治百病的“万能之药”到科技领域的大量应用,黄金就像一条金色的血脉,贯穿于整个人类的历史。那么为何古今中外人人都爱土豪“金”呢?
死亡恒星留给地球的“遗产” 金在元素周期表中编号79,由它构成的单质就是被称为天然货币的黄金。长期以来,科学界认定地球上许多元素来源于宇宙。比如,大部分的轻元素,包括氢和氦,都是在大爆炸中形成的,而更重一些的元素,如碳和氧,则是在恒星内部通过核聚变的方式形成的。然而那些稀有的重金属,如金和银,则需要最极端的恒星环境才能形成,它们只有在大质量恒星发生毁灭,即超新星爆发时才能产生。 “可以说,地球上的重金属包括金和银都来自于太空。”中科院国家天文台研究员李竞告诉科技日报记者。他说,在太阳系形成之前,它的“地盘”上就有一些恒星的存在。这些恒星中的大质量恒星——质量相当于太阳质量的8—20倍的恒星,其内部不断发生着氢聚变成氦的核聚变,经过几千万年的时间到了其演化的末期,内部氢和氦燃烧完之后,无法产生能量并使引力达到平衡,在引力大于辐射压时,星球就会坍缩,外部膨胀,内部收缩。当星核和星壳彻底分离的时候,往往要伴随着一次超级规模的大爆炸,天文学上叫超新星爆发。这一瞬间的过程,加之恒星内部比太阳内部还要高的高温就合成了包括金、银在内的重金属。当这些大质量恒星以超新星爆发的形式死亡后,会将大量剩余物质抛入太空中,其中就包含着多种重金属元素。这些含有重金属的行星物质都散布在太空中,成为一个个星云,这些星云中的某一个就叫太阳星云,即太阳系的前身。太阳星云中的这些含有重金属的行星残渣碎片经过某种过程形成了太阳、地球、金星、火星等等,乃至整个太阳系。 根据估算,在如银河系大小的星系中超新星爆发的概率约为50年一次,它们在为星际物质提供丰富的重元素中起到了重要作用。 两颗中子星碰撞的“结晶” 虽然黄金并非源于地球,而是来源于宇宙,得到了科学家们的共识,但是,金、银等重金属是伴随着超新星爆发而喷散至宇宙空间的这种理论由于无法解释这些元素在太阳系中的存量,而受到一些科学家的质疑。 美国哈佛·史密森天体物理学中心的一个研究团队认为,由末期恒星崩溃、爆炸后形成的中子星,在超强引力作用下,原子被挤压并破碎,从而形成一种密度巨大的星体。在某些特殊情况下,两颗中子星会相互靠近,最终发生“惨烈”碰撞,而金、银等重金属元素就是中子星碰撞的产物。就如研究团队的带头人埃多·贝格尔所说,人们佩戴金饰其实是“带着一小块宇宙碎片走来走去”。 他们的这一理论有观测结果作支持,今年年中,研究人员借助地面和太空望远镜,捕捉到两颗中子星碰撞产生的伽马射线暴,该伽马射线暴来源于距离地球大约39亿光年的宇宙空间,仅持续0.2秒左右。随后,研究人员观察到持续数天时间的红外线“余晖”,并认定这些“余晖”来自于中子星碰撞后产生的大量重金属元素。 科学家指出,在银河系中,两颗中子星的碰撞几率为平均每10万年一次。每次约有1%的质量会转变成重元素,其中只有一小部分是金。而此次碰撞所产生的金原子总量可能相当于10倍月球质量。 在碰撞之处,金只是以原子形态出现,像原子雾一样在星系间飘荡。科学界推测,在地球形成早期,外来小型星体不断“轰炸”地球表面,把金原子带到地球,数十亿年来,地球地理状况不断变化,加之金元素本身属于惰性元素,不易与其他物质发生化学反应,因而逐渐形成固态单质黄金。 —— 喜爱原因二:稀少珍贵 —— 形成机制不同导致金少银多 “金银天然不是货币,但货币天然是金银”,从古至今,金银几乎贯穿了人类发展历史,有着举足轻重的作用。但是在人们的观念里,金要比银稀少而且贵重,这又是为什么呢? 德国海德堡大学天文学家卡米拉·汉森认为,作为重金属的金和银是在最极端的恒星环境形成的,因形成的恒星质量和机制不同,导致金的数量明显少于银。 汉森的这一研究基于超新星爆发是重金属物质来源的理论。在这一理论的基础上,由于每种化 学元素的丰度和其在光谱中显示的谱线强度有关,因此汉森带领的科研小组使用计算机模型对超过70颗大质量恒星的光谱进行了分析以确定其化学组成。 研究表明银元素产生的恒星质量要小于产生金元素的恒星,并且两者产生的核聚变机制完全不同,银是在一种相对较为微弱的“r过程”中产生的。 通过这一发现,研究小组圈定出了不同质量的恒星可以产生金属种类的极限。汉森表示:“具有8—9倍太阳质量的恒星在其生命终了时会形成微弱的小质量超新星爆发,在此过程中只能形成原子量小于钯和银的元素,却无法形成更重的元素。”虽然这种质量较小的恒星在爆发时释放出来的金属量也相对较小,可能仅有该恒星原始质量的10亿分之一。但是这种可以产生银的超新星却要比可以产生金的更大质量的恒星数量更多。因此地球上银的储量要远远大于金的储量。 不同分布让人感觉金少银多 “由于金和银在地球上的不同分布,让人们直观上觉得金比银少很多,其实两者在地球上的储量差不多。”美国明尼苏达大学物理与天文系教授钱永忠指出,在地球形成过程的初期,有很多月亮大小的雏形行星体撞到一起,产生的大量热量使得这时的地球处于熔化状态,密度较高的含铁物质就沉到地心,因为金原子和铁原子非常亲和,绝大部分金就随着铁到了地心;银原子不跟铁原子亲和,所以留在地壳里的银要比金多出很多。这就给了人们一种错觉,觉得金子比银子少很多。 —— 喜爱原因三:特性稳定 —— 熔点高、抗腐蚀、延展性能好 自从1.2万多年前发现黄金之后,人类对黄金的狂热就被点燃了,早在6200多年前的石器时代,保加利亚原始人已经开始加工黄金;公元前3600年,古埃及人掌握了黄金提纯技术;就连大名鼎鼎的物理学宗师牛顿在其后半生都醉心于炼金术,人类对于土豪“金”的热爱可见一斑。 其实黄金就是一种重金属,但如此受人喜爱,与其本身的特性也有一定关系。金是一种化学元素,原子序数为79,其化学性质非常稳定,有句俗话说:“真金不怕火炼”,这说明金的熔点较高,达1063摄氏度,火不易烧熔它,另一方面金还具有极佳的抗化学腐蚀和抗变色能力。古代的金器到现在已几千年了,仍是金光闪闪。把金放在盐酸、硫酸或硝酸(单独的酸)中,安然无恙,不会被侵蚀。“只有在王水,也就是盐酸和硝酸比例为3:1的混合剂,以及极少数溶液中,金才能够被溶解,正是这种稳定性,让金能够从古至今流传下来。”华南理工大学化学与化工学院副教授魏小兰说。 魏小兰说,金是金属中最富有延展性的金属之一。1克金可以拉成长达4000米的金丝,也可以捶成比纸还薄很多的金箔,厚度只有1厘米的50万分之一,看上去几乎透明。金很柔软,容易加工,用指甲都可以在它的表面划出痕迹。所以,在古装剧中我们经常可以看到人们在验证物体是否是纯金时总喜欢用牙咬一下。
金的种种属性,使其成为了多种工业制造业的宠儿。金子经常被做成金丝和金粉,镀在其他金属、陶器和玻璃的表面,或者做成超导体、有机金,广泛应用于高新技术产业,例如电子、通讯、化工、医疗等领域。