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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 [:1700541976]
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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 钢与森林滥伐
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铁元素本身不仅具备了众多优点，还有更重要的特性：例如与其他金属形成具有特殊性能的合金，或者自然形成磁铁等。地球上这些特殊的铁合金数不胜数，本书第九章专门介绍了磁铁所具有的特殊性质。
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铁合金中最重要的材料就是钢，所谓钢其实就是含有0.02%～2%碳的铁。由于碳的存在，铁获得了令人惊异的硬度与韧度，经过锻造延展后，可以变成锋利的武器。日语中“钢”的词源就是“刀口铁”。
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前文提到，赫梯人于公元前15世纪就率先使用了铁制武器，这个说法也不尽正确。在此之前，世界各地已经有了利用陨铁材料锻造刀剑的记录，而且加热、精炼铁矿石能获得海绵铁，利用海绵铁制作各种工具的技术已经极为普遍。但海绵铁过于柔软，无法直接用于制作武器或建材。
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赫梯人却有了重大技术发现：在木炭中加热海绵铁，就能获得坚韧的钢。
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话虽简单，但是仅仅在木炭中加热铁并不能获得钢。正如前文所述，熔化铁需要极高的温度，这就需要不停地输送氧气维持高温火焰持续燃烧。而且当碳含量超过一定范围之后，铁反而发生脆化，稍有外力就会断裂。赫梯人率先开发出了维持炼钢条件的新技术。
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在钢制武器的助力之下，风头一时无两的赫梯人征服了小亚细亚，并且一度攻入今天的叙利亚和埃及地区。可以说，当人类掌握了炼钢技术的那一刻，世界文明就进入了一个全新的发展阶段。
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埃及壁画中赫梯军队的战车
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赫梯人一直严守为他们带来强大战斗力的炼钢技术的秘密，但他们的帝国未能长治久安。大约在公元前1190年，叛乱及外族入侵使强大的赫梯帝国成为历史。但是也有观点认为，赫梯人为了获得炼钢所需的木炭对森林进行滥伐，导致环境遭到严重破坏，这才是赫梯王国灭亡的主要原因。虽然赫梯人掌握了制作精良武器的技术，但是制造业带来的严重环境问题最终也导致了帝国的毁灭。
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还有一种观点认为，赫梯人向东迁徙，后来演变成了鞑靼人，并于5世纪左右将炼钢技术传到了日本，据说这是现代日语“鞑靼钢”一词的词源所在。2015年塔吉克斯坦共和国科学技术部访问日本的岛根县，调查鞑靼钢与日本的渊源。也许，这种观点并非空穴来风。
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学术界的主流观点认为：赫梯人最早掌握了炼钢技术，炼钢技术随着赫梯帝国的灭亡流传至世界各地。到了近年，这种观点开始遭到质疑，因为在赫梯人的文化遗址中确实发现了铁器，但是未能找到异族入侵引发战乱的证据。看样子，这个课题只能留给后人进一步研究了。
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最重要的问题在于保证炼钢所需的木材供应，日本每建造一个炼制鞑靼钢的高炉就需要1 800町步[1]的森林。所以说坐拥广袤森林的日本出云地区，成为鞑靼钢生产基地确实有其原因。
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[1] 1町步≈10 000平方米。
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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 “不生锈的铁”问世
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英语中有这样一句歇后语：给福斯桥刷漆——没完没了。福斯桥位于英国爱丁堡地区，全长2 467米，于1890年顺利通车。由于它具有独特的建造技术，于2015年被收录进世界遗产名录。
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不过，这座桥处于一个日常遭受海风吹袭、极易锈蚀的严酷环境中。因此，大约有30名专业人员负责日常检查、维修的工作，而且每三年就要对福斯桥进行一次彻底涂漆。所以，“给福斯桥刷漆”形容的是那种“没完没了的重复作业”[1]。
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这个故事生动地体现了铁的最大弱点——易氧化性。如果没有这么多年为保住福斯桥的不断维护，估计福斯桥在很久以前就垮掉了。因此，长久以来人类的最大梦想就是找到一种“不生锈的铁”。
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德里铁柱
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最著名的“不生锈的铁”应该是印度的大马士革钢，它最大的特征就是表面带有华丽的水纹。用大马士革钢制作的刀剑极为锋利，可以轻易地斩入铁制盔甲。据说，著名的德里铁柱就是用大马士革钢制作的，到了今天已历经1 500多年的风雨，依旧屹立不倒、毫无锈蚀。
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为了保守秘密，大马士革钢的炼制技术严格遵循父传子承的古老传统。一些荒诞的传闻说，在炼制大马士革钢的时候，铁匠会将烧得炽热的铁铤刺入强壮的奴隶体内进行冷却，刀刃在冷却过程中吸收了奴隶体内的精华，才能制作出强大的武器。不过，真正的大马士革钢炼制方法已经失传，并未流传到今天。