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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 [:1700541990]
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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 孪生行星的分水岭
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为什么地球上有如此之多的碳酸钙呢？其实，产生碳酸钙的原料之一就是空气中的二氧化碳。它易溶于水，因此在海洋中形成大量的碳酸，遇到海水中丰富的钙离子时，就会形成不溶于水的碳酸钙。
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在漫长的岁月中，地球上巨量的二氧化碳以石灰岩的形式被“固定”于地表，这对地球来说是决定未来的分水岭。众所周知，二氧化碳是一种高效的温室气体。在它的作用下，阳光带来的热量被封闭在大气层之内，最终会导致地球的环境温度上升到可怕的程度。诞生初期的地球被巨量的二氧化碳重重包裹，炽热的温度足以导致海水蒸发殆尽。但是，海底火山喷发出大量的钙，与溶于海水的二氧化碳通过化学反应结合并沉淀于海底。这样一来，大气中的二氧化碳含量越来越低，地球的温度也逐渐变得适宜生命生存。
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金星，可以称得上是地球的孪生兄弟。两者无论是直径还是质量都非常接近。有足够的证据表明，金星也曾经拥有过海洋，可惜就因为金星比地球更接近太阳，接收到的来自太阳的热量高于地球。结果，在金星大气层中的二氧化碳被彻底吸收完毕之前，金星表面的海洋就已蒸发殆尽。现在金星表面的大气压力是地球的90倍，其大气层几乎完全由二氧化碳构成。在可怕的温室效应作用之下，金星表面某些地方的环境温度高达400℃。
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也许，一步小小的变化就会使地球变成炽热的“地狱行星”。今天的人类能够生活在宜居的温度环境中，更确切地说是所有生物能够繁衍生息，多亏储存了天量二氧化碳的碳酸钙。
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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 [:1700541991]
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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 石灰与土壤改良
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将石灰列为重要材料的一个重要理由是，石灰与草木灰同为极易到手的碱性物质。此外，煅烧粉碎后的石灰岩或者贝壳，将其中的二氧化碳分离之后得到的产物便是生石灰（氧化钙），不但具有更强烈的碱性，而且拥有强大的杀菌效力。
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最令人不可思议的是，石灰居然还曾经用于照明。向燃烧氢气时产生的高温火焰吹入石灰粉便会产生强烈的白炽光，而石灰的英语单词是lime，因此这种强光被称为“石灰光”（limelight），曾被广泛应用于剧场、舞台照明。进入20世纪，随着白炽灯的诞生，石灰光退出了舞台，而limelight一词在英语圈引申出了“深受瞩目”之意。
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英国天体生物学家路易斯·达特内尔（1980—）在他的著作《世界重启》中，探讨了当世界文明遭到毁灭性打击之后，人类再次振兴地球文明该采取的步骤。书中提出，人类文明复兴的第一步就是采掘碳酸钙。
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其中的理由之一便是，碳酸钙是食物生产不可或缺的物质。农作物的生长深受土壤酸碱度的影响，酸性过高会阻碍植物吸收重要的营养元素——磷，最终会影响人类的繁衍。而以酸性土壤区域为主的日本曾经为此饱受折磨，解决方法就是向酸性土壤喷洒石灰水进行中和。石灰还有防治农作物病虫害的功效，是农业、林业不可或缺的材料。
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日本著名作家宫泽贤治（1896—1933）当年也非常重视石灰的功效，曾经为推广石灰改良土壤法而四处奔波。作为花卷农校的教师，宫泽贤治还担任过日本东北地区的石灰矿区碎石工厂的技师，不遗余力地为普及石灰的使用策划过产品战略，创作过广告宣传文案。从留下的资料中的蛛丝马迹可以看出，为了促进农业发展，宫泽贤治作为科技人员、创业者肩负重任，走过了激情燃烧的岁月，真令现在的人遐思追忆。
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宫泽贤治
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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 [:1700541992]
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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 铸就帝国的材料
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碳酸钙最重要的用途是水泥原料。70%～80%的石灰岩与20%～30%的黏土、石英、氧化铁混合物混合，用球磨机彻底粉碎混合，经1 450℃高温煅烧之后，碳酸钙变为二氧化碳（CO2）与氧化钙（CaO），前述混合物烧结成块，再次彻底粉碎烧结块后，便得到水泥。水泥加水后静置一定时间后，钙离子与硅离子组成网状共价键结构，这就是水泥的硬化过程。为提高水泥硬化后的强度，可在加水搅拌时添加砂砾或细沙，最终获得硬度更高的混凝土。
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水泥可以塑造成任何形状，凝固后如同岩石一般坚硬，是一种极为理想的建筑材料。其实，水泥这种划时代的产物大约在9 000年前的旧石器时代就已经问世，可见史前时代也不缺天才发明家。埃及金字塔上能看到水泥的身影，中国在5 000年前也开始使用水泥。但是，最擅长利用水泥的民族莫过于古罗马人。
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据说，公元前753年在意大利半岛立国的古罗马人，突破重重险阻终于控制了地中海，并将古罗马文化发扬光大。无论是人种的体格还是所处的地理位置，古罗马人都不具有优势，但是他们在无数次战争中获胜，保护帝国屹立千年而不倒，真可谓世界历史中的奇迹。支撑起古罗马帝国的并非特殊之物，而是古罗马人在道路、水道、各种建筑物等社会基础设施建设方面的工程能力。
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正如“条条大路通罗马”这句谚语所描述的，古罗马的交通极为发达，街道的总长约15万千米，几乎可以绕地球赤道四周。2 000年后的今天，我们依旧可以目睹古罗马时代的道路遗迹，甚至有部分古罗马道路成了今天的机动车道，其牢固程度令人咋舌。
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一条标准的古罗马街道宽度至少为4米，容得下两辆马车相向而行，其两侧为3米宽的人行道。车道路基最大深度达2米，以三层碎石打底，最上面是厚重的石板并用水泥加固。古罗马人逢山开凿隧道、遇水架起桥梁，所有的路面均能通行大型投石机等军事设备。
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多亏了这些发达的道路，古罗马时代的旅行者一天可以徒步行进25～30千米，而马车则可以行驶35～40千米。拥有了遍布全境的道路网，无论哪里发生战事，古罗马军团都能迅速奔赴战场。可以说，多亏了完美的道路，也多亏了坚硬的水泥，古罗马帝国依靠仅有30万人的军队就成功维系了广袤领土的国防。
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