01.13 一個有趣的發現,掌握“元素週期表”越靠後的元素,武力值也越高

如果我們梳理人類的戰爭,你會發現誰能夠控制稀有的金屬元素,那麼誰就有更強的戰鬥力,人類進步的歷史也是在對稀有金屬元素的開發與利用上。比如最早的金屬銅,讓整個人類進入銅器時代,近現代鐵的發現,又讓文明邁進了一大步。同時鈧、鈮、鎵、鈹、鏑等這些稀有金屬的發現,為科學技術激發新的可能。


一個有趣的發現,掌握“元素週期表”越靠後的元素,武力值也越高


元素的進化史

以色列歷史學家尤瓦爾·赫拉利在他的《人類簡史:從動物到上帝》中描述,曾經在我們星球上數量龐大的猛獁象,它們並不是因為氣候原因消失的,而是被我們的祖先給吃光的,這種大型動物,不是被獅子、狼這種獵食者給消滅的,而是被我們人類給滅絕的。

如果把我們的身體裡的元素與這些獵食者相比,沒有太大的區別,都是由碳、氫、氧、氮、磷等這些元素組成的。可是我們還掌握了一項更為先進的武器,硅酸鹽,也就是石頭,這種經過打磨的石頭,要比氫、氧、氮、磷等元素形成的骨骼堅硬的多,所以我們能夠打贏那些野生動物。


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人類在公元前6000年,在中東地區存在一群赫梯人,他們從高加索地區南下,然後進入今天的土耳其地區,這群赫梯人戰鬥力非常強,在古代歷史書中把他們形容像戰神一樣。為什麼這批赫梯人這麼厲害呢?因為他們發現了一種石頭,只要在炭火上加熱,就會變得非常堅硬,這就是我們化學週期表中的第26號元素—鐵。

鐵元素是宇宙裡超新星爆發的產物,這些排在元素週期表26號之後的元素,都需要在超新星爆發中才能產生,要知道一個超新星爆發需要報廢8倍太陽質量的恆星才能實現。


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當然赫梯人不知道這些秘密,他們只知道這東西很硬,可以用來製造武器,製造盾牌,是當時地球上最先進的武器。要知道同一時期的阿拉伯人,還只會使用木質的弓箭,木製的長毛,當然對抗不了元素週期表排名靠後的元素。那我們再看元素週期表上第29位的銅,在距今4500年前的山東龍山地區,誕生了中國青銅器時代,之後夏朝利用自己科技優勢,逐漸統一了周邊部落。

銅鐵元素普及之後,幾乎成為人類武器的代名詞,戰國時期,銅的數量代表著一個國家的綜合國力,周天子把天下銅鑄成九鼎,以象徵國家的權威。在現代戰爭中,週期表的元素髮揮著更為重要的作用,在1918年,法國巴黎被100公里以外的德軍炮彈打中,按照當時的科技水平,大炮的射程只能在幾十公里,因為人們造不出炮筒更長的炮,炮筒只要加長就會因為高溫而變彎,但是德國人在金屬當中加入了元素週期表中第42位的鉬,讓炮管的強度以及耐熱性都大幅提升,因此也能夠打得更遠。


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在之後的二戰期間,人們在坦克的炮管裡添加各種稀有金屬,如果不是合金炮管,戰鬥力會大為減弱。其中德國的坦克所向披靡,很大一部分原因是德國人掌握了更為先進的合金技術。真正終結二戰的,還是在元素週期表中靠後的鈈和鈾,它們是原子彈的原料,屬於放射性元素,原子彈的威力已經超過之前人類任何一種武器。

到了近現代,人們依然在探索稀有金屬,比如美軍在最先進的F-35戰鬥機中加入了各種稀有金屬,比如加強雷達信號的金屬“鎵”,增強螺栓韌性的“鈹”,還有各類電子元件的稀土等,如果沒有這些稀有金屬,F-35戰鬥機根本就造不出來。


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合金的奧秘

不管是黃金白銀,還是青銅黑鐵,人類特別喜歡金屬材料,主要是它們的性能特別好,可以有很多用途。不鏽鋼發展到現在,有一百多年了。它之所以不會生鏽,就是通過化學方法,在鋼鐵裡面加入了一定比例的鉻元素和硅元素,同時降低了碳元素的含量。


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人類對稀有金屬的利用,最普遍的做法就是用來製造合金,比如鋁合金,鋁這種金屬熔點只有600多度,而且純鋁的材質也非常軟,手都能夠捏彎它。但是鋁有其優點,比如它導電性很好,而且很輕,而且只要往鋁中加入少量的合金,鋁材料的塑性就發生了很大的改變。比如如果往鋁中添加不到0.3%的金屬鈧,鋁就會成為耐高溫,強度高,並且耐腐蝕的材料,同時還保留了鋁的質量輕,導電性能好等優點。因此鈧又被稱為工業食鹽,雖然量少,但是起到至關重要的作用。

像金屬鈧這種的工業食鹽還非常多,比如在鋼材當中加入金屬鈮,加入不到萬分之一的金屬鈮之後,整個鋼材的性能就會大幅提高,強度更強,甚至一噸鋼材能當兩噸鋼材使用。


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為什麼合金具有這麼大的強度呢?在純金屬內部,原子是整齊排列的,這時候的金屬流動性就非常好,金屬流動性好就意味著金屬材質比較軟。當添加一些稀有技術之後,金屬組織結構就不均勻了,相當於在水泥當中加入了鋼筋,這就會讓金屬的強度更加堅硬,同時韌性也更強。同時金屬的特性也會發生改變,比如導電性、磁性、以及導熱性等都會發生大的改變,甚至很多金屬的性能發生不可逆的變化,比如永磁體。

我們通常都做個這樣的實驗,就是拿磁鐵去吸金屬,當金屬被磁鐵吸過之後,金屬也具有了短時間的磁性,但是這個磁性會隨著時間慢慢變弱。但是當金屬當中加入稀有金屬鏑之後,就會讓金屬變成永磁體。


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有了這些永磁體之後,我們就會獲得一個穩定的磁場,人類現在用的電能基本上都是通過在穩定磁場當中切割磁場線獲得的,無論是大型的水力電站,還是巨大的風車,都是依靠切割磁場線的方式獲取電能。在目前電動汽車當中,永磁體也大量被利用,比如驅動汽車行駛的馬達,還有控制輪子轉速的電機等,都是永磁體所帶來的好處。

還有一些合金,比如金屬鈮,它能夠減少人身體排異,通常我們生物體對自然界的金屬是有排異反應的,但是如果加入金屬鈮,就會讓金屬不生鏽也不排異,而且我們人體的肌肉還能在鈮條上生長,甚至還可以用鈮來製造人的頭蓋骨,鈮絲,可以用來縫合神經和肌腱。把鈮做成紗狀或網狀的結構,可以用來補償肌肉組織。鈮有這麼多的好處,為什麼不大面積的推廣呢?不好意思這種金屬太稀缺了。


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稀有金屬的爭奪

金屬在人類地球上的分佈完全是隨機的,中國擁有全世界33%的稀土,俄羅斯控制著40%的鈀金市場,巴西擁有著全世界85%的金屬鈮,所以每個國家都掌握著不同數量的稀有金屬,從大概率上講,只有所控制的國土面積越大,所能夠掌握的稀有金屬種類就越多。

因此擁有廣大面積的北極和南極成為現在各國家爭奪的熱點,美國、加拿大、俄羅斯、挪威、芬蘭等都強調在北極的主權。同時各國在登月上展開競爭,因為月球背後蘊藏著大量的氦-3。


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氦-3在地球上的總儲量最多隻有500公斤,但是在月球上有近100多萬噸,將是人類取之不盡的能源。氦-3是可控核聚變的主要能源,而且氦-3不會產生輻射,也沒有環境汙染。

我們的世界,是依靠很多金屬元素在支撐運轉的,誰能操縱更稀有的金屬元素,誰就能獲得更強的戰力。人類的未來,是建立在對稀有金屬元素的開發和利用上的。


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