21世紀的碳納米管出現在1000年前的大馬士革刀、烏爾伯特劍裏！未來科技出現在不應該的年代，時空錯置又一力證【文昭思緒飛揚161期】

放飛頭腦思緒飛揚 朋友們好 今天我們一起來偵破 歷史上最著名的神兵利器的奧祕 提到中世紀 你想到的是什麼? 野蠻、落後、愚昧、文明沒落 總體上這些標籤用來形容文藝復興之前 將近一千年的歐洲都不算太離譜 不過您有沒有想過啊 我們覺得它落後 是因為我們自己不夠先進 隨著現代科技的進步 人們突然發現 原來一些科技不僅在古代出現過 還超出了我們今天的水平 它們出現在了不該出現的時代 這就叫時空錯置 這就不禁讓人懷疑 難道是發生了穿越嗎? 是未來人去到了中世紀 留下了這些讓我們當代人都無法複製的高科技產品嗎? 1910年的一天 一個建築隊正在德國漢堡的阿爾斯特河邊工作 工人們正在清理河邊的淤泥 一個工人手持鐵鏟向下奮力一發 突然間就聽到咚的一聲悶響 工人的手都被狠狠地震了一下 趕緊扒開泥土一看 原來是碰到了一個硬東西 是一個長條狀的物體 拿到河水裡面洗淨了一看 原來是一把古代的寶劍 那接下來發生了什麼呢? 故事講到這兒 請大家先動下手 訂閱咱們《文昭思緒飛揚》頻道 以後您就不會錯過更多我們精彩的故事了 劍身上有幾個銘文刻著烏爾伯特 加上兩個十字架 讓工人很詫異的是 這柄古代的寶劍居然讓自己的鏟子都崩缺了一個口 這是什麼古代的神兵利器啊? 在地下埋了好幾個世紀之後還這麼生猛 能和現代的鋼鏟正面硬槓 建築隊把這柄古劍上交給了漢堡歷史博物館 富於鑽研精神的德國人立刻著手研究 負責的是一位叫辛德勒的博士 這個辛德勒和電影《辛德勒名單》裡的辛德勒不是一個人 辛德勒博士發現這柄95釐米長的劍 居然是公元10世紀的產物 而且是含碳量1%的碳鋼 這讓他喫驚不已啊 咱們常說鋼鐵鋼鐵 那鋼和鐵區別在哪呢? 一項主要的指標就是看含碳量的區別 碳的比例至關重要 如果鐵當中的含碳量大於2% 那就叫生鐵 材料的性能是又硬又脆 那在戰場上大家想一下 兩個人都揮舞生鐵鑄成的劍 兩劍一交鋒 結果就是嘎嘣嘣脆 兩把劍都斷成了幾截 這仗就沒法打了 就只有用拳頭牙齒打了 所以武器就算是鋒利 但是韌度不夠啊 就不耐用 就不符合實戰的需要 如果含碳量低於0.02%呢 就叫純鐵 純鐵很軟 用這種鐵做的武器 一槍刺到敵人的盾牌或者鎧甲上 槍頭可能就彎了 這仗也沒法打 冶鐵技術早在公元前11世紀 就從中亞傳播到歐洲 中國在公元前六世紀 就出現了大量的鑄鐵製品 可是在武器這個領域 就不太一樣了 青銅和鐵製的兵器 並存了很長時間 到中國東漢末年 青銅纔算全面退出了 軍事工業領域 最遲到唐代才完全消失 在歐洲古羅馬帝國的末期 青銅短劍 仍然是軍團士兵的標配 那是因為青銅的合金配比 人類已經掌握得非常純熟 產品的硬度和柔韌度 都能夠符合實戰的需要 所以從青銅時代 過渡到鐵器時代 不是很多朋友所理解的 是一個跳高式的升級 一下就蹦過去了 不是的 而是新舊技術並存了很長時間 鐵的好處是便宜 鐵礦哪哪都是 所以新技術它先是在一些 價格低更重要的工具上應用 至於質量更重要的領域 就還得再晚一點 青銅時代的徹底終結 得等到新材料 在所有關鍵性能方面 全面趕超它以後纔行 那就得等到鋼的出現了 含碳量大約在0.02%至2%之間的鐵 才能被稱之為鋼 要鍛造出合適的鋼 熔爐的溫度必須要達到 1600攝氏度以上 這對古代就很難了 現代的冶煉爐 是在工業革命以後 才發展起來的 能夠輕鬆達到1600攝氏度 而在公元10世紀之前 怎麼會出現碳鋼呢 但這還不是烏爾伯特界 最奇特的地方 就算它是碳鋼 也不過是比世界別的地方 領先了幾個世紀 算不上出現在了 它不該出現的年代 最奇特的是它的另外一些特性 真的就說得上穿越千年了 話說辛德勒博士 看到了烏爾伯特界的 含碳量指標有點發懵 可是他繼續化驗就更懵了 因為他發現這柄寶劍 還是一把低合金鋼 裡面有鋒、錳等等金屬 現代冶煉業為了讓鋼 有更高的強度、忍性、耐腐蝕 等等方面的特殊性能 有意添加一種或者多種合金元素 合金元素總量小於5%的 就叫低合金鋼 讓辛德勒博士很懵之處在於 這種技術是在20世紀初新興的 怎麼烏爾伯特界會應用上呢 其實直到今天 我們對烏爾伯特界的合金成分 仍然缺少準確的瞭解 雖然烏爾伯特界 肯定使用了低合金鑄造技術 但是由於埋在土裡的時間非常漫長 合金成分也會因為化學反應有所變化 研究者也沒有辦法完全斷定 令人費解之處在於 在化學元素週期表都沒有誕生的時代 鑄件師們是怎麼知道 其他低量元素有什麼特性呢 能給件的性能帶來怎樣的改變呢 難道公元10世紀的鐵匠 是21世紀以後的人穿越回去的嗎 這些問題辛德勒博士都沒有辦法回答 他只好把自己的研究整理成報告 發表了出來 這下全世界都不淡定了 在其後的幾十年裡 歐洲大陸上這種刻著烏爾伯特銘文的寶件 出土的越來越多 從德國、芬蘭、瑞典到英國、波羅的海周圍 一共大約有170把件出土 考古中目前發現刻有烏爾伯特銘文的件 其實有上千把 但是一檢驗就知道 絕大多數都是山寨貨 是贗品 山寨貨鋼材的質量遠遠比不上贈品 碳含量既達不到鋼材的標準 而且也不是低合金 所以這些贗品的件身 根本經不起歲月的侵蝕 早就看不出形來了 而贈品在漫長歲月當中保存的就好得多 專家研究發現 這170把左右的贈品件 製造時間是位於公元9世紀到11世紀之間 而這個時期正是北歐海盜維京人 在歐洲大陸上大肆擴張的年月 於是專家們就把這種刻著烏爾伯特名文 加十字架的贈品寶件 稱之為烏爾伯特件或維京人寶件 那問題就來了 為啥烏爾伯特寶件在11世紀以後就絕跡了呢 既然它質量穩定地鑄造了200年 那烏爾伯特就不可能只是一個人 它要不然是一個家族 要不然是一個有穩定傳承的品牌 用現在的話講是一個工坊 那為啥它在11世紀以後的1000年裡就絕跡了呢 其中的緣由很難讓人想通 因為烏爾伯特這個詞 是10世紀很典型的德國和法蘭克地區的男子的名字 歷史學家大致就推測 這個烏爾伯特件的原產地是在今天的德國 鑄件師從東方取得原料 鑄造出寶件再以高價賣給法蘭克和德國的貴族 以及北歐的維京人 至於烏爾伯特是誰 它是在哪裡鑄造出了傳奇的寶件 歷史學家對此一無所知 至於為啥寶件11世紀以後就消失了呢 最大的可能是原料鋼材來自於進口 和原料產地的供應鏈斷了以後 也就沒有辦法再生產了 這種猜測的依據是 在同一時代的中東 也有人用類似的材料製造出了一種 今天人都無法複製的神兵利器 什麼呢 就是如雷貫耳的大馬士革花紋鋼刀 說起大馬士革刀 名氣比烏爾伯特劍更大 出名也更早 唐代大詩人杜甫有一句詩 說的是 餘階光祿英雄靡 大石寶刀寥可比 大石就是指阿拉伯帝國 寶刀就是指大馬士革花紋鋼刀 那個時代身配一把大馬士革鋼刀 比愛馬仕包包還要拉風 是身份的象徵 大馬士革刀的最特殊之處 就是它表面像水一樣的波紋 這被稱為穆罕默德紋 這種刀不僅外表好看 而且極其鋒利 關於它流傳著一個 凌空斬殺的故事 公元1192年 十字軍的第三次東徵陷入僵局 兩軍決定握手言和 兩個世界的大佬 英王理查一世 也叫詩欣理查 和埃及蘇丹薩拉丁見面了 兩個人都忍不住想要秀秀肌肉 給對方一個下馬威 詩欣王理查率先表演 只見他手中的長劍 劈向了一根4釐米粗的鐵棍 手起劍落咔巴一聲 鐵棍斷成兩截 薩拉丁很捧場地大叫了一聲 好 然後看似很隨意地 解下了自己的絲質頭巾 就放到桌子上 對詩欣王理查說 那您再試試 看看能不能把這條絲巾一劈兩半 詩欣王理查搖了搖頭說 這世界上恐怕沒人能做到吧 只見薩拉丁微微一笑 把絲巾往空中一拋 然後他抽出自己的大馬士革彎刀 就這麼輕輕一揮 只見這條絲巾很輕柔地 從刀刃上劃過 就這麼一分兩半了 然後緩緩地飄落在地上 詩欣王理查看到這一幕 眼珠子都要掉出來了 心裡只有一個字 服務 這一段是英國歷史小說家斯科特 在《護身符》裡描寫的場景 原型來自於民間傳說 但大馬士革鋼刀 在全球神兵利器裡面 名列明刀之首 這一點是現代人都承認的 時間來到了20世紀90年代 美國愛荷華州州立大學的一位冶金專家 他很不服氣 想要挑戰大馬士革鋼刀的地位 他和一個現代鑄劍師合作 複製了一把大馬士革鋼刀 然後又拿了一把 用現代德國優質鋼打造的刀 準備重複薩拉丁的絕活 刀刃劃絲巾 結果讓這位冶金專家不得不服氣 仿製的大馬士革刀 像剪刀一樣乾淨俐落地割開了絲巾 而現代德國鋼刀所切割的絲綢邊緣 就跟狗啃的一樣粗糙不堪 而且鑄劍師也承認 自己所仿製的大馬士革鋼刀 比古代的正品刀更厚更重 正品刀在諸多性能方面 比當代工藝下的仿製品更加優越 大馬士革刀是怎麼鑄造的呢 我們已知的是 它使用了一種低溫鍛造工藝 鋼材在大約920攝氏度的溫度裡 先被鍛造成型 然後冷卻 再一次加熱到920攝氏度以後 立刻放入一種叫龍血的東西裡淬煉 冷卻以後就能夠得到這種鋒利無比 又韌性十足的大馬士革鋼刀了 至於這個龍血到底是什麼東西 這是大馬士革刀匠們至高無上的祕密 和烏爾伯特劍的命運一樣 大馬士革刀在18世紀以後 就從歷史上隱身了 之後出現的大馬士革鋼刀 都是仿製品 當代仿製品所使用的材料 其實是在過去幾百年 對合金知識積累的基礎上 一點一點地調 慢慢釋出來的 說它是仿製品其實有點牽強 因為當代人並不掌握古代刀匠的工藝 它是在當代工藝的基礎上 和當代材料科學的基礎上的第二次發明 算是逆向研發 它追求的效果和大馬士革鋼刀接近 但是在防鏽和延展性方面 當代仿製品都比不上古代正品 正品刀片鍛造得非常薄 鋒利又不生鏽 當代仿製品和古代正品 它到底差距在哪兒呢 這個祕密是直到進入千禧年以後 才揭開的 2006年德國德勒斯登工業大學 一個叫保夫勒的教授宣佈 他在古代大馬士革鋼刀裡 發現了碳納米管的結構 碳納米管是一種管狀的碳分子 這種碳分子是按照六邊形的 網格狀分佈的 這種結構的抗拉強度是鋼的100倍 但密度只有鋼的六分之一 幾萬根碳納米管並排放在一起 也只有一根頭髮絲的寬度 這就是大馬士革刀 輕便而又堅韌的原因 保夫勒還說 在一些烏爾伯特正品件裡面 也發現了微量的碳納米管結構 而且大馬士革刀裡的碳含量 和烏爾伯特件也差不多 都是在1%至2%之間 這說明很可能兩者的原料鋼材 是同一個來源 就是印度的烏茲鋼 這個說法已經得到了學界的普遍認同 而且從印度到中東 再到歐洲的貿易路線 已經被考證了出來 是這樣的 那麼也就是說 要揭開烏爾伯特件和大馬士革刀的祕密 關鍵在於它們使用的原料 它們之所以在冷兵器時代 因為都採用了烏茲鋼作為原料 再加上特殊的龍血等等祕法 也就成就了世界第一寶刀的美名 和維京寶劍的名聲 如果破解了烏茲鋼的祕密 那是不是答案也能圓滿揭曉了呢 烏茲鋼來自於印度中部的 特倫甘納地區和斯里蘭卡 也叫乾鍋鋼 方法聽上去和現代的乾鍋鋼 沒有什麼區別 都是把鐵合金放入小小的乾鍋當中 然後在乾鍋裡加入添加劑 利用乾鍋的隔熱性 除去鐵合金中的雜質 控制碳含量 時間一到 叮咚 你就能得到一塊 含碳量剛剛好的優質鋼錠了 英國大學的考古冶金專家朱立弗 滿懷希望 專程去了一趟斯里蘭卡 希望能夠破解大馬士革鋼刀 和烏爾伯特件 這最關鍵的謎團 可是當他親眼看到印度乾鍋的時候 差點都崩潰了 當地人就是用黏土 再混上稻米糠 這麼捏成的乾鍋 是這個樣子 看起來夠寒顫的 朱立弗心裡就打鼓了 這個土法乾鍋能夠煉出 比現代鋼材更優秀的烏茲鋼嗎 他好歹打起精神 讓當地人當面演示了 如何使用這種土法乾鍋煉鋼 當小小的鋼錠出爐以後 朱立弗一檢測 果不其然 含碳量壓根就不達標 後來他才知道 此乾鍋鋼非彼乾鍋鋼 用來做古代大馬士革刀的 乾鍋鋼技法 在當地早就失傳了 現在這個相當於是斯里蘭卡人的 土法煉鋼 朱立弗於是很遺憾的離開了 他現在對烏茲鋼的唯一解釋 就是它是一種古代煉金術 沒辦法用現代的觀念去理解 和現代的冶金學 需要和美劇迷們提一嘴的是 《權力的遊戲》裡面的瓦雷利亞鋼 原型就是烏茲鋼 以及很可能 用烏茲鋼來鍛造的烏爾伯特劍 《權遊》裡面的瓦雷利亞鋼劍 不僅消金斷玉 更有一項奇富異稟 就是在所有的兵器裡 只有它或者龍鯨Dragonglass 所製作的武器才能殺死異鬼 最後二壓就是用一把 瓦雷利亞鋼的邊角鐐 鑄成的匕首 幹掉了讓世界顫抖的夜王 Night King 在小說作者馬丁的筆下 瓦雷利亞鋼是在咒語和魔法的加持下 以巨龍噴吐的火焰鍛造出來的 那當然非同凡響啊 中國古代神劍鑄造的過程 比如歐野子大師的代表作 《戰奴龍淵》等等 回到前面提出的問題 中世紀的鑄劍師們 他們是怎麼掌握各種低量合金的配比 來影響劍的性能呢 那個無比奇妙的碳納米管 又是怎麼搞出來的呢 答案很可能是 他們壓根就不需要什麼化學知識 而是有自己獨特的 同時接近事物本質的認知方式 在今天的人看來 就只能用兩個字來總結 那麼好 今天的故事就分享到這 謝謝大家 如果您覺得這個話題有意思的話 就請訂閱關個注 下回更新不迷路 散會