武夷山分享 http://blog.sciencenet.cn/u/Wuyishan 中国科学技术发展战略研究院研究员;南京大学信息管理系博导

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沙--大自然的神奇组块

已有 5494 次阅读 2010-6-28 07:01 |个人分类:译海扁舟|系统分类:科普集锦

按:不时见到我们的沙滩被毁掉的报道,以下链接只是其中一例,http://webbbs1.oeeee.com/articles/2010-1/30/6850640_1.html,村民共同摁手印抗议疯狂取沙毁坏沙滩的行为,也不知其抗议有没有生效。于是,将30年前的一篇讨论沙的科普译文贴在下面。该文最后三段最值得阅读。只知道沙的经济价值而不晓得其环保价值所导致的短期行为,既是愚蠢,也是罪恶。

 

沙――大自然的神奇组块

(美) 理查德. 波德

武夷山 19811115日译毕,20106月修改(出处记不清了)

 

流浪者在沙滩上漫步。幻想者用沙堆成城堡。博物学家研究沙如何沿海岸徙动。我们的祖先让沙从沙漏里淌下以计量时间。而如果小孩子该睡觉还没睡,揉着犯困的双眼的时候,父母亲就会对他们说,这是“瞌睡神”向他们的眼里撒沙子了。

沙在自然界里含量丰富,引起人的巨大兴趣而且造福于人,像这样的物质,真可说是绝无仅有了。按净开采量算,采沙业是我国目前最大的非燃料矿业。1979年我们从地下开采出近十亿吨沙,其商业价值超过23亿美元。

纽约州多佛平原多佛沙石公司就是从事沙开采与加工的六千家私营公司中的一个典型。它以每吨4.75美元的价格把沙卖给国营和州营的公路部门。不过,我国别处的同类采沙公司则把其最终产品运往制造厂和铸造厂。在这些工厂里,不计其数的加工制造过程都少不了沙。

这种原材料的什么性质使它在如此千差万别的产品中占据一席之地呢?18世纪的神秘主义者威廉.布莱克相信,“由一粒沙子能窥见世界”。这句话的正确程度之高,他自己亦未曾料到呢,因为,沙这神奇的矿物其实是碎散的岩石,而岩石便是我们这颗行星的本体呀。

沙有多种多样:或许是云母,或许是长石,或许是构成了夏威夷黑色海滩的、火山爆发造就的玄武岩,或许是构成了百慕大粉红色海滩的珊瑚颗粒。甚至,人造煤灰和人造钢渣也是沙。不过,我们碰到的沙十有八九是硅石(SiO2),俗称为石英,它是由地球蕴含量最丰富的两种元素――硅和氧的自然结合而形成的化合物。

地壳的65%是硅石,亘古至今,人们一直把它视为珍宝。我们最早的祖先用黑曜岩石磨成箭头和装饰品,黑曜岩是火山热熔化了沙石后形成的暗黑色的乌二氧化硅玻璃。古代腓尼基人和美索不达米亚人将大自然没有做完的事情继续了下去:用沙做出了玻璃。考古学家业已发掘出4000年前的光亮石器。

现代的玻璃制造者把一定量的沙子同石灰石、苏打灰和碎玻璃配起来,使其在华氏2700度高温下在巨窑里熔化。熔融的玻璃可以用吹、拉、压、浇注、碾压、压模等方法做成各种形状,制造灯泡、挡风玻璃、透镜等等。

同玻璃制造一样,金属铸造的历史也非常久远了――起码有5000年。而沙总是铸造工艺的关键。金属铸造工业每年要生产出价值14亿美元的砂型铸造产品,从水龙头到汽缸体。假如没有沙,那就根本不可能了。

沙的另一项重要用途之所以能实现,是因为我们能使普通石英――大部分沙的成分都是石英――的晶体以一种随晶体的大小和形状而异的恒定频率振动。从无线电发展的早期阶段起直到现在,发射机都含有振动石英晶体,它控制着向空中发出的无线电波的频率。在短波无线电发射、电视和雷达中,石英也起着重要的作用。小小的石英晶体使现代钟表达到那么高的准确度,普通机械游丝结构的钟表望尘莫及。

在上述这些应用中,人们要么是采用了石英本身,要么是把它与其他材料配制起来使用。可是,到本世纪中叶时,科学家们已经开始制造硅氧原子链,于是制造出了一类崭新的合成材料――硅酮。

硅酮是生产与各种塑料、橡胶、油脂、明胶的生产差不多,它被用以家具上光、发动机润滑、房顶堵漏,还用来保护飞船外壳使不致过热,使面包不粘烤面包的器皿。由于硅酮与人体组织不反应,又使它产生一个珍贵用途,就是可以做成人体备用器官,如指关节、鼻子、乳房、心瓣等等。

不过硅的最精巧用途在电子学,特别是在于制造芯片。为了制造芯片,在半导体工业中,我们模仿天然晶体形成的方式“生长”出所需要的晶体。……

实验室、制造厂、铸造厂,到处都在用沙,可是,这些单位每年的用沙量还不到开采量的5%,真有点难以置信。95 以上的沙都用于建筑业了。确实,尽管圣经警告说,建在沙上的房子不牢靠,但我们的工业社会基本上可以说是奠基于沙上。……

然而, 归根到底, 沙在环保方面的价值甚至可以超过其商业价值,因为,沙粒沿海岸线徙动,这本身就是工程学上的奇迹。虽然有多种力量能使岩石转化,但海浪的力量最为持久亦最为强大。在漫长的地质学年代里,许多岩石结构的海岸被海浪冲刷成了沙质海滩。但是,正因为沙粒实际上已是不可毁损的了,大陆与海洋之间才最终保持住了一种相持局面。岩石一旦化为颗粒小到一定程度的沙子,就能够容纳水,起着缓冲的作用。

人类有一种对永恒的追求,而海陆相遇的这块圣洁地带似乎就满足了这种要求。对我就是这样。我每年都要到纽约州火岛清莹白净的海滩去一次,仿佛朝拜圣地似的。在那儿,我徜徉于水边,拾捡贝壳,让拍岸的波涛浸泡一下,感到神清气爽。然后,我躺在曲“形”逢迎的沙丘上,掬起一把沙子,让这不朽的颗粒从手指间筛下。

此时此刻,我才体会到沙的真正价值何在。

 

 

 



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