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“在漆黑的森林中,远处忽然出现了一道银色的光芒,那是一个守护神,带来了期望和引导。”
这是小说《哈利·波特》中的一个情节,但其实也是大家人类的写照。在蜡烛和电灯创造之前,太阳落山,夜幕即将来临之后,就意味着黑暗的到来。但渴望光明的大家,又一直能在黑夜中找到一些会发光的物体。围绕着如此的夜光现象,也就出现了不少有趣的故事。
01 萤火虫和“蓝眼泪”
萤火虫会发出亮光,可能是人类最早注意到的夜光现象。早在国内的先秦时期,《诗经》中就有了“町疃(tīng tuǎn)鹿场,熠耀宵行”的记载,其中的“熠耀”就是萤火虫。古时候,萤火虫被赋予了“流萤”“夜光”“宵烛”等海量富有诗意的名字,并因此被誉为“诗虫”,成为诗大家在漫漫长夜中探寻想法的源泉。杜牧的“银烛秋光冷画屏,轻罗小扇扑流萤”更是经典名句。
图源:Pixabay
萤火虫其实是鞘翅目萤科(Lampyridae)昆虫的统称,全球大约有2200多种。萤火虫之所以会发光,是由于在它的腹部存在着荧光素和荧光素酶。荧光素酶是发光的催化剂,在它有哪些用途下,荧光素会与氧气反应,从而在黑暗中发出荧光。
有趣的是,不只会飞的成虫会发光,萤火虫的幼虫乃至不会动的卵同样也会发光。一般觉得,萤火虫演化出发光的能力,主如果为了求偶,但非常可能它同样也依赖荧光去和同伴交流、警戒敌害,甚至诱杀猎物。
相比会发光的萤火虫,另外一类会发光的生物看上去更为神奇,那就是海边的“蓝眼泪”。在国内东南的不少沿海区域,一到夏天深夜,就常常会出现梦幻般的荧光海。伴随海浪的拍打,海岸线会变成一片梦幻的蓝色荧光,就仿佛大海留下了晶莹剔透的泪水。
这种现象,其实是夜光藻(Noctiluca scintillans)很多繁殖引发的赤潮。夜光藻是甲藻门的单细胞生物。正如萤火虫一样,在它体内的细胞器中储存有荧光素和荧光素酶。当海水中营养丰富时,夜光藻就会忽然很多繁殖,并且在海浪的刺激下发生反应,从而产生浅蓝色的冷光。虽然这种现象很壮观漂亮,但夜光藻的忽然出现,其实是海洋对人类的一种生态警告,这意味着当地的海水存在富营养化现象,海洋环境已经发生了异常的变化。
像萤火虫和夜光藻如此,生物体本身会发光的现象称为“生物荧光”。在自然界中,很多其他生物同样也可以发出生物荧光,比如真菌、甲壳类生物、昆虫、乌贼、水母与细菌等。
图源:Pixabay
小时候玩的荧光棒,其实就是模仿了生物荧光的原理,在塑料管中装有两种化学物质,它们一旦混合就会发生化学反应从而发光。目前,也有科学家在进行尝试,将荧光素和荧光素酶移植到一些植物的体内,如此,在将来夜游植物园时,大家就能看到如科幻电影《阿凡达》般的梦幻场景了。
02 鬼火并不神秘
当然,在自然界中会发出夜光的不止是生物,还有其他可能。在古时候,因为科学认知水平有限,古人对不少现象都没办法讲解,“鬼火”就是其中一种。在一片伸手不见五指的环境中,远处的乱葬岗隐隐约约出现了一丝亮光,并且亮光忽隐忽现,还会到处移动。如此的鬼火现象,在中外的不少古籍中都有记载,也成为不少民间鬼怪故事中的经典桥段。
对于大家现代人,在学会了基础化学常识之后,其实就不难对鬼火现象做出讲解了。人体中大约含有60多种元素,其中钙和磷所组成的磷酸钙是骨骼的主要成分。人死后,在微生物有哪些用途下,骨骼中的磷酸钙就会渐渐分解成磷化钙,磷化钙又会进一步与水反应产生磷化氢。磷化氢的燃点只有38℃,所以一旦积累了足够多的磷化氢,它就比较容易在高温环境中产生自燃,也就形成了鬼火。
现在伴随国内丧葬形式的改革,在推行火葬之后,大家在野外能看到鬼火的状况,也就愈加少发生了。
03 真实世界的夜明珠
在民间传闻和盗墓笔记中,还有一种比鬼火更难得一见的发光体,那就是夜明珠了。相传夜明珠是一种稀少的宝石,古称“随珠”“悬珠”“垂棘”“明月珠”等。它能在黑暗中自行发光,夜间百步之内,足以照见每一根头发,甚至可以使尸体不腐烂。据了解在慈禧太后死后,她口中就含着一颗夜明珠。
其实以科学的见地来看待夜明珠,这就是一类具备发光性的矿石,也并没那样稀罕。虽然现在对于何为夜明珠还没一个明确的概念,但业内有一个相对常见的共识:“在自然界产出,在常温下经阳光、白炽灯或其他光源照射一段时间后,在黑暗下能发出磷光并持续0.5小时以上,借用该光源在0.33m范围内能看清直径为5mm大小的物体者称为发光石,若琢磨为球状的叫夜明珠,呈玉璧状的叫夜光璧。”
为何会有夜明珠如此的宝石出现呢?其实不少夜明珠的主要成分是萤石。这是一种非常容易见到的矿物,来自火山岩中,也是现在工业上氟化氢的主要来源。
萤石有一种特质,就是它内部的自由电子在外面能量的刺激下,会由低能状况进入高能状况,就像是给电池充电。当外面能量刺激停止时,电子又由高能状况转入低能状况,这个过程就会发光,就像是电池在放电。所以把萤石放在日光灯或阳光下充分照射后,萤石就会发光了。只不过萤石的光很微弱,在强光下大家的肉眼几乎看不见,但到了黑暗的环境中,就非常明显了。
当然萤石发光与本身的质地有关,不是所有些萤石都能发光,夜明珠也不仅有萤石这一种材料。除去萤石以外,还有钻石、磷灰石、白钨矿、欧珀等也能发出夜光。
而在今天市面上的“夜明珠”形态更是五花八门,不少企业卖的“夜明珠”工艺品是在里面加入了人造硼铝酸锶(sī),这种物质含有稀土元素,发光原理与萤石类似,发光成效还要更好。正是这种在2003年才获得创造专利的宝石的问世,才使得“夜明珠”彻底跌下神坛。在今天,大家甚至花几十块钱就能在电子商务平台买到一个品相很好的夜明珠。
04 发光的骨头
当这类元素自己发生放射性衰变时,便会释放能量,从而发出亮光。历史上,在人类发现并知道放射性元素会发光的过程中,过去有过一个悲惨的故事……
镭元素是1898年由居里夫人发现并命名的。在发现之初,镭被视为一种神奇的化学物质,在科学家们发现镭可以对抗癌变的肿瘤后,公众对镭的崇拜近乎到了疯狂的地步,从牙膏、口红到牛奶、面包、巧克力,当时的产品都爱添加镭元素以标榜“健康”。
因为镭元素衰变时会产生游离辐射,从而产生夜光的成效,所以在当时,镭会被当作“夜光涂料”用来描画手表上的数字。在20世纪20年代的美国,夜光手表成为当时时尚的风尚,不少工厂聘用了年轻女工去画夜光表盘,她们还有个专门的称呼“镭女孩”。这类女生天天都与大剂量、高浓度的镭接触,但企业并没告知她们镭是一种危险的放射性元素,甚至鼓励她们用嘴唇抿含有镭元素的颜料笔尖去绘画。不久之后,很多女工相继患病,最后不幸死亡。更让人震撼的是,即便在她们过世后,积累在体内的镭元素仍使得她们的遗骨发出诡异的幽光。
图源:Pixabay
显然,这种具备放射性的物质发出的夜光十分危险,是大家需要警惕的。但所幸在大家日常,不太容易接触到这种放射性元素。而大家今天佩带的夜光手表,表盘上的涂料也换成了更安全的氢的一种同位素——氚(chuān),它衰变过程中只能释放电子,且不会穿透人体,辐射剂量也微乎其微。还有些生产厂家用了人造硼铝酸锶如此的发光材料,那就愈加安全了。
其实在夜光现象的背后,是大家对于神奇的自然不断发现和知道的过程。这种对于未知事物的好奇,过去驱使大家的祖先离开洞穴,去追寻黑暗中的光亮,也激励着今天的大家,去借助夜光现象给生活和世界创造更多的可能性。
供稿单位:重庆科技馆
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