印度定海神针:德里铁柱为什么可以保持千年不倒?

2019-06-12 12:38:11 来源:www.tansuoyuzhou.cn 作者:

《西游记》中孙悟空寻找定海神针的故事相信大家都已经知道了,本期小编讲述的就是现实中的定海神针:德里铁柱。在印度德里城附近的麦哈洛里,矗立着一根公元五世纪铸造的巨大铁柱。这根铁柱高6.7米,直径约1.37米,用熟铁铸成,实心,柱顶有着古色古香的装饰花纹。据说这根铁柱是为纪念旃陀罗王而铸造的。

但最令人惊异的是,铁柱在露天中耸立了1500余年,经历了无数风吹雨打,至今仍没有一点生锈的痕迹!人们都知道,铁是最容易生锈的金属,一般的铸铁,不用说千年,几十年就锈蚀贻尽了。 

德里铁柱现状

直到现在,人们也没有找到能够防止铁器生锈的有效办法。尽管从理论上说,纯铁是不生锈的,但纯铁难以提炼,造价高昂。而且有些科学家分析了铁柱的成份,发现其中含有很多杂质,绝非纯铁。照理说应该比平常的熟铁更容易生锈才是。如果说古代的印度人早已掌握了冶炼不锈铁器的技术,只是这种技术后来失传了,那他们为什么没有在同时代冶炼出其它任何不生锈的铁制器具呢?而且古印度的典籍中,也没有任何关于这方面的记载。

屹立的德里铁柱

几个世纪以来,印度德里的铁柱一直高高耸立,欢迎着来参观图布尖塔的游客。由于它位于入口的正前方,所以吸引着众多游客的目光。这根柱子建于公元4世纪前后,高6.7米,最细的地方直径为32厘米,底部直径42厘米,埋在地下的部分仅有0.5米,地下部分的形状似一个洋葱头,重6.5吨。若干世纪的光阴给人类历史留下了不可魔灭的印迹,但这根柱子却似乎不为所动:尽管通身由铁铸成,但是表面几乎没有任何锈迹。然而,始建于700年前、位于印度普里和科纳克的庙宇内的铁梁却有明显腐蚀过的痕迹。即使在现代,钢铁的防腐蚀也是一个难题,那么究竟是什么神奇的力量守卫着古老的德里之柱?

 

这根神奇的柱子吸引着全世界许多科学家的眼光,从考古学家到腐蚀化学家都对这个现象提出各种各样的理论,一般归结为:气候条件以及大块铸件。但最终是当地的一位学者、坎普尔(Kanpur)大学的材料工程师拉马穆尔西·巴拉苏布拉马尼安发现了这根柱子的奥秘。 他首先分析了铁柱的表面,提取了上面的一块锈斑,发现它含磷量很高。这种元素与铁和空气接触发生了化学反应,形成磷酸氢盐的水合物(FePO4·H3PO4·4H2O),在铁柱开始生锈时,由磷、铁和空气形成的保护膜防止了锈迹的进一步发展。

德里铁柱

通常,铁的生锈是由两种原因造成的,一是化学腐蚀,与一些非金属元素直接发生化学反应,如与空气中的氧发生氧化反应,生成三氧化二铁。另一种是电化学腐蚀,即当两种不同的金属接触时,由于它们的电位不同,在电解质存在的情况下就会形成微电池,从而造成其中一种金属的腐蚀。同一种金属在经过热处理和机械加工之后会造成内部的不均匀,也会形成微电池,使金属受到腐蚀,在这种情况下,潮湿的空气往往充当了电解质。

德里铁柱图片

因此,德里铁柱在建立起来之后就面临着生锈的可能,由于浇铸和锻造时必定会形成一些不均匀和细小的瑕疵,直接面临着化学腐蚀和电化学腐蚀。但是,德里铁柱中的磷是使其免遭锈蚀厄运的直接保护神。正是这种元素促成了保护膜的形成,保护了这根柱子,一开始就阻止了腐蚀反应的发生。 另外,巴拉苏布拉马尼安认为德里温和的气候也是这根柱子免受腐蚀的重要原因之一。这一地区一年的大部分时间里,相对湿度从未超过70%。只有在这种情况下,空气才足以凝结成为传导微电流的导体。而在德里,这样高的湿度一年只有20天,湿度超过70%的天数仅2个多月。

这根柱子是当时世界上最大的锻造物,锻造工艺非常精细。考古学家们发现,印度人使用非常高超的技术加工铁器,比欧洲人提前了至少1000年。巴拉苏布拉马尼安认为,尽管古代的印度铁匠们可能不知道会发生何种化学反应,但他们很可能有意选择了已经证明具有抗腐蚀特性的铁质材料。这根柱子的底部看起来相当粗糙,也许应归咎于加工过程中铸造得不够精细,或者是为了埋入地下而故意做得粗糙不平。而其上部则非常光滑干净。柱子的上部如此精细,以致于参观者常误以为它是用青铜制作的。