印度遠(yuǎn)古鐵柱 為何矗立千年不銹？

從學(xué)習(xí)物理開始我們就知道一個(gè)原理，鐵與空氣接觸久了，會(huì)產(chǎn)生鐵銹。可是在印度有一個(gè)遠(yuǎn)古鐵柱，矗立千年竟然沒有生銹，這其中是什么原因所致呢？

在印度德里城附近的麥哈洛里，矗立著一根公元五世紀(jì)鑄造的巨大鐵柱。這根鐵柱高6.7米，直徑約1.37米，用熟鐵鑄成，實(shí)心，柱頂有著古色古香的裝飾花紋。據(jù)說這根鐵柱是為紀(jì)念旃陀羅王而鑄造的。

但最令人驚異的是，鐵柱在露天中聳立了1500余年，經(jīng)歷了無數(shù)風(fēng)吹雨打，至今仍沒有一點(diǎn)生銹的痕跡！人們都知道，鐵是最容易生銹的金屬，一般的鑄鐵，不用說千年，幾十年就銹蝕貽盡了。

直到現(xiàn)在，人們也沒有找到能夠防止鐵器生銹的有效辦法。盡管從理論上說，純鐵是不生銹的，但純鐵難以提煉，造價(jià)高昂。而且有些科學(xué)家分析了鐵柱的成份，發(fā)現(xiàn)其中含有很多雜質(zhì)，絕非純鐵。照理說應(yīng)該比平常的熟鐵更容易生銹才是。

如果說古代的印度人早已掌握了冶煉不銹鐵器的技術(shù)，只是這種技術(shù)后來失傳了，那他們?yōu)槭裁礇]有在同時(shí)代冶煉出其它任何不生銹的鐵制器具呢？而且古印度的典籍中，也沒有任何關(guān)于這方面的記載。

幾個(gè)世紀(jì)以來，印度德里的鐵柱一直高高聳立，歡迎著來參觀圖布尖塔的游客。由于它位于入口的正前方，所以吸引著眾多游客的目光。這根柱子建于公元4世紀(jì)前后，高6.7米，最細(xì)的地方直徑為32厘米，底部直徑42厘米，埋在地下的部分僅有0.5米，地下部分的形狀似一個(gè)洋蔥頭，重6.5噸。

若干世紀(jì)的光陰給人類歷史留下了不可魔滅的印跡，但這根柱子卻似乎不為所動(dòng)：盡管通身由鐵鑄成，但是表面幾乎沒有任何銹跡。然而，始建于700年前、位于印度普里和科納克的廟宇內(nèi)的鐵梁卻有明顯腐蝕過的痕跡。即使在現(xiàn)代，鋼鐵的防腐蝕也是一個(gè)難題，那么究竟是什么神奇的力量守衛(wèi)著古老的德里之柱？

德里鐵柱一直都惹人注目，亞歷山大·克寧奧姆爵士在1862年至1865年發(fā)表的《印度的考古學(xué)概述》中報(bào)告該鐵柱是一根鍛造的鐵柄，上端直徑為16英寸，長約22英尺，他在書中提到鐵柱的上端呈現(xiàn)奇怪的金黃色，這種表現(xiàn)引致一段時(shí)間的猜疑，該鐵柱是鋼做的，其后很多研究者都對此做了一番評論，據(jù)該鐵柱上的刻印文字非常清晰，這些文字使人們能將它的制造時(shí)間定到公元310年。

似乎沒有疑問這根鐵柱是由鐵盤焊接而成，據(jù)說焊接的標(biāo)志仍然清晰可辨，羅伯特·哈德費(fèi)爾德爵士在1911年從鐵柱上取了一小塊鐵做檢驗(yàn)，后來又對一塊大的鐵柱樣品做了一番詳盡的研究，研究結(jié)果表明該鐵柱含(%)0.08的碳，0.046的硫，0.114的磷，0.032的氮，99.72的鐵，銅和其它元素0.034，哈德費(fèi)爾德爵士說這塊鐵柱是一個(gè)完全沒有雜質(zhì)的加工鐵制品中的精品，從鐵的純度和統(tǒng)一性來看，甚至比現(xiàn)代瑞典的碳鐵還好，從結(jié)構(gòu)上看，該鐵柱由大的鐵晶粒組成，只有一小部分水泥，有時(shí)在晶粒的邊緣，偶然在鐵柱體上，一個(gè)更小的粒狀結(jié)構(gòu)，獨(dú)立于大粒子，幾乎看不見。

此外還有大量的正常形態(tài)的小線條，似乎與小顆粒結(jié)構(gòu)有關(guān)，據(jù)記載可能歸因于老化。哈德費(fèi)爾德的實(shí)驗(yàn)室將鐵柱上的一小片取下來后，上面淋上水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一夜之間鐵片就生銹了，但是鐵柱的斷端在同樣的實(shí)驗(yàn)室條件下四天都不腐蝕。哈德費(fèi)爾德記述到鐵柱的地下部分卻有腐蝕。

專家的解釋

這根神奇的柱子吸引著全世界許多科學(xué)家的眼光，從考古學(xué)家到腐蝕化學(xué)家都對這個(gè)現(xiàn)象提出各種各樣的理論，一般歸結(jié)為：氣候條件以及大塊鑄件。但最終是當(dāng)?shù)氐囊晃粚W(xué)者、坎普爾(Kanpur)大學(xué)的材料工程師拉馬穆爾西·巴拉蘇布拉馬尼安發(fā)現(xiàn)了這根柱子的奧秘。

他首先分析了鐵柱的表面，提取了上面的一塊銹斑，發(fā)現(xiàn)它含磷量很高。這種元素與鐵和空氣接觸發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，形成磷酸氫鹽的水合物(FepO4·H3pO4·4H2O)，在鐵柱開始生銹時(shí)，由磷、鐵和空氣形成的保護(hù)膜防止了銹跡的進(jìn)一步發(fā)展。

通常，鐵的生銹是由兩種原因造成的，一是化學(xué)腐蝕，與一些非金屬元素直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如與空氣中的氧發(fā)生氧化反應(yīng)，生成三氧化二鐵。另一種是電化學(xué)腐蝕，即當(dāng)兩種不同的金屬接觸時(shí)，由于它們的電位不同，在電解質(zhì)存在的情況下就會(huì)形成微電池，從而造成其中一種金屬的腐蝕。

同一種金屬在經(jīng)過熱處理和機(jī)械加工之后會(huì)造成內(nèi)部的不均勻，也會(huì)形成微電池，使金屬受到腐蝕，在這種情況下，潮濕的空氣往往充當(dāng)了電解質(zhì)。

因此，德里鐵柱在建立起來之后就面臨著生銹的可能，由于澆鑄和鍛造時(shí)必定會(huì)形成一些不均勻和細(xì)小的瑕疵，直接面臨著化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。

但是，德里鐵柱中的磷是使其免遭銹蝕厄運(yùn)的直接保護(hù)神。正是這種元素促成了保護(hù)膜的形成，保護(hù)了這根柱子，一開始就阻止了腐蝕反應(yīng)的發(fā)生。

另外，巴拉蘇布拉馬尼安認(rèn)為德里溫和的氣候也是這根柱子免受腐蝕的重要原因之一。這一地區(qū)一年的大部分時(shí)間里，相對濕度從未超過70%。只有在這種情況下，空氣才足以凝結(jié)成為傳導(dǎo)微電流的導(dǎo)體。而在德里，這樣高的濕度一年只有20天，濕度超過70%的天數(shù)僅2個(gè)多月。

這根柱子是當(dāng)時(shí)世界上最大的鍛造物，鍛造工藝非常精細(xì)。考古學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，印度人使用非常高超的技術(shù)加工鐵器，比歐洲人提前了至少1000年。巴拉蘇布拉馬尼安認(rèn)為，盡管古代的印度鐵匠們可能不知道會(huì)發(fā)生何種化學(xué)反應(yīng)，但他們很可能有意選擇了已經(jīng)證明具有抗腐蝕特性的鐵質(zhì)材料。

鐵柱孤零零地矗立在那里，好像一個(gè)不可理解的物證，在向人類的智慧挑戰(zhàn)。我們誰都無法相信，古人是通過怎樣的手段達(dá)到了這一點(diǎn)。