驚吓慈禧太後的鎂光燈是什麼東西？

1903年夏，大清最高統治者慈禧太後接見了留法歸來的皇族子弟裕勳齡。裕勳齡帶回不少西洋的高科技産品，其中包括一套先進的攝像設備。聽說這東西拍出的照片比繪畫效果更逼真時，慈禧忍不住想試試。

“呯！”裕勳齡動手指按下按鈕，伴随着耀眼的白光，發出一聲巨響。慈禧太後吓得打顫，連聲高呼“此必洋人妖術，攝哀家魂魄！”裕勳齡忙上前奏道：“太後寬心，這并不是妖術。”不到一盞茶功夫，慈禧太後的黑白肖像照沖洗出來了。她看到照片後，驚歎不已，從此喜歡上拍照。裕勳齡也成為了清朝廷首位專職宮廷攝影師。

鎂光燈助力拍攝的慈禧太後照片。（網絡圖）

攝影發燒友都知道，耀眼白光拜鎂光燈所賜，是鎂粉與氫酸鉀混合燃燒發出的。在反映近現代曆史的影視劇中，類似裕勳齡拍照的情景時常出現。

驚吓慈禧太後的鎂光燈是什麼東西？除了鎂光燈外，金屬鎂還有什麼用途？科學家們是怎樣發現鎂元素的呢？……這些問題的答案的源頭，在250多年前的英國。

尋鎂接力賽

1755年，英國化學家約瑟夫·布萊克（Joseph Black）在研究一種叫碳酸鹽岩的化石,加熱碳酸鹽岩後，發現會生成含雜質的石灰石，這種石灰石裡有一種叫苦土的東西。英、法等國醫學家用苦土來治療疾病。

苦土（網絡圖）

歐洲的科學家普遍認為苦土是不可再分的物質，但布萊克例外。某次研究化學元素的實驗時，他發現苦土接近火苗發出白光。這讓他更加堅信苦土不是單質而是化合物。他查閱了很多資料，得知希臘一個叫Magnesium (美格利亞)的城市盛産苦土，古羅馬人把這種用來治病的礦物稱為“美格尼西•阿爾巴(magnesia alba，漢譯即白色的美格利亞)”。由于各種原因，布萊克未能繼續研究苦土。不過，他把自己的發現結果寫進論文并公開發表。

轉眼到了1892年，英國化石研究者安頓·魯普雷希特偶然間讀到布萊克的論文，就動手做了一個實驗：通過加熱苦土和木炭的混合物，得到一種未知金屬。由于未知金屬的量非常少，而他又忙着研究其它元素，此事便不了了之。

7年後的1899年，一位名叫托馬斯·亨利（Thomas Henry）的科學家在論文中稱，海泡石接近火苗會發出強烈白光，它可能與苦土含有同一種未知金屬元素。但是他的設想沒有實驗作支撐，論文未引起科學界的重視。

海泡石（網絡圖）

分離與命名

元素的發現，與電池的發明緊密相連。電池問世後，化學家們把它運用到實驗中，作為分解化合物的有力武器，加快了元素發現的速度。

英國大科學家漢弗裡·戴維開辟了用電解法制取金屬元素的新途徑。1808年，他通讀以前的化學資料後，對布萊克和亨利論文提到的未知金屬産生了濃厚的興趣，決心通過電解法找出它。

戴維把苦土與汞混合在一起，再放進伏打電池中。通電後，他得到汞與未知金屬的混合物。最後把汞蒸餾，得到一種銀白色的未知金屬。點燃這種未知金屬，立刻發出強烈的白光。

鎂在空氣中燃燒，發出白光。（網絡圖）

“這是一種未知的金屬元素！”戴維禁不住叫出聲來。接着，為搶占發明權，具有豐富經驗的戴維決定為未知的金屬元素命名。既然Magnesium盛産苦土，而苦土又是未知元素的主要來源，何不用Magnesium來命名呢？于是，他發表論文，把這種元素稱為Magnesium，簡稱為Mg。多年後，元素周期表傳入中國，Mg譯成中文“鎂”。

戴維在論文中還提到金屬鎂的兩種化合物的化學構成，苦土其實是氧化鎂，海泡石其實是矽酸鎂。

攝影顯身手

話說鎂元素雖被戴維發現并命名，但很長一段時間也沒引起人們的重視。一是通過實驗獲得的量比較少，且含有雜質；二是科學家沒真正弄清鎂的用途。

1831年，法國科學家布魯圖斯·巴斯（Brutus Bussy）用氯化鎂與鉀反應，終于制得大量的高純度鎂。由此，科學界拉開鎂特性的研究之旅。

鎂金屬最先受到攝影師的青睐。原來，由于科學技術有限，早期的攝影師們一直為拍攝暗處的物體而頭痛，因為運用自然曝光生成較暗物體的照片一般要30分鐘以上。雖然後來科學家們把多種光源運用到攝影機中，還發明了氫氧焰燃燒制成的閃光燈，但拍攝較暗物體曝光也要5分鐘，攝影技術提升一直沒有實質性突破。

正在點燃鎂粉火藥的攝影師，場面十分壯觀。（網絡圖）

1859年，科學家依據“鎂粉燃燒發出耀眼的白光”的原理，用燃燒的鎂粉代替其它光源做成鎂光燈。為了加快燃燒速度，科學家在鎂粉裡摻入強氧化劑氯酸鉀，終于有效解決了拍攝較暗物體的問題。這種情況一直持續了100年。20世紀60年代氩光燈出現，鎂光燈才淡出曆史舞台。

于是這才有了前文慈禧太後拍照時被鎂光燈驚吓的一幕。

用途超想象

步入20世紀，科學家們并沒有停止研究和實驗鎂金屬的其他特性。1934年，邁克勒姆（ E·V·McCollum）把狗和其它動物進行試驗，觀察它們體内缺乏鎂的反應。他把狗圈養起來，每天喂它不含鎂或含鎂量少的食物，如雞蛋、火腿腸等；同時給狗灌一定量的酒，以排除其體内的少量鎂。這樣過了一段時間，狗表現出全身乏力、行走易摔跤等特點。

邁克勒姆再用老鼠、猴子等動物進行類似試驗，終于得出“鎂是人體必需元素”的結論。科學家們也進一步證實，鎂具有調節肌肉與神經活動、增強耐久力的功能，并有助于防治心髒病、冠心病和糖尿病等。

科學家經過研究，還發現鎂具有切削性強、密度小、易于回收等優點，鎂及其合金被運用于汽車行業，有效實現了節能減排、降低污染的目的。據統計，歐洲汽車制造中，鎂用量占了總消耗量的14%以上。未來，從環境保護方面看，鎂及其合金前途無量。

鎂的用途廣泛。（網絡圖）

此外，鎂及其合金還被運用作輕型結構材料及3C産品（計算機、通訊、消費類電子産品）的外殼。各國對鎂及其合金的生産和開發都非常重視。我國“十二五”計劃也明确提出“充分利用我國鎂資源優勢，順應節能和低碳經濟的總趨勢……提高鎂材料技術水平，推動鎂合金應用快速發展”的要求。相信随着科學的發展，這種科學家花半個世紀發現、曾經驚吓慈禧太後的“鎂”麗元素，定會為人類做出更多更大的貢獻。

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【參考資料】

1、論文《鎂合金應用前景及相關表面處理技術》，作者蘇煥超。

2、論文《鎂的性質與鎂的制法》。

作者：魏德勇