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石頭是怎樣爛掉的

原載《我們愛科學》。

  2200多年以前,秦始皇統一了中國,他為了誇耀自己,在他游過的名山勝地,總要叫人在石頭上刻一篇頌揚自己的文字。他以為石頭是永遠不會爛的,他的豐功偉績可以永遠讓後人知道。但是到現在,這些石碑只剩下了山東琅玡山保存的斷片,斷片上的字跡也已經變得模糊不清了。
  許多古碑都是這樣,愈是古老,那上面的字跡愈是模糊。有些古老的石頭建築物,方方的石柱卻變成了渾圓的。
  原來石頭也會慢慢「爛」掉的。
石頭為什麼會「爛

  石頭為什麼會爛呢?
  幾十年前,在列寧格勒博物館裡,發生了這樣一件事情:1843年帝俄時代從埃及搬來的兩座人面獅身石像,身體變得愈來愈「瘦弱」了,它們原來在埃及住了好幾千年,身體卻一直是很結實的。
  這是什麼原因呢?經過科學家診斷,原來是列寧格勒的氣候不適宜遠方的客人居住。
  石像受不了列寧格勒潮濕的空氣。潮濕的空氣中含有很多水分,水聯合了氧氣和二氧化碳,一齊來向石像進攻,把石頭中的一些物質溶解了,使另一些物質發生了化學變化。這樣,石像內部的結構,就變得愈來愈疏鬆了。
  石像還害怕列寧格勒的寒冷。它的身上有無數縫隙。冬天,漏進縫隙裡的水就凍成了無數的小冰碴。水凍成冰,體積要增大1/11。小冰碴只好用力往外伸張自己的身體,這個力量可不能小看,能使指頭尖大的面積上受到2500千克的壓力!這樣就把縫隙愈擠愈大,使石像變得更加疏鬆了。
  「病根」找出來了,科學家就「對症下藥」,給兩位客人全身塗滿油脂,把縫隙全都堵死,不給空氣和水分有進攻它們的機會。從此,兩位客人的身體才沒有繼續壞下去。
  這麼說,在氣候乾燥溫暖的埃及,石像是不是就永遠不變呢?不,在大自然裡,沒有永遠不變的東西。埃及的石像一樣在變,只不過變得慢一些罷了。經過了幾千年,那裡的石像,面貌也已經模糊了。那裡的金字塔高度也減低了。
  埃及雖然氣候乾燥溫暖,卻有冷熱的變化,而只要有冷熱的變化,石頭就會受到破壞。
  石頭傳熱是很慢的,不像鋼和鐵,這頭一燒,那頭很快也變熱了。所以,人們一向用鋼和鐵做鍋子,而不用石頭做鍋子。
  白天,太陽出來,把石頭的表面曬熱了,表面的熱遲遲地傳不到石頭裡面去,裡面就比外面冷。等到表面的熱傳到裡面去的時候,太陽下山了,空氣變冷了,石頭表面也變冷了。這時候,裡面的熱又遲遲地傳不到外面來,裡面又比外面熱。
  銅和鐵會熱脹冷縮,石頭同樣會熱脹冷縮。
  白天,石頭表面熱,要膨脹,裡面冷,要收縮;黑夜,又反過來,石頭表面冷,要收縮,裡面熱,要膨脹,就這樣,一部分要脹,一部分要縮,拉來扯去,日子一長,多大的石頭也會給拉扯碎的。
  石頭還受到生物的進攻。
  石頭雖然很堅固,卻鬥不過一粒小小的樹種。樹種能在石頭的裂縫中發芽生長,樹根長大的時候,對石頭的裂縫施加了很大的壓力,就像用鐵錘向裂縫中敲進了一個楔子,能把石頭的裂縫擠大。樹根和苔蘚類植物還能分泌出一種有機酸,和石頭中的物質起化學變化,迫使石頭分裂。
  許多小動物也是石頭的破壞者,它們有的在石頭上打洞,有的叮在石頭上生活。
  生物死後,屍體也能分解出有機酸,迫使石頭分解。
  這許多破壞者常常是聯合起來向石頭進攻的,科學家把它們的聯合進攻叫做「風化作用」。在「風化作用」的攻擊下,沒有不「爛」的石頭。
石頭爛了是不是壞事

  有人會說:石頭不爛多好呀!不,石頭不爛就糟糕啦!
  地球上存在著這樣的生活秩序:食肉的動物吃食草的動物,食草的動物吃植物,植物在土壤上生長。那麼,土壤是從哪裡來的呢?是石頭「爛」了變成的。
  如果石頭不「爛」,地球上就沒有土壤,就會變得一片荒涼。
  「爛」了的石頭,能夠很好地為人類服務。
  石頭「爛」成較大的碎粒,就是沙子,沙子再「爛」成更小的微粒,就是黏土。黏土混合沙子,再加上生物的屍體和糞便變成的腐殖質,就能變成肥沃的土壤。土壤很適宜植物生長,能夠給人們提供很多糧食、蔬菜、棉花和油料。
  不管是造房子、修水庫,還是舖道路,都離不開沙子。純淨的石英沙,還是造玻璃的原料。
  黏土是制造陶瓷和耐火器材的原料。在造紙、橡膠、肥皂、水泥、石油、鉛筆等工業中,也都要用到黏土。
  「爛」了的石頭當中,還可以提煉出來黃金、金剛石等礦物。
  「爛」了的石頭,給人類帶來多麼豐富的禮物呀!
  有時候,我們還用人工的辦法,使石頭「爛」得更快些,滿足各方面的需要。
  修建一座大型水庫,需要幾百萬立方米、甚至上千萬立方米的沙子。可是,施工地點附近偏偏沒有這麼多現成的沙子。到別處運吧,這麼多沙子,要多少輛車皮來裝呀!難道等那裡的石頭「爛」成沙子再修嗎?這需要千千萬萬年的時間。怎麼辦?人們就用機器把已經風化了的巖石磨成沙子來用。開礦山,修鐵路,人們還常常用爆破的方法,炸爛石頭。一次爆破,就能完成自然界需要幾千年甚至幾萬年才能完成的工作。
  當然,也有的時候,我們需要不容易「爛」的石頭。我們在這樣的石頭上修水壩,建房子。水壩和房子最好修在花崗岩的地基上。花崗岩是巖石中最堅固的石頭了。

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