1
00:00:06,886 --> 00:00:11,216
黃石火山口的間歇泉和溫泉深處

2
00:00:11,216 --> 00:00:16,184
有一個由地幔中的熱點
所產生的岩漿室。

3
00:00:16,184 --> 00:00:19,077
隨著岩漿移向地球表面，

4
00:00:19,077 --> 00:00:23,337
結晶成為新生的熱火成岩。

5
00:00:23,337 --> 00:00:27,392
這些岩石的熱量將地下水推向地表。

6
00:00:27,392 --> 00:00:32,882
隨著水的冷卻，離子
以礦物晶體的形式沉澱出來，

7
00:00:32,882 --> 00:00:36,876
包括矽和氧形成的石英晶體，

8
00:00:36,876 --> 00:00:41,886
鉀、鋁、矽和氧形成的長石，

9
00:00:41,886 --> 00:00:45,126
鉛和硫形成的方鉛礦。

10
00:00:45,126 --> 00:00:47,736
許多水晶具有標誌性的形狀——

11
00:00:47,736 --> 00:00:52,676
像是這種並列的尖頭石英
或成堆的方鉛礦立方體。

12
00:00:52,856 --> 00:00:57,321
為什麼它們一次又一次地
長成這些形狀呢？

13
00:00:57,321 --> 00:01:00,013
部分的答案在於它們的原子。

14
00:01:00,013 --> 00:01:04,933
每個晶體的原子都以
高度有序的重複模式排列。

15
00:01:04,933 --> 00:01:08,508
這種圖案是水晶的定義特徵，

16
00:01:08,508 --> 00:01:10,518
而且並不局限於礦物質——

17
00:01:10,518 --> 00:01:15,758
沙子、冰、糖、巧克力、
陶瓷、金屬、DNA，

18
00:01:15,758 --> 00:01:19,679
甚至連一些液體都具有晶體結構。

19
00:01:19,679 --> 00:01:22,459
每種晶體材料的原子排列

20
00:01:22,459 --> 00:01:25,699
分屬六個不同的系列：

21
00:01:25,699 --> 00:01:29,009
立方晶系、四方晶系、正交晶系、

22
00:01:29,009 --> 00:01:32,319
單斜晶系、三斜晶系和六角晶系。

23
00:01:32,319 --> 00:01:34,359
在適當的條件下，

24
00:01:34,359 --> 00:01:36,399
晶體的生成

25
00:01:36,399 --> 00:01:39,699
反映其原子排列的幾何形狀。

26
00:01:39,699 --> 00:01:44,579
以方鉛礦為例，它具有
由鉛和硫原子組成的立方結構。

27
00:01:44,579 --> 00:01:46,622
相對較大的鉛原子

28
00:01:46,622 --> 00:01:50,932
排列為彼此成 90 度的立體格子，

29
00:01:50,932 --> 00:01:55,372
而相對較小的硫原子
整齊地排列在鉛原子間。

30
00:01:55,662 --> 00:02:00,174
隨著晶體的增長，
這些位置會吸引硫原子，

31
00:02:00,174 --> 00:02:03,656
鉛則傾向於在這些地方結合。

32
00:02:03,656 --> 00:02:07,096
它們最終完成鍵合原子的格子。

33
00:02:07,096 --> 00:02:11,236
這意味著方鉛礦晶體結構的
90 度立體格子圖案

34
00:02:11,236 --> 00:02:14,593
反映在可見的晶體形狀中。

35
00:02:14,593 --> 00:02:17,973
與此同時，石英具有六方晶體結構。

36
00:02:17,973 --> 00:02:22,103
這意味著它的原子
在平面上排列成六邊形。

37
00:02:22,103 --> 00:02:26,264
這些立體空間裡的六邊形是由許多

38
00:02:26,264 --> 00:02:31,794
「一個矽原子和四個氧原子」
形成的互鎖金字塔所組成。

39
00:02:31,794 --> 00:02:34,171
所以石英晶體的標誌形狀

40
00:02:34,171 --> 00:02:38,281
是帶有尖角的六面柱。

41
00:02:39,571 --> 00:02:41,691
根據環境的條件，

42
00:02:41,691 --> 00:02:45,861
多數晶體能形成不止一種幾何形狀。

43
00:02:46,111 --> 00:02:49,756
例如，在地幔深處形成的鑽石

44
00:02:49,756 --> 00:02:52,041
具有立方晶體結構，

45
00:02:52,041 --> 00:02:55,581
可以長成立方體或八面體。

46
00:02:56,261 --> 00:03:01,131
鑽石的形狀取決於其生長的條件，

47
00:03:01,151 --> 00:03:04,911
包括壓力、溫度和化學環境。

48
00:03:05,451 --> 00:03:09,128
雖然我們無法直接觀察
地幔中的生長條件，

49
00:03:09,128 --> 00:03:11,868
實驗室的實驗已經證明

50
00:03:11,868 --> 00:03:15,838
鑽石傾向於在較低溫度下
生長為立方體，

51
00:03:15,838 --> 00:03:19,026
而在較高溫度下則生成八面體。

52
00:03:19,026 --> 00:03:23,496
微量的水、矽、鍺或鎂

53
00:03:23,496 --> 00:03:26,646
也可能影響鑽石的形狀。

54
00:03:26,646 --> 00:03:31,256
鑽石永遠不會自然地長成
珠寶中的形狀——

55
00:03:31,256 --> 00:03:35,774
那些鑽石經過切割
以展現閃耀和清晰度。

56
00:03:36,474 --> 00:03:41,621
環境條件也影響是否會形成晶體。

57
00:03:41,621 --> 00:03:44,126
玻璃由熔化的石英砂製成，

58
00:03:44,126 --> 00:03:45,686
但玻璃不是結晶。

59
00:03:45,686 --> 00:03:48,706
這是因為玻璃相對較快地冷卻，

60
00:03:48,706 --> 00:03:50,916
而原子沒有時間

61
00:03:50,916 --> 00:03:54,576
將自己排列成石英晶體的有序結構，

62
00:03:54,576 --> 00:03:58,346
相反地，熔化玻璃中隨機排列的原子

63
00:03:58,346 --> 00:04:00,906
是在冷卻時被鎖定。

64
00:04:00,906 --> 00:04:03,546
許多晶體不會形成幾何形狀，

65
00:04:03,546 --> 00:04:08,146
因為它們與其他晶體
生長在非常接近的區域。

66
00:04:08,146 --> 00:04:10,809
像花崗岩一樣的岩石充滿了水晶，

67
00:04:10,809 --> 00:04:13,379
但不具有可識別的形狀。

68
00:04:13,379 --> 00:04:15,539
隨著岩漿的冷卻和凝固，

69
00:04:15,539 --> 00:04:21,249
其中的許多礦物質
同時結晶和迅速耗盡空間。

70
00:04:21,249 --> 00:04:23,881
某些水晶，如綠松石，

71
00:04:23,881 --> 00:04:28,891
在大多數環境條件下
不會長成任何可辨別的幾何形狀，

72
00:04:28,891 --> 00:04:31,014
即使空間足夠。

73
00:04:31,014 --> 00:04:34,204
每個水晶的原子結構
都具有獨特的屬性，

74
00:04:34,204 --> 00:04:39,134
雖然這些屬性可能
與人類的情感需求無關，

75
00:04:39,134 --> 00:04:44,204
但它們確實在材料科學和醫學上
具有強大的應用功能。