WEBVTT

00:00:06.886 --> 00:00:11.216
黃石火山口的間歇泉和溫泉深處

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。

00:00:16.184 --> 00:00:19.077
隨著岩漿移向地球表面，

00:00:19.077 --> 00:00:23.337
結晶成為新生的熱火成岩。

00:00:23.337 --> 00:00:27.392
這些岩石的熱量將地下水推向地表。

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，

00:00:32.882 --> 00:00:36.876
包括矽和氧形成的石英晶體，

00:00:36.876 --> 00:00:41.886
鉀、鋁、矽和氧形成的長石，

00:00:41.886 --> 00:00:45.126
鉛和硫形成的方鉛礦。

NOTE Paragraph

00:00:45.126 --> 00:00:47.736
許多水晶具有標誌性的形狀——

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。

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？

NOTE Paragraph

00:00:57.321 --> 00:01:00.013
部分的答案在於它們的原子。

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。

00:01:04.933 --> 00:01:08.508
這種圖案是水晶的定義特徵，

00:01:08.508 --> 00:01:10.518
而且並不局限於礦物質——

00:01:10.518 --> 00:01:15.758
沙子、冰、糖、巧克力、
陶瓷、金屬、DNA，

00:01:15.758 --> 00:01:19.679
甚至連一些液體都具有晶體結構。

NOTE Paragraph

00:01:19.679 --> 00:01:22.459
每種晶體材料的原子排列

00:01:22.459 --> 00:01:25.699
分屬六個不同的系列：

00:01:25.699 --> 00:01:29.009
立方晶系、四方晶系、正交晶系、

00:01:29.009 --> 00:01:32.319
單斜晶系、三斜晶系和六角晶系。

00:01:32.319 --> 00:01:34.359
在適當的條件下，

00:01:34.359 --> 00:01:36.399
晶體的生成

00:01:36.399 --> 00:01:39.699
反映其原子排列的幾何形狀。

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。

00:01:44.579 --> 00:01:46.622
相對較大的鉛原子

00:01:46.622 --> 00:01:50.932
排列為彼此成 90 度的立體格子，

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。

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，

00:02:00.174 --> 00:02:03.656
鉛則傾向於在這些地方結合。

00:02:03.656 --> 00:02:07.096
它們最終完成鍵合原子的格子。

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

00:02:11.236 --> 00:02:14.593
反映在可見的晶體形狀中。

NOTE Paragraph

00:02:14.593 --> 00:02:17.973
與此同時，石英具有六方晶體結構。

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。

00:02:22.103 --> 00:02:26.264
這些立體空間裡的六邊形是由許多

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。

00:02:31.794 --> 00:02:34.171
所以石英晶體的標誌形狀

00:02:34.171 --> 00:02:38.281
是帶有尖角的六面柱。

NOTE Paragraph

00:02:39.571 --> 00:02:41.691
根據環境的條件，

00:02:41.691 --> 00:02:45.861
多數晶體能形成不止一種幾何形狀。

00:02:46.111 --> 00:02:49.756
例如，在地幔深處形成的鑽石

00:02:49.756 --> 00:02:52.041
具有立方晶體結構，

00:02:52.041 --> 00:02:55.581
可以長成立方體或八面體。

00:02:56.261 --> 00:03:01.131
鑽石的形狀取決於其生長的條件，

00:03:01.151 --> 00:03:04.911
包括壓力、溫度和化學環境。

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，

00:03:09.128 --> 00:03:11.868
實驗室的實驗已經證明

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，

00:03:15.838 --> 00:03:19.026
而在較高溫度下則生成八面體。

00:03:19.026 --> 00:03:23.496
微量的水、矽、鍺或鎂

00:03:23.496 --> 00:03:26.646
也可能影響鑽石的形狀。

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——

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。

NOTE Paragraph

00:03:36.474 --> 00:03:41.621
環境條件也影響是否會形成晶體。

00:03:41.621 --> 00:03:44.126
玻璃由熔化的石英砂製成，

00:03:44.126 --> 00:03:45.686
但玻璃不是結晶。

00:03:45.686 --> 00:03:48.706
這是因為玻璃相對較快地冷卻，

00:03:48.706 --> 00:03:50.916
而原子沒有時間

00:03:50.916 --> 00:03:54.576
將自己排列成石英晶體的有序結構，

00:03:54.576 --> 00:03:58.346
相反地，熔化玻璃中隨機排列的原子

00:03:58.346 --> 00:04:00.906
是在冷卻時被鎖定。

NOTE Paragraph

00:04:00.906 --> 00:04:03.546
許多晶體不會形成幾何形狀，

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。

00:04:08.146 --> 00:04:10.809
像花崗岩一樣的岩石充滿了水晶，

00:04:10.809 --> 00:04:13.379
但不具有可識別的形狀。

00:04:13.379 --> 00:04:15.539
隨著岩漿的冷卻和凝固，

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。

00:04:21.249 --> 00:04:23.881
某些水晶，如綠松石，

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，

00:04:28.891 --> 00:04:31.014
即使空間足夠。

NOTE Paragraph

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，

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，

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。