日常生活中的一些語(yǔ)言中常常暗含著深刻的科學(xué)道理。比如成語(yǔ)“爐火純青”，我們用這個(gè)詞的時(shí)候，通常都是用來(lái)形容某個(gè)人把某種技術(shù)掌握到了很高超的程度，科比因?yàn)橹鄙龣C(jī)墜落不幸離世，很多人在撰文紀(jì)念的時(shí)候，都說(shuō)科比的球技已經(jīng)“爐火純青”。

不知道有沒(méi)有小伙伴想過(guò)，為啥不是爐火純白、爐火純黃或者是爐火純紅，一定要是純青呢？本文就來(lái)談一下成語(yǔ)“爐火純青”背后的科學(xué)原理。

為什么要用爐火純青來(lái)形容某種功夫或者某項(xiàng)技能達(dá)到一種很高的境界呢？我用某度查了一下資料，說(shuō)是道家煉丹的時(shí)候，爐火達(dá)到了青色，就是丹成的時(shí)候。不過(guò)我對(duì)這種說(shuō)法表示懷疑。

理由一、丹爐材料抗不住青焰高溫

我們都知道顏色和溫度之間有對(duì)應(yīng)的關(guān)系。溫度低的光會(huì)偏黃偏暖。爐火產(chǎn)生的溫度一般都不太高，因此正常是偏黃的，只是白亮程度不同，溫度也是不同的；溫度越高，會(huì)偏白偏亮，溫度較低會(huì)偏紅偏暗。

暗紅色：600攝氏度左右。 深紅色：700攝氏度左右。 橘紅色：1000攝氏度左右。 純橘色：1100攝氏度左右。 金橘色：1200攝氏度左右。 金黃色：1300攝氏度左右。 金白色：1400攝氏度左右。 純白色：1500攝氏度左右。 白藍(lán)色：1500攝氏度以上。 天藍(lán)色：一般冶煉達(dá)不到此程度。

煉丹爐的材料一般是青銅爐或者是鑄鐵爐，你可以說(shuō)是火焰達(dá)到了這個(gè)溫度，但是爐體沒(méi)有達(dá)到，畢竟?fàn)t體還會(huì)散熱。但是青色的火焰溫度也需要在1500度以上，以煉丹出現(xiàn)的年代——魏晉時(shí)期，即使是鑄鐵爐，比青銅的熔點(diǎn)高出500°，達(dá)到1200°，到了這個(gè)溫度，爐子已經(jīng)開始癱軟了，想用這么高的火焰煉丹不太可能。

理由二、煉丹燃料達(dá)不到青焰溫度

繼續(xù)來(lái)深挖一下煉丹使用的燃料。中國(guó)古代煉丹術(shù)所用燃料之狀況，情形頗為復(fù)雜。若不論西漢以前煉丹情況，則木炭便是貫穿始終的燃料，且時(shí)間越靠前，煉丹中使用馬通、糠火之情形越多。至唐末宋初，煉丹燃料始漸漸集中于木炭，同時(shí)嘗試使用其他一些燃料，如石炭(煤炭)、猬油、粟糠等，但無(wú)論如何，均不離木炭這一主要燃料。

總的來(lái)說(shuō)，西漢末東漢初以馬通（馬糞）、谷糠為主，木炭次之一晉至中唐以木炭為主，馬通、谷糠次之(陶弘景專以谷糠煉丹則又不論)唐末以后以木炭為主。到了明清時(shí)期，煉丹用的燃料開始逐漸以煤炭為主。

現(xiàn)代谷糠爐可以燃燒到很高的溫度，通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的爐體和通風(fēng)環(huán)境，谷糠可以高效燃燒，達(dá)到1500°甚至以上的溫度。然而在古代，沒(méi)有這樣的高科技裝備，在開放的火堆里，中層的木炭可以達(dá)到熔化鋁的溫度，大概在700度左右；在打鐵匠的相對(duì)密閉的風(fēng)箱爐子里邊，環(huán)境溫度可以達(dá)到900度甚至1000度。

我們可以觀察一下丹爐的結(jié)構(gòu)，很顯然都是一個(gè)開放式的結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)并不能讓溫度上升到產(chǎn)生青色火焰的溫度。

古人看到的青焰究竟是什么火？

《周禮 考工記》曾記載了當(dāng)時(shí)鑄造青銅器時(shí)的情況：凡鑄金之狀，金與錫。黑濁之氣竭，黃白次之；黃白之氣竭，青白次之；青白之氣竭，青氣次之；然后可鑄也。

這里的金指的是銅，意思就是說(shuō)在，在鑄鑄造銅器時(shí)，銅與錫按一定比例配比，隨溫度的升高，火焰的顏色先后為黑色、黃白色、青白色出現(xiàn)，最后到青色火焰出現(xiàn)時(shí)，才可以澆鑄。

這意味著一種新的大爐子出現(xiàn)，因?yàn)閺某鐾恋哪切┐笮颓嚆~器看，爐子肯定比較大，并且有鼓風(fēng)裝置，爐內(nèi)的燃燒比較充分，火焰的溫度得以提高，1500°以上還是有可能出現(xiàn)的，這個(gè)時(shí)候可以看到青色的火焰。早期小型爐子，把礦石放在火堆上，最后只能等爐子涼下來(lái)在爐底得到銅塊。

盡管《考工記》具體年代未知，但公認(rèn)的是最遲不會(huì)晚于戰(zhàn)國(guó)，年代遠(yuǎn)比道家煉丹更久。所以說(shuō)，“爐火純青”這個(gè)成語(yǔ)源自煉丹非但證據(jù)不足，牽強(qiáng)附會(huì)，也是不符合中國(guó)古人用火的實(shí)踐事實(shí)的。很顯然爐火純青的爐火，是商周時(shí)煉銅的爐火，而不是道家煉丹的爐火。

爐火顏色與量子力學(xué)

古人雖然找到了顏色和溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其實(shí)也只能是粗略對(duì)應(yīng)顏色與溫度之間的關(guān)系。隨著現(xiàn)代冶金工業(yè)建立，人類具備了測(cè)量具體爐溫的能力。直到20世紀(jì)，科學(xué)家才真正搞明白火焰溫度與顏色之間的關(guān)系。這不得不說(shuō)一下開爾文爵士說(shuō)的那朵籠罩在物理學(xué)大廈上的一朵烏云，就是黑體輻射。

其實(shí)任何物體都會(huì)有溫度，也就是電磁輻射，每一個(gè)在絕對(duì)零度以上的物體都會(huì)輻射電磁波，溫度越高，輻射的能量越大，輻射波長(zhǎng)也就越短，當(dāng)然，熱不可能自動(dòng)從低溫物體傳向高溫物體，這就是熱力學(xué)第二定律。

為了更好地研究物體的輻射，物理學(xué)家假想了一種物質(zhì)，就是黑體，黑體只吸收電磁波不反射電磁波，這樣黑體輻射電磁波就只和溫度有關(guān)，而和黑體的其它性質(zhì)無(wú)關(guān)了。雖然叫黑體，但黑體只在700k，大約就是477℃以下時(shí)才是黑的，因?yàn)榇藭r(shí)黑體輻射的電磁波還都不是可見光，人眼看不見，所以看起來(lái)是黑的。

當(dāng)溫度超過(guò)700k，黑體就要輻射紅光了，就進(jìn)入到人眼的視覺(jué)范圍，黑體就呈現(xiàn)紅色了，溫度繼續(xù)升高呢，就逐步出現(xiàn)紅——橙紅——黃——黃白——白——藍(lán)白的漸變過(guò)程。繼續(xù)升高溫度，進(jìn)入到紫外線波段超出了可見光的范圍，就又看不見了。

從經(jīng)典物理學(xué)出發(fā)推導(dǎo)出的維恩定律在低頻區(qū)域與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不相符，而在高頻區(qū)域，從經(jīng)典物理學(xué)的能量均分定理推導(dǎo)出瑞利-金斯定律又與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不相符，在輻射頻率趨向無(wú)窮大時(shí)，能量也會(huì)變得無(wú)窮大，這結(jié)果被稱作'紫外災(zāi)變'。

1900年10月，馬克斯·普朗克將維恩定律加以改良，又將玻爾茲曼熵公式重新詮釋，得出了一個(gè)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完全吻合普朗克公式來(lái)描述黑體輻射。但是在詮釋這個(gè)公式時(shí)，通過(guò)將物體中的原子看作微小的量子諧振子，他不得不假設(shè)這些量子諧振子的總能量不是連續(xù)的，即總能量只能是離散的數(shù)值(經(jīng)典物理學(xué)的觀點(diǎn)恰好相反)。

后來(lái)，普朗克進(jìn)一步假設(shè)單獨(dú)量子諧振子吸收和放射的輻射能是量子化的，這一舉動(dòng)打開了量子力學(xué)發(fā)展的大門，開啟了一個(gè)全新的物理學(xué)時(shí)代。而量子力學(xué)所帶來(lái)的時(shí)代影響，已經(jīng)不局限于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，它所創(chuàng)造的信息時(shí)代，正在引發(fā)全球社會(huì)管理模式的變革。

結(jié)束語(yǔ)

從發(fā)光的恒星，到燧人氏點(diǎn)燃的火堆，都是這樣的發(fā)光，燃燒的爐火也是在這樣發(fā)光，只不過(guò)爐火是把儲(chǔ)存在化學(xué)鍵中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成了熱，達(dá)到高溫時(shí)就發(fā)出了光，而且隨著溫度的不同，發(fā)出的光的顏色也不同，溫度越高，發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短，頻率就越高。

我們熟知的“赤、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫”就是依照光的波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短排列的，所以，“爐火純青”說(shuō)的就是爐火的溫度高到了發(fā)出青光了。