金子為什麼是金色｜混亂博物館

這是一件 99.99%高純度的金標本。

你有沒有想過，為什麼別的金屬總是銀白色，唯獨金子是高貴的金黃色？

然而你相信嗎？這些液體的繽紛色彩，也來自貨真價實的金，而且是金屬狀態的金。

以下為視頻文字稿：

從小就知道「黃燦燦的金子」，可你有沒有想過為什麼大多數金屬都是銀色，金子偏偏就是金色？這個問題可遠比一般人想像得博大精深多了。

首先，所謂金色就是黃色帶有強烈的反光，即所謂「金屬光澤」——與表面平滑帶來的光澤不同，金屬只要沒有研成極細的粉末，即便表面粗糙也能熠熠生輝，這是它們獨特的材料屬性，與它們良好的導電性關係密切。

我們在中學時代就知道，金屬容易失去最外層的電子，在金屬晶體內部形成一個自由電子的汪洋大海，這給金屬帶來了良好的導電性，同時，這些自由電子也形成了一個等離子體，可以與電磁波相互作用。

光是電磁波，當它撞上金屬的表面，就會在電子汪洋中掀起漣漪，消耗很多能量；光又是粒子，不能合并或拆分，物質必須一個一個地吸收它們——出於這些量子力學機制，只有那些能量非常高的光才能被金屬吸收，可見光能量太低，全被反射掉了，這讓金屬煥發出極強的白色光澤，或者說「銀色」。

但黃金的原子序數頗高，這使得它們不但受這些量子機制的約束，還顯著地體現出了相對論效應——我們用相對論量子化學研究它。

簡單地說，原子周圍束縛著很多電子，它們按照能量高低分層排布，最外層的電子決定了原子的大部分物理化學性質。

而金原子有六層電子，最內層的那個電子有極高的能量，可以理解為以 65%的光速飛馳，狹義相對論帶來的質量效應不可忽略，這個電子因此變得沉重

，軌道半徑縮小，使得最外層電子的軌道也跟著縮小，因此變得格外穩定，穩定的外層電子給金帶來了相當穩定的化學性質。在自然界中，它幾乎是

唯一一種總以單質形態出現，不需要冶煉就能獲得的金屬元素，這讓它所有古老文明中都佔據了極重要的位置。

不僅如此，

更小的軌道半徑使得金原子的外層電子更加容易躍遷，體

現在宏觀上，就是可以吸收能量更低的光子——比如可見光中的藍紫光。由於顏色的互補原理，它們就展現出了鮮艷的橙黃色。

但事情並沒有就此結束，我們既然知道了金色的來源，就有機會改變它們的顏色：金子研磨成粉通常還是金色，可以用作昂貴的顏料甚至化妝品。

但如果我們採用一些特殊的手段，製備出納米尺度的超細金粉，就會發現它們在水中形成了深淺不同的紅色膠體，如果進一步控制顆粒的形狀，就能讓它們變出赤橙黃綠青藍紫，各種顏色。

這是因為納米級的金顆粒尺寸太小，其中的自由電子不足已形成汪洋，只能形成水窪，可見光在其表面掀起的電磁波漣漪會強烈地共振，影響可見光的吸收頻率，就如同鬆緊不同的琴弦能奏出豐富的樂音，形狀不同的金顆粒也發出了絢麗的色彩。

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