决战元素周期表

欢迎每天听本书，今天要说的这本书叫《决战元素周期表》。

在正式开始前，我邀请你回想一下高中都学过的元素周期表。可能对大多数人来说，只能记住表里前1/3的内容。背到这，大多数人就进行不下去了，后面好像还有很多奇怪的，金字边的，不认识的字。我还记得，我当时去问我的初中化学老师，后面这些元素都是干嘛的，老师给我的回答是：这些元素数量都很少，而且它们在平时的生活里，基本用不着。

而这本书告诉我，后面那些元素太重要了。甚至可以说，它们决定着人类的未来。

先来说说作者。这本书的作者叫大卫·亚伯拉罕，他是美国的自然资源战略专家，白宫的智囊团成员。在稀有金属这个话题上，美国政府都要参考他的意见。作者为了写作本书，进行了非常扎实的调研。他走访了几十个国家，还约见了一些一般人见不到的，游走在法律边缘的“神秘玩家”，最后才形成了这本书。

我们来看一下这本书的题目：《决战元素周期表》，这个决战指是什么呢？简单回答就是，决战是一个比喻，指的是人类怎么使用和争夺，位于元素周期表后半段那些我们不太认识的金属元素的。

我的解读会分成三部分：

1. 打仗就是打金属。在这部分里，我给你说说金属元素在人类战争史里的作用。

2. 身怀绝技的金属元素。我们来一起认识几种有神奇功能的金属。

3. 脆弱的平衡。在这个部分里，我们看看稀有金属的交易市场，这是一个隐秘的世界。

第一部分

这本书里有这么一句话：一个种族使用元素周期表上元素的能力，直接能转化它的军事成就。这话什么意思，我帮你从地球还没有人类的时候开始分析。

我们先锁定一个相对低等的文明：比如一群狼。狼是社群动物，也可以算是文明的雏形。狼能掌握的东西，无非就是狼的各种器官，狼牙，狼爪，也就是一个生物体用自身的肉体所裹挟起来的元素，比如碳、氢、氧、氮、磷。所以狼和其他生物没什么区别，因为掌握的元素有限，它们绝对统治不了这个行星。

这时候，如果来了一群拿着石器的原始人，狼肯定打不过。表面上看，因为原始人拿着更先进的武器，但在本质上，是原始人手里拿着狼掌握不了的元素，这就是地壳里的各种硅酸盐，俗称石头。硅酸盐的硬度比起生物的骨骼高得多，所以原始人比狼群厉害。

时代继续进步，这时候，如果来了一群手持金属武器的文明，手握石器的原始人一定打不过他们。

书里举了“赫梯人”征服中东的例子。公元前6000年左右，有一个叫“赫梯人”的种族从高加索地区南下，进入了今天的土耳其地区。赫梯人的战斗力非常强，很多上古史书把他们描写得像战神一样。为什么？因为赫梯人掌握了一种神秘的技术。他们发现，把一种特殊的石头放在炭火上加热，就能得到另外一种极其坚固的东西。其实这就是铁元素，原子序号26。铁元素是宇宙里超新星爆发的产物，需要报废一颗8倍以上太阳质量的恒星才行。凡是原子序号在26之后的元素，全都必须在超新星爆发中才能生产。当然，赫梯人不知道这些，他们只知道这东西很硬。他们打造的铁质盾牌，铁质武器，就是当时地球上最高科技的武器。同时期的阿拉伯人只有木质弓箭，那当然打不过。赫梯人强大的本质，是他们能操纵元素周期表上排位更靠后的铁元素。

随着人类的科技进步，铁元素也普及了，成了全世界人的武器，甚至成了战争的代言词。那个著名的俾斯麦，被称为铁血宰相，就是因为他发动了很多战争。在一个大家都用铁打仗的时代，你要想高人一等，就必须掌握元素周期表后面那些罕见的元素。

我们来看一个一战里发生的例子：1918年，炮弹突然在巴黎市区从天而降，一下炸死了几百人。巴黎人都蒙了，因为离巴黎最近的德军阵地也在100多公里开外，当时大炮的射程只有十几公里。照理说，德军的炮弹根本打不过来。原来，德军使用了一种新式武器，绰号就叫“巴黎大炮”，射程达到了当时让人震惊的130多公里，相当于一炮从深圳打到广州。

而德军之所以能造出这种大炮，因为他们的炮管里加入了一种叫“钼”的元素，你看，已经出现不认识的字了。钼合金炮管的强度和耐热程度都极大提升，所以能打得更远。

而到了二战期间，在坦克的炮管里添加各种稀有金属，已经成了标配。炮管要不是合金制成的，那你肯定打不过别人。二战初期，德军坦克所向披靡，很大原因就是德国科学家掌握了更先进的合金技术。

但是，真正终结二战的，是两种排位更靠后的金属——著名的钚和铀。它们就是两颗原子弹的原料，属于放射性金属。原子弹的威力超过了任何一种人类热兵器武器。甚至可以说，二战的终结者其实是两种金属。

而到了21世纪，人类的高科技武器就更依赖稀有金属了。这些金属，清一色是我们不认识的奇怪字。

比如美军的 M1A2 主战坦克有先进的火控系统，这能让它在战场上率先发现敌人，率先开火。它的火控系统里要加入稀土金属“钇”。同时这款坦克的夜视仪里，含有“锗”“镧”元素。现代潜艇和战舰，都需要在钛金属里加入金属“铼”元素，强化舰体。美军著名的“宙斯盾”系统核心部分的 SPY-1 相控雷达里，也含有各种稀土元素。

最典型的例子是美国的 F-35 战斗机，用作者的原话说，F-35 飞过了整个元素周期表：飞机的螺母和螺栓都加入“铍”，雷达的信号加强需要金属“镓”，电容里需要金属“钽”。一架 F-35 战斗机，总共需要使用400千克的稀土。

书里引用了一位美国少将，也是一个材料学博士拉蒂夫少将的话，他说：“如果没有某些稀有金属，人类武器会退回20世纪六七十年代的水平。”

所以，纵观生物的进化史和人类的战争史，我们能清晰看到，从牙齿到石头，再从铁质武器到 F-35，是一个在人类在元素周期表里升级的过程。我们手持的金属元素越靠后，我们的战力就越强。

这是我们要说的第一部分内容，打仗就是打金属。听到这，你会不会觉得好奇，这些金属元素怎么能发挥这些神奇的功能呢？在下面一个小节里，我来给你解开这个秘密。

第二部分

在今天，人类使用稀有金属元素最简单，也最普遍的使用方法，就是用来制造合金。

说到这，我个人有个感慨，在这个世界上，制造合金真是世界上最合算，最神奇的事情之一。为什么会生发这样的感慨：我们来看“铝”的例子。

首先我们都知道，铝这种金属很软，用石头都能在纯铝板上刻下划痕。铝的熔点也很低，只有600多度，稍微一烧就软了，用脚跺几下都能踩扁。不过铝有两大优点：第一，很轻；第二，导电性很好。

怎么才能发挥铝的优点，规避铝的缺点呢？答案就是：合金。这也是为什么，我们经常听到铝合金这个说法的原因。

比如，往铝里添加0.2~0.3%的金属钪。注意，这个比例就和我们做饭放盐的比例差不多。但新形成的钪铝合金简直像换了一个人一样：高温强度、结构稳定性、焊接性能、抗腐蚀性、避免脆化等等全面提升。同时，还保留了铝轻、导电性好、价格便宜的所有特点。钪铝合金，是人类最前沿的材料，在飞机、航天工业里都有大用。而让铝金属完成这次升级的，就是那么一点微量的稀有金属钪。这就是为什么有人把稀有金属比作工业食盐。

我们再来看一个例子，这就是“金属铌”参与制备的合金。在汽车工业里，有一个永恒的难题，就是怎么能在不降低汽车的安全性的前提下，减轻汽车的重量。其实答案很简单：使用特种合金，比如加入铌。只要在1吨钢材里加入100克金属铌，大概就是一个蚕豆那么大一块的铌，就能让钢材的性质发生重大改变，强度大幅提升。这就带来一个重大的好处：1吨的钢材就能当2吨钢材使。现在很多人都在为地球变暖发愁，从这个角度说，要达成“节能减排”这个目标有一个办法，就是在汽车工业里大量使用含铌合金，环保的难题就可以被转化成，金属铌的供给问题。

我们总爱说，点石成金。今天的人类，其实已经掌握了类似的技术。

可以说，在今天，金属单体，也就是纯铁、纯铜和纯铝这些金属纯净物，都只能算工业原料。如果你不是合金，那根本不可能承受今天人类工业的各种苛刻要求。无论是桥梁的钢索、汽车的防撞梁，还是航天飞机的外壳，都是经过人类测试多年之后的合金。

听到这里，你可能会好奇，为什么合金有这么神奇的作用呢？我给你补充一点这本书之外的信息。我们来看看，合金变强的原理是什么。给一个最简单的回答就是：加入其他金属改变了原有金属的原子结构。

在纯金属的内部，原子排列是比较规整的。你可以把它想象成一张很均匀的纸，每层原子层之间相互滑动起来比较容易，专业名词叫“金属原子的流动性很好”。一种金属的流动性越好，它的物理属性就越软。而在添加了其他金属元素之后，相当于在原来的纯净物里增加了一些杂质，增加了金属原子组织的不均匀性，就好像在一张纸里加入了很多植物纤维，很多梗，那这张纸就会变得更强韧，金属的“流动性”就降低了。同时，金属的一系列性质，比如热导性、导电性、磁性都会发生变化。这个改变非常之大，以至于几乎像变了一种物质一样，有的科学家甚至把合金称为“亚元素”，意思是，它的性质几乎变成了另外一种元素。

这是人类利用稀有金属的第一种方式：制备合金。

我们再来看第二种用法，叫制造永磁体。比较典型的元素叫镝。

永磁体，这是一个陌生概念。我们先说，为什么永磁体这东西这么重要。人类很有前途的两个工业方向都需要永磁体，一个是风能发电，一个是电动汽车。

我们的高中物理都学过，要把动能转化成电能，或者把电能转化成动能，都需要磁场。而“永磁体”就是提供这个磁场的。一般磁铁的磁场会慢慢变弱，但永磁体的磁场变弱非常慢，所以得名永磁体。永磁体，其实在我们身边大量存在。

比如新疆有一个地方，叫达坂城。达坂城有我国最大的风力发电机组。如果你开车从那里经过，太壮观了，简直是一个风车的世界。在迎风的山岗上，站着无数像巨人一样的风车。而每一个风车里，都有永磁体。它在里面，默默地帮助人类把动能转化成电能。

还有，如果你买了宝马或奔驰的电动汽车，那你就每天都和永磁体为伴。世界目前主流电动车驱动，就是靠永磁体推动的。这里我们顺便说一下，很多人以为汽车是靠马达，也就是电动机推动的，其实不是。如果用普通电动机驱动汽车，会遇到很多问题。比如说，汽车在拐弯儿的时候，两边轮子的转速是不一样的，这个问题电动机就解决不了。目前人类找到的最主流的解决方案，就是用永磁体来驱动车轮。

说了这么多永磁体，其实是为了推出金属镝元素。要造永磁体，必须用到金属镝。我们刚才说了，合金的性质会发生改变。人类发现，在一种叫“钕铁硼系永磁体”里面，加入金属镝，就能极大地增加这种磁体的电磁性质。目前，人类还没有找到另外一种替代品，镝是目前人类找到的最优解。

所以，只要人类希望实现“动能和电能之间的转换”，我们就会大量需要金属镝。有人说过这么一句话：人类和未来之间有一个窄窄的瓶颈，这个瓶颈，就是金属镝。好，这就是稀有金属镝和永磁体之间的关系。

下面，我们再来正式认识一下，一种更厉害的金属：铌。刚才我们在说合金的时候，已经提到它了。铌元素的英文缩写是 Nb，你听这个名字感觉就很牛。铌的功能也很多，可以用来制备合金、制造超导体，但是铌最独特的属性，是它的亲生物性。

一般来说，有机物和金属之间是相互排斥的。人体很容易对金属过敏，比如戴眼镜的人可能有过这样的经历，眼镜的金属腿把耳朵那个位置弄得很痒，这就是皮肤对金属过敏。我们为什么要戴纯银的配饰，就因为银是少有的一种，人体皮肤不过敏的金属。但是，金属铌对人体的友好程度远远超过银。

用术语说，铌有很好的“抗生理腐蚀性”和“生物相容性”，说白了就是不生锈，不排异，也不和人体里的各种体液发生作用。甚至更神奇的是，肌肉居然能够在铌条上生长，就像在真正的骨头上生长一样。有人给铌起了一个外号，叫“金属肉”。

如果人的头盖骨损伤了，最佳的替代物是铌片的人造头骨。铌丝，可以用来缝合神经和肌腱。把铌做成纱状或网状的结构，可以用来补偿肌肉组织。如果人体骨折，用“铌合金”打造人造骨骼是最好的。你可能会说，人造骨骼不都是钛合金吗？是。原因很简单，铌太少也太贵了，一般人用不起。

铌的亲生物性，是元素周期表里，一种非常稀缺的特性。甚至，我们稍微开一点脑洞。有人认为，人机合一是未来的趋势，那铌就太重要了。假设未来人类会在身体里连电线，安U盘，甚至装强化骨骼和造金属组织，铌一定是首选。可能到那时，铌将会超过钙和铁，成为人类含量第一的金属元素。

这就是第二部分的内容。我们说了三个稀有金属的应用场景，分别是制造合金、打造永磁体和金属铌的亲生物应用。

听到这，你可能会问，看来稀有金属还真有用，那就多多开采，人类的整体工业水准不都大幅提高了吗？是啊，谁不想呢。但问题就在于，绝大部分的金属元素数量非常少，而且分布及其不均匀。这也让人类和稀有金属的关系，变得非常微妙 ，也非常敏感。

我们进入第三部分，看看稀有金属和人类的政商巨头之间的关系。

第三部分

我们前面说了，人类对金属元素的需求越来越强。那这世界一定有个公开的全球稀有金属采购市场吧？并没有。稀有金属交易呈现“两极化”，一个天上，一个地下：所谓天上，是大国之间的交易和博弈；所谓地下，就是世界金属的黑市。

我们先看看，为什么说它是大国之间的博弈。

金属元素在地球上的分布完全随机，有可能集中分布在地球的某个一角落，而其他地方一点也没有。所以，那些国土面积大的国家，地下有稀有金属资源的概率也就更大。

比如，金属钯，俄罗斯储量很大。有一个叫诺里尔斯克镍业的俄罗斯公司，控制了全球40%的钯金市场份额。再比如，刚才我们说的金属“铌”，巴西一个叫 CBMM 矿冶公司控制了世界总产量85%的供给。

而那些国土面积大的国家，本来在政治上也是大国。所以，稀有金属成了大国们相互博弈的筹码。

中国最丰富的资源是稀土金属。邓小平先生说过一句话：“中东有石油，中国有稀土”。中国稀土探明储量居全世界第一。稀土元素，成了中国外交里经常出现的角色。

这本书里举了一个例子：2010年，钓鱼岛事件爆发，日本拘禁了一个中国船长。中日关系也突然变得很紧张。这本书里说，有人认为，在这件事情后，中国政府就停止了对日本的稀土供应。这下，日本的高科技企业就受不了了。日本贸易商社就向“经济贸易产业省”施压，要求尽快解决中日争端，恢复平稳的稀土市场价格。

不过，在中日钓鱼岛事件之后的一年半时间里，稀土元素的价格还是上涨了2000%，也就是20倍。日本的高科技企业承受了巨大的损失。造成这个价格波动的原因很简单：市场上担心稀土供应再发生变化，这个恐慌经过一系列联想和放大，形成了市场恐慌，很多机构和生产商赶快买入稀土资源。最后的市场反应就是价格剧烈波动。

从这个例子里，我们可以看到，稀土金属已经不光是一个简单的资源，而是成了国家和国家之间的外交博弈的筹码。

听完了这个故事，你会不会有这样的担忧，我们中国的制造业也很发达，那我们中国岂不也有稀有金属的软肋？没错。在稀有金属这件事上，世界上没有任何一个国家敢称大哥，谁都或多或少地缺少一些金属。

而我们中国的应对方法是：尽可能地你中有我，我中有你。刚才我们提到，一个叫 CBMM 矿冶公司的巴西公司掌握了全世界85%的铌的供应量，中国的应对办法是，我入股你们公司。2011年9月初，中信、宝钢、鞍钢、首钢和太钢成立了中国铌业投资控股，以19.5亿美元收购了巴西矿冶公司15%股权。在某种程度上，我们和巴西这个公司就变成一家人了，金属铌的市场环境就会对中国友好很多。

说到这，如果我们继续追问，既然这个 CBMM 这么厉害，他们公司的股份应该不愁卖，哪个国家掏不出19.5亿美元呢，为什么巴西接受中国人的收购呢？根本的原因是，中国有庞大的经济规模。我们的铌钢需求量，全世界第一。当你有庞大的需求时，当然可以和供给端谈判。今天，世界上任何一个国家，一个公司，不管你垄断了什么金属，中国都是绕不过的一个谈判对象。这里顺便感慨一下，一个国家有蓬勃的经济和友好的外交形象，这有多重要。

这就是我们这个段落的前半段，稀有金属是大国之间政治博弈的筹码。

当一种商品成了政治博弈的工具，那可想而知，它的“市场化程度”一定很低。这就造成，很多时候你拿着钱都不一定买得到货。一个必然结果就出现了，就是稀有金属的黑市。

作者采访了一位专门给日本企业私下提供稀有金属的商人，这人的外号叫“超级马里奥”，因为他留着一脸超级玛丽的男主角那样的大胡子。这个人的真名是：中村繁夫。有人说，这位中村繁夫掌握着日本50%的稀土金属的进出口供应。据传闻，他一年的收入是350亿美元，不管这是真是假，这个人背后撬动的利益一定远远超过这个数字。

整个金属交易黑市完全处于一个地下状态，不受任何一个国家法律保护，所以，个人的品牌和信誉就变得非常重要。作者写道，在金属的黑市交易里，买方接到的货物有时居然是一货柜“奶粉”，没错，就是用来冲奶喝的奶粉。金属粉末会先被氧化成氧化状态，然后掺到奶粉里，这是为了方便国际之间的报关通关。等买家拿到货物之后，先把奶粉洗掉，再通过一系列化学反应得到金属元素。你想，动不动就上亿美元的货物，在一个这么隐秘的情况下跨国转运，中间人的信誉会经受多大的考验。

很难想象，对世界这么重要的金属元素就建立在这么一个脆弱的，多变的，规则不明的交易方式上。

所以，写到这，作者对这种脆弱的平衡表达了自己的忧虑。他在书里也探讨了可能的解决方案。

他先问，人类可以建立统一的法律和交易平台吗？作者认为这个恐怕很难，因为背后驱动的国家利益太大了。就算有交易平台和规则，也可能是形同虚设。

作者继续追问，那既然买卖有很高的风险，可以加强稀有金属的回收吗？

答案是几乎不行。首先，人类的回收工业没达到那个精度。一部 iPhone 里有65种元素，有的元素只有几毫克，像粉末一样散落在不同的零件里。人类回收它们的成本，远远大于重新买新的。

而且，从另外一个角度，回收这件事也可以不用想，因为它已经被这个宇宙的基本规律锁死了。根据热力学第二定律，也就是所谓的熵增定律，重组一个物体要付出的能量，肯定要大于当初打碎它所付出的能量。好比，你要重组一个被打碎的花瓶，耗费的能量一定大于当初打碎它。而要把散落在各种不同零件里的金属元素重新聚合起来，难度和重组一个花瓶难度相似。如果一定要这么做，代价就是消耗大量其他资源，比如石油天然气。就会出现为了回收而回收，得不偿失的笑话。

那怎么办呢？作者在书里并没有给出最后的解决方案。这本书的主要视角是介绍金属的现状，要探讨可行的解决方案，这恐怕是一个世界性的难题。

总结

说到这，书的内容就差不多了，我帮你总结一下。

我们先说了，打仗就是打金属。人类战争能力的提升，就是对元素的操纵能力提升的过程。在第二部分，我们重点介绍了三种稀有金属的使用方式：造合金，造永磁体，还有一种神奇亲生物金属——铌。在第三部分，我们看到了一个脆弱的平衡。贵金属是大国之间博弈的重要筹码，也是黑市交易上的宠儿。

在音频的最后，我说一些个人的感想。

作者最后提出的那个忧虑，也就是“人类和稀有金属的未来会怎样”，这个问题我来试着给一个方向性的回答。

在我看来，四个字：找太空要。

我们在前面说了，只有大质量恒星的死亡才能生产元素周期表后面的金属。它不像石油、煤炭这些资源，它们都是地球上造出来的，金属是宇宙制造。所以，如果以宇宙为尺度去看待这种资源，金属资源一点也不匮乏。

我给你补充一个这本书之外的材料：2015年，地球附近发生了一件大事，有一颗名叫 2011UW158 的小行星擦着地球掠过，最开始科学家担心的是，它可不要撞到我们。但仔细分析了这颗小行星的构成之后惊呆了：它居然是一颗铂金小行星。

这个小行星直径220米，铂金含量可能到达9000万吨。假设我们采信这个数字，那按照目前铂金的价格换算下来，大概价值在5万亿美元，是2015年的苹果公司市值的10倍。如果要把它打成铂金戒指的话，7亿中国女性，每人能分到900克，每人大概相当于能分到15个求婚的那种铂金戒指。15只，两只手都戴不过来。

当然，人类目前的科技水平还不能利用它，因为小行星速度太快，我们抓不住它。但就像那首诗说的，不管我们利用不利用，它就在那里。我们知道这一点。它就在太阳系里一圈一圈孤独地旋转，等待着被人类利用的那一天。而太阳系里，有12万颗小行星，木星有64颗卫星，土星有30颗卫星。它们也有硅酸盐的地壳，里面的资源有很大的想象空间。

这么看的话，我们对金属的一切困局，一切忧虑，都是因为我们的视野太小了。人类就像是生活在山洞里的原始人，当我们感觉资源匮乏的时候，可别忘了在这个小小的山洞之外，还有广阔无垠的山川平原，和整个大陆。

让我们回到这本书的题目——决战元素周期表。元素周期表，是宇宙列给人类的货品清单。人类已经做到了识别元素、命名元素和使用元素。接下来，人类或许应该转战另一个战场：既然是宇宙制造，当然向宇宙索取。这是人类的宿命，也可能是一切宇宙生物的宿命。