从科学的角度来理解和田玉（四）

作者: 2043e0364980 | 来源:发表于2017-06-02 16:26 被阅读256次

从科学的角度来理解和田玉（四）

前面几篇，主要是从分子组成角度介绍和田玉和其他类似物品的差别，目的就是为科学鉴定法提供依据。本篇涉及的鉴定方案确实需要用到专业的设备，不过没有设备的也不要着急，看完本篇后，各位确信了检测手段的可靠性后，在后篇我会为没有设备的同志们提供行之有效的鉴别方案以及量化和可以操作的手段，包括如何在淘宝上淘到物美价廉的真玉，电商里面的各种猫腻等。本篇的专业设备法实际上也是为后续的手段提供科学依据，证明我确实不是瞎吹或者是民科。当然，本篇的学术性会比较强，如果看不懂，也不用勉强都理解，只要知道这个手段不是本人瞎吹出来并且确实行之有效就行：

是使用光谱检测吗？光谱靠不靠谱？

光谱怎么看真伪？

光谱怎么给和田玉定级？

是使用光谱检测吗？光谱靠不靠谱？

光谱有很多种：可见光谱、紫外荧光光谱、近红外光谱、中红外光谱、远红外光谱、第六感光谱......

先放一张图，下面要详细解释其物理含义，各位看看靠不靠谱：

因为牵扯一些技术细节和相关的商业问题，这张图只是个粗浅的示意，各位不需要对里面太多细节过多纠结，主要看差别。

三条带“单驼峰”的是和田玉的谱线，三条平淡无奇的线是金丝玉（戈壁玉，也就是SiO2），下面那个双驼峰，因为样本太少，并且与标准和田玉样数据差太远，因此被排除在了和田玉之外，但是个含水硅酸盐的东西，如果没猜错，应该接近于蛇纹玉石。

之前发的各种长得那么像的东西，放在这个图中，一目了然。

光谱最简单的理解就是棱镜，太阳光射入棱镜，折射后由于棱镜厚度线性变化，导致不同位置对不同波长光线的投射效果也不同，因此将一束组合光按照不同波长分开。

因为物质分子/原子结构不同的关系，不同的物质组成对于光线中不同波长的吸收/反射效果有差异，因此人类实际上一直在用自己的眼睛做着光谱鉴别的工作：例如一般色觉正常的人是可以通过看颜色来分辨纯的黄金和白银（镀金？）；去超市买肉，可以通过眼睛看颜色来感觉是否新鲜（颜料？）；地上有一滩水还是一滩血（油漆？）；识别红绿交通信号灯（同时亮？）......这些都是肉眼光谱识别的应用。但是，肉眼光谱鉴别也是有缺陷的，上面括号内的都是些挑战的好事之徒，这个鉴别概率就低很多了。

肉眼可见光谱鉴别在和田玉鉴别里有用吗？当然有用，要不然和田玉的白玉、青花、糖玉、青玉、墨玉、一级白、二级白、三级白......这些鉴别可不是靠摸就能摸得出来的。但是，肉眼可见光谱鉴别也是有缺陷的，首先，这个需要在大脑中建立完整的各种和田玉以及真假和田玉的判别算法（俗称经验或眼力），一般普通消费者估计没那个精力和机会去增加经验；其次，这个鉴别方法即便是行家也会出现问题，俗称“走眼”。因为没有人会拿一块塑料或是木头去冒充和田玉，造假者们往往是从感官最接近的东西入手去仿造，目的就是欺骗肉眼以及其他感官。

那么问题来了，那怎么用光谱法鉴别呢？因为肉眼能够看到的光线波长一般是在390nm-780nm，涵盖了从紫--红的颜色。一个小实验，你可以打开手机照相功能，对准电视机遥控器的发射头，按下任意的遥控器按钮，就可以从手机屏幕上看到遥控器发射头里面有亮点，但是你拿开手机，用肉眼看，又什么都看不到。因为遥控器一般都是红外发射（什么？蓝牙遥控器......），波长是800nm-940nm，为什么选这个波长呢？首先，这个红外不受可见光的干扰，因此即便是开着灯或晒着太阳，依然可以用遥控器开关电视和选台。如果是可见光，那么遥控器发出的光线就很容易被周边可见光干扰从而失灵。其次，在电子芯片（Si基产物）中，对该波段容易反应（所以摄像头才能看到），如果到1000nm以上，目前的解决方案主要是InGaAs这个土豪玩意儿。

下图是我自己的实验，各位都可以随手试试，各位注意看遥控器发射头里面的那个亮点，请选择性忽略其他内容。有人说利用这个方法可以检测到一些令人恐惧的东西，所以先给各位提个醒，胆小的就不要一个人晚上在一些疑似危险的地方使用此方法，出现意外，概不负责。

我们可以翻到上一篇最后，关于陆婉珍院士那篇描述，O-H键在1380nm-1450nm的明显吸收特征，这个波段实际上肉眼是看不到的，手机照相机的感应器也是够呛的（这里插一句闲话，其实我认为这个方案是有可行性可能的，只是难度很大，如果各位土豪、天使、VC有兴趣，我们可以考虑共同研究一下用手机CCD/CMOS来检测的可能性，当然不是单纯这个波段的问题），如果手机可以辨别和田玉......后面只能让金融界人士去发挥想象力了。

下图直观大概描述了“你肉眼能看到的范围”，“电视机（遥控部分）能看到的范围”，“和田玉的O-H振动吸收峰”在光谱上的分布，再继续向右延伸下去，就是微波、雷达、手机信号的范畴了。

那么既然肉眼看不到，目前手机目前也测不到，那么我在这里瞎BB些什么呢？

恩，这个时候就轮到我们的主角上场了（玉照暂时不便公布，大小嘛大概就是三四个香烟盒那么大），这个玩意儿，学名是“漫反射式短波近红外光谱检测仪”，万元级别，什么？贵了？那是你没看到类似的在质检实验室里比复印机还大的几十上百万的同类设备。另外，该设备目前还是样机阶段，未来随着优化和大量普及，价格么......重点看气质（量）。检测的结果就是本篇的第一张图。

因此，之前我们表面看来都几乎一样的各种“玉”，在这个“照妖镜”下就原形毕露了。由于采用短波近红外漫反射测量法，因此不需对被测量物预处理（从照顾仪器的角度上，擦去玉上面粘的各种油渍还是有一定必要的），并且完全无损检测（否则我也拿不到别人百万级别的羊脂玉的数据啊）。

较真的同志可能要问了，你凭什么说上面那些单驼峰就是和田玉呢？理由在下图（这只是最基本的一个部分）：

没有点金刚钻，还真拦不了这瓷器活。这么说吧，是不是和田玉，并不是哪个仪器说了算或是谁说了算，国家有关于和田玉的实物标准，和标准物质高度一致的，就是和田玉。

就好比你如果分辨不出真钞和伪钞，那么最简单的办法就是找到真钞，并且检测其特征，然后用同样的方法去检查疑似物，如果特征完全不同，那么......

光谱怎么看真伪？

最关键是检测1390nm附近的“水”峰，所以说和田玉含水，但首先，这玩意儿你得从外观看一下大概像那么回事才行。

从之前的几种玉石对照表可以看出，除了和田玉和蛇纹石玉以外，其他的各种各样的“玉石”的分子式里面均不含O-H，因此无法在1380nm-1450nm附近产生“水峰”，所以是一条直线。

那么，如果是其他含O-H的分子，是不是也会像和田玉这样在1390nm产生峰呢？理论上讲，是可以的。但是，对于不同分子内含有的O-H键，其他分子结构会影响O-H键的振动波长，使其偏离1390nm，例如含铁（Fe+）量大，会拉高该波长至14xxnm，而有些成分又会拉低该波长。同时，其他成分的加入，会从颜色、质感等更加明显的地方远离和田玉的面貌，并且改变光谱的整体形状，造成一些明显的差异，因此，即使有人在光谱上完全合成了同样的谱线，你看见的可能是一块塑料。这种情况下，已经不需要光谱检测了。只有在肉眼和感觉实在无法分辨的情况下，光谱来做一锤定音。具体的不同金属离子对于光谱波长影响情况请看下图其他作者的论述（稍专业，看不懂可以绕过），不是说1390吗？别人怎么写的是7182呢？这个是单位换算问题，就像频率和波长，取个倒数就行了：

除了1390nm这个特征峰，实际上整个光谱段都反应了和田玉的特征，例如第一幅图下面那个双峰，虽然也含水，但是明显不是和田玉，综合评判谱线实际上是对谱线的整体看待，而并非一点。

光谱怎么给和田玉定级？

定级这个问题，最主要的就是要标准。就像帅哥和美女一样，到底什么是帅哥什么是美女？难说。我发现很多西方人的审美观和东方人差别就很大，所以你会发现有时一个西方的高富帅娶了个东方的矮穷丑，有时候一个明显的非洲朋友搂着一个东方美女，这很正常......

和田玉定级，目前主要靠感觉，例如是否到羊脂级别，是否到白玉级别，几级白等等。说到感觉，估计理工同志们又晕了，这怎么还是靠“猜”啊？其实不然。首先，我们已经有了科学手段，找到了真正的和田玉，就跟一个男孩终于发现了女孩的特征，剩下的事情，就是根据一般的审美常识往下进行，八九离不了十（泰国回来的？）。

但是对于本人而言，没有达到脱离感官的判断，即便是定级这个问题，心里还是很不爽的。于是，量化成为了唯一的出路。但是和田玉都有那个峰，如何量化呢？这就要用到我们的一个先进技术，该技术已经成功实现了水果小类的分类，如下图所示，一种颜色的曲线代表一种水果小类的光谱（例如苹果中的红富士和红星这样的小类区别），这种乱麻，最终也是可以被解开，和田玉不同等级的乱麻比这个就相对容易了，只要有各种级别的标准图谱（当然有喽），剩下的事情就可以发挥很多想象力了。