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眩目光芒的背后
无论你是否拥有过钻石，你对它都不会陌生。你可以轻易地在众多珠宝玉石中找出璀璨的天然钻石，它们的确是“造物主”的恩宠和奇迹。
钻石之所以备受人们的推崇，也许跟钻石自身的经历有关。钻石的生成经历了漫长的时间(大概30亿年)，而要把这些分布在地表深处的宝贝找到并最终挖掘出来又是相当费神的事情：每天在散布于全球的大大小小的矿石采集地上，有数以万吨计的矿石块被翻动，目的就是为了从这些矿石中找到为数不多但能够加工成珠宝的天然钻石。这让我们不难理解钻石昂贵身价的来历。
但是，钻石在人们心中作为顶级宝石的地位并不是自古有之。在古代，王公贵戚们收藏天然钻石的目的与现代大相径庭。对于古代的权贵者而言，具有浓郁色泽的红宝石、祖母绿、蓝宝石等才是真正的华丽饰品，而那些未经打磨的天然钻石仅仅是因为具有不可毁灭的特性而通常被用作护身符或表现男子汉气慨的挂件，几乎没有人把它们看成象征美丽的珠宝饰物。
由此可见，钻石无可匹敌的坚硬特质确实早在古代就已被人们所认识。不过，钻石所具有眩目光芒这一特性却是到了现代社会才为人们所认识，并且成为现代人看重并钟情于它的主要原因。而真正了解钻石独特的光学特性，则是近几十年的新发现。
钻石的光芒来自精心的打磨。未经切割的钻石原胚看上去跟普通石头没什么两样，根本没有钻石珠宝所具有的那种光鲜炫目的色泽。18世纪巴西淘金者就曾因为钻石原胚的“普通”而把它抛置一旁。绝大多数天然钻石在刚出土时并不起眼，形状大致呈圆形，其规则的结晶体形状也只是隐约可见。钻石本身没有颜色，只是由于或多或少带有浅浅的黄、红、橙、绿、蓝或棕色暗影而呈现出相应颜色，有的钻石甚至呈黑色。
的确，现代人把钻石用作华贵饰品在一定程度上得归功于科学家对光的本质的研究。爱因斯坦的著名公式E=mc2是众所周知的。这个公式所反映的是能量与质量之间的关系。式中符号c代表光速，是个不变的常量。然而相对于严谨的科学研究者而言，人们忽略了这个公式的一些细节，光速只有在真空中才是恒久不变的常量。当光在空气、水、玻璃或钻石等不同物质中运动时，其速度一般低于千米／秒，这是因为光在运动过程中受到原子外围电子的阻挡。通俗地讲，就是光沿直线传播时一旦遇到电子挡道就不得不绕行，因此速度相应有所减缓
通常情况下，大多数清亮无色的物体只在一定程度上对光速构成阻碍。以我们呼吸的空气为例，平均每立方英寸(16.4立方厘米)空气中含有的原子数量有限，两个原子之间的间距远远大于原子自身尺寸，因而对光速的阻碍大约仅为每秒钟几百千米，这样的减速在多数情况下根本微不足道，完全可以忽略不计。而在水或冰当中，由于每立方英寸的原子数量大约是空气中的数千倍，因此光线在这些物质中的行进速度大约为千米／秒，仅为真空中的75％。玻璃窗户能将光速减缓到千米／秒，这样的速度也是光线在大多数矿物质当中的速度。在含铅装饰玻璃当中(通常用来制作树枝形装饰灯具和刻花玻璃)，光速更是减慢到千米／秒，因为铅含有的大量电子对光线构成了阻碍。
在所有透明物质当中，对光线行进速度阻碍最大的恐怕还得属钻石，这主要跟钻石的分子结构有密切关系——钻石内部几乎完全被电子填满了，以至于光线在这种物质当中的速度甚至达不到千米／秒，每1秒中行进的距离比光线在空气中至少短千米。
对于我们绝大多数人来说，在日常生活中我们可能很少注意到光速的变化，但实际上我们每天都在经历这些变化。每当光线从一种单纯媒介进入到另一种媒介当中时，它的行进速度就会发生改变，原本直线运动的光线随之出现一定角度的偏折。这就是为什么在游泳池中的人和其他物体看上去扭曲变形的原因：光在从水里进入空气中时速度增加，光波行进方向有所调整，水面的波纹进一步加剧了角度的变化。近视眼之所以佩戴眼镜或隐形眼镜，其目的就是矫正进入眼内光线的角度，这也是人类对光学现象的有益开发利用。
光穿越不同介质时也并不总是会发生角度偏移。当光线以垂直角度或特定角度照在某一透明物质时(例如阳光照在家里的玻璃窗上)，大多数射线是不会发生偏折的，它们往往会直接穿透该介质。回想一下，你是否可以在乘船时透过平静而清澈的湖水一直看到湖底?此时阳光从头顶射入水里，由于水质清澈透明光线几乎垂直发射进入人眼，因此你的确可以对湖底景观一览无遗。但是，如果当你站在岸边，那么无论你如何努力尝试，都无法看到湖底的情况，因为你所在的位置与水面所构成的角度太低了，此时进入你眼中的光线绝大多数来自湖面的发射。因此清晨时分，当你站在岸边时，看到的景色是如镜的湖面所映衬出的对面成排树木的倒影。
而在所有无色介质当中，只有钻石把光的发射作用发挥到了极致。当光线从各个方向射入一枚精心雕琢的钻石以后，要么立即被发射出来，要么经过钻石内部数次发射最终以一整束光线不偏不倚地突围而出，而后面这一个过程是最具戏剧性的。众所周知，所谓的白色光束其实是由赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫七彩光线构成的，这些光线在钻石内部的折射和反射角度都略微有所不同，而光线行进路线越远，它所发散出的颜色越多。一般经过两到三次折腾之后，所有的七种颜色就分别被区分开来。
当前科学家正在努力赋予锆石(利用锆元素与氧元素人工合成的结晶物质，一种广泛使用的钻石替代品)所具有的类似的光学特质，但锆石无论是光泽还是坚硬程度都还无法与天然钻石相提并论。
真假钻石
只有由碳元素构成且具有独特的结构，那么钻石才算得上是真正的钻石。在实验室里使用精密工艺只需数小时就能制造出钻石，无论它多么逼真，你会拿它跟天然美钻相提并论吗?
18世纪后期，在一位化学家设法使钻石完全燃烧之后，人们才最终了解了钻石的化学构成。当时这位名叫安东尼·劳沃斯尔的专家在实验室里将一颗钻石加热至大约摄氏度，而后把它投进液态氧当中，结果钻石燃烧殆尽。经检测发现，最后收集到的物质完全是二氧化碳气体，这说明钻石的化学构成就是单一的碳元素。这个发现令人们感到吃惊，因为在劳沃斯尔所生活的年代，人们所确定的由单一碳元素构成的物质只有一种一一石墨，而这种又黑又软的东西只是被用来充当制作铅笔芯的主要原料罢了。
石墨的分子结构相当精致，呈层状分布。每个碳原子分别与位于同一平面的三个相邻的碳原子紧密相连，若干碳元素共同构成结构紧凑的层；相对而言，层与层之间的连接比较薄弱，因此表现在外观上，石墨的质地比较软。但是，钻石却是世界上最坚硬的物质。钻石与石墨同为碳原子所组成，为什么它们有天壤之别?这当然与其自身的分子结构有必然联系。构成钻石的碳原子同时与周边四个碳原子构成三棱锥结构，而这种对称结构无论从哪个方面看都是十分稳固的，它的分子结构中根本不存在任何薄弱环节，每一处都连接得非常牢固。来自任何方向的外力都不可能破坏这种稳定性，因此钻石的坚硬程度举世无双。
钻石和石墨两者的分子结构虽然不同，但凭着具有相同的化学成分，能否将质地柔软且具有滑动特性的石墨转化为世间最坚硬且最炫目的钻石呢?这可是一个近乎天方夜谭的大胆的设想。
年，一项代号为“超级重压”的科研工程在美-_国秘密启动。该工程的目的就是利用人工合成手段制造出工业用钻石。当时美国所有军工企业使用的金刚钻都完全依赖从南非进口天然钻石，由于担心这种特殊紧俏商品的货源被切断，美国政府决定开发钻石供给的新货源。参与这项秘密工程的科研人员既有化学家，也有物理学家。
这个科研小组遭遇的第一项挑战就是必须找出能够将石墨分子结构转化为钻石分子结构的方法。科学家发现：石墨的质地尽管偏软，但其分子结构却极不容易发生改变。这是因为，石墨层与层之间的连接相对薄弱，很容易在外力作用下成片剥落，但是在同一层中，石墨的分子结构异常紧密，这是因为每个碳原子外围都有四个电子，它们分别与邻近的碳原子的电子形成共价键，也就是说，每一个碳原子在同一平面上分别与周边三个碳原子形成共价连接，共同分享三个电子，而剩余的一个电子则在已经形成的环状结构之内运动，增加了新构建石墨层的牢固程度。
为了找到改变石墨分子结构的办法，科研小组把
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