石头真是个好东西！
我认为石头非常适合用来了解自然的秩序之美。
大家好！我是“日本科学未来馆”的科学交流员铃木毅！
不知不觉间夏天就到了。
想必各位读者中有很多人从这个4月开始了新生活，或者利用不久前的长假出门旅行，一定接触到了很多新事物吧。
那么，就请顺便接触一下石头吧，这就是我这次想跟大家聊的话题。
不过，当然不是地上随处可见的石头。
我要介绍的，是被称为矿物或宝石的石头。
让我最初对石头燃起兴趣的，是黄铁矿和水晶石（下图）。
左：从石头中突然凸出来的立方体——黄铁矿。也被称为“愚人金”，英文名为Pyrite。形状整齐的立方体会让人误以为是人工加工出来的，但其实是地地道道的纯自然出品。
右：水晶石应该很多人都见过。外观呈漂亮的六角柱状，非常靓丽。英文名为Quartz。图中的尖六角柱也是未经修饰的天然形状。
这次要为大家介绍的石头不是上述这样常见的矿石，而是蛋白石。
大家见过蛋白石这种宝石吗？
要问这种石头的外观长什么样子，基调以白色为主。
石头中看起来有彩虹似的碎片在熠熠发光。
而且从不同的角度看，颜色还会发生变化。
纯白色的蛋白石又被称为普通蛋白石，而带有彩虹色变化的蛋白石被称为珍贵蛋白石。
首先，我请日本科学未来馆的同事根据上面的描述画出了自己想象中的蛋白石！
大家也在看到实物之前先想象一下，这样看到实物后会更加感动。
下图是我的同事画的蛋白石。
我觉得画出了蛋白石的精髓。这是未来馆公关部的中野阳子画的！
实物长什么样，请看下面的照片。
左侧为普通蛋白石，右侧为珍贵蛋白石。这是我自己买的，所以稍微有点小。珍贵蛋白石的长边直径约为1.6cm。用宝石常用的重量单位来计算为3.02克拉。顺便一提，这块普通蛋白石的价格为300日元，珍贵蛋白石原价2000日元，我是在打折时花1000日元买到的。
下面问大家一个问题。
这种有着七彩颜色的蛋白石是由什么成分构成的？以下物品中，哪种物品的主要成分与蛋白石相同？
（1） 用于玻璃窗和杯子等的玻璃
（2） 零食袋里的干燥剂硅胶
（3） 上面提到过的水晶
（杯子和硅胶的图片取自Pixabay https://pixabay.com/ja/）
现在公布正确答案。
上面三种物品中，主要成分与蛋白石相同的是......其实，三种物品全部相同！
无论是玻璃、硅胶还是水晶，主要成分都是二氧化硅。
（严格说来，全部称为二氧化硅稍微有点不妥，但基本上是相同的）
上面三种物品的主要成分全部相同，但外观大为不同。这也是石头的魅力之一。
为什么主要成分都是二氧化硅，但外观会不一样呢？秘密藏在肉眼不可见的微小构造里。
蛋白石由非常小的“二氧化硅粒珠” 有序排列而成（下图），而水晶则是二氧化硅分子相互连接并有序排列形成的“晶体结构”。
珠粒的直径约为100~400nm。即尺寸为1mm的2,500~10,000分之1。
光线在珠粒的空隙和粒珠中边反射边前进。在此过程中，某种颜色的光会增强，或者某种颜色的光会变弱并消失。由此就呈现出了被称为蛋白石色的彩虹般的颜色。
※蛋白石还有一个特点是，粒珠的缝隙之间被水分子填满。将蛋白石干燥后，彩虹色会消失，还会破裂。如果用微波炉加热的话，还会渗出水来。当然这样做可太可惜了！
蛋白石的粒珠排列时会产生凸凹，这种微细结构与光的波长为相同等级的时候，在光的反射以及光线减弱或增强的作用下就会出现独特的颜色。而且这种衍射不是用色素或颜料绘制而成的，而是由微细构造形成的 “结构色”（很直白吧）。
蛋白石显示出来的彩虹色被称为“游彩效果”。
这种结构色在自然界有很多，肥皂泡的彩虹色和吉丁虫的金属光泽都属于结构色。
日本科学未来馆的3楼常设展览“技术革新的原动力”展区有介绍闪蝶的翅膀颜色和利用相同原理制作的人工纤维展示，大家有机会一定要去参观一下。
石头也有许多这样的结构色。
拥有闪闪发光的颜色或者彩虹色，以及颜色会随着角度而变化的物体大多都是结构色。
这次我特别着眼于石头的颜色、即蛋白石的颜色。
虽然此次没有太涉及到，石头其实是拥有各种美的东西。
※就是因为这个理由，让我痴迷于黄铁矿（本文第一张照片左）。这个话题有机会我们再聊。
石头的颜色和形状很漂亮，为什么会这样，这些好奇与疑问正是科学发现的原点。
可以毫不夸张地说，对石头感兴趣是一种科学爱好。
所以，大家也和我一样来爱上石头吧。
供稿：日本科学未来馆 科学交流员 铃木毅
2017年08月21日执笔
JST客观日本编辑部翻译整理
