来源：把科学带回家
作者：河边的卡西莫多
还有不到100天的时间，第32届夏季奥运会就将在法国巴黎举行。此次奥运会，有着一个特别之处：承担田径比赛的体育场将采用紫色跑道。
常规的运动赛场的跑道，一般都是红色或者蓝色。而这一次奥委会打破常规的做法，按照负责人的解释，是为了与观众座位区形成更鲜明的对比，更加吸引现场和电视机前的观众的注意力。同时，“跑道的紫色能让人想起普罗旺斯的薰衣草”。
工人们正在铺设法兰西体育场内的紫色跑道（图片来源：Aurelien Morissard）
作为一种颜色，紫色在自然界并不少见，尤其是在植物领域，比如薰衣草、紫罗兰、丁香花、吊竹梅、桔梗……甚至是成熟的茄子。
但对于人类来说，曾经想要获取紫色的颜料或者染料是非常困难的事，以至于很少有国家会用紫色作为国旗的颜色。
图为非洲各国家国旗。全世界各国国旗上几乎各种颜色都有，甚至连黑色和褐色都会出现，但却很难发现紫色的踪影（图片来源：pixabay.com/vecto）
人类最早使用紫色颜料的历史，可以追溯到新石器时代。大约在距今2万年前，在法国的佩奇梅尔及周围一些洞穴中，当时的人用含锰矿物留下了他们自己手的轮廓。
不过在自然界中，能够形成稳定紫色的矿石种类很少。虽然植物中的花青素类物质也可以呈现紫色，但这些天然色素会随着酸碱度的改变而变色，导致其在实际应用中不够稳定，更无法作为服装纤维的染料。
佩奇梅尔（Pech Merle ）山洞中的壁画（图片来源：over-blog.com）
大约在公元前1500年左右，当时地中海东岸的腓尼基人，发现当地海里有一类贝壳生物骨螺，它分泌的粘液在经过复杂的提取和加工之后，就可以形成一种不易褪色的紫色染料了。腓尼基人迅速掌握了这种技术，并且垄断了紫色染料的贸易，甚至这个民族的名称“Phoenician”都与紫色有关，翻译过来就是“紫色国度的人”。
当时的古罗马人尤其喜欢这种紫色。只不过有学者统计过，大约1万只骨螺才能生产约1克的染料。因此只有古罗马的皇帝和贵族，才有资格和能力享用紫色，这也让紫色成为了“高贵”的符号。
从三种骨螺中获得的不同紫色，幸好当时的紫色染料产量不多，因为通过骨螺制成的紫色染料，会一直散发着腥臭味（图片来源：Wikimedia Commons）
而在大陆的另一端，古代中国也在尝试“征服”紫色。在秦始皇兵马俑身上，也发现了紫色的痕迹。但由于环境的变化，很快这些紫色颜料就消失了。而这种惊鸿一瞥的紫色是什么物质，成为了困扰学者们很久的谜团。
一直要到上世纪九十年代，科学家们才终于搞清楚了兵马俑的颜色之谜。原来俑体上的紫色颜料，是一种自然界并不存在的物质硅酸铜钡。这说明早在秦朝的时候，我国已经掌握了人工合成颜料的技术，这种古老的颜料，也被命名为中国紫或汉紫。
兵马俑上面的中国紫（图片来源：网络）
随着时间的推移，人类逐渐也掌握了更多的紫色颜料，但相比其他的颜色来说，提取紫色依旧不容易。
在19世纪初期，德国著名的科学家、探险家亚历山大·冯·洪堡（Alexander von Humboldt），在南美洲的秘鲁附近发现了巨量鸟粪石矿，这是由海鸟粪便长期堆积形成的资源。很快这些鸟粪就源源不断运往了欧洲尤其是英国。它不仅可以作为农业所需的肥料，从中还能提取出紫尿酸铵，这是当时最重要的紫色染料。
秘鲁海岸边的海鸟和鸟粪，由于洋流经过秘鲁，带来了大量的鱼类，因此很多海鸟在此聚集。经年累月之下就形成了厚厚的鸟粪层（图片来源：tomasmunita.com）
不过很快英国人就很失望了：虽然紫尿酸铵印染的衣服非常鲜亮，但这种紫色太容易褪色了。原来，当时英国处于工业革命时期，大气污染十分严重，空气中含有大量的含硫化合物。这些物质一旦和紫尿酸铵接触，就会发生反应导致褪色。
为了得到更加稳定的紫色，当时很多科学家纷纷投入研究。不过正所谓“无心插柳柳成荫”，一次失败的实验却产生了新的紫色颜料。
在近代之前，无论东西方，紫色都只有少数人才能享用（图片来源：Wikimedia Commons）
疟疾是一种由蚊子传播给人类的恶性疾病，在当时人们已经知道用奎宁可以治疗疟疾。但当时的奎宁只能由天然的金鸡纳树树皮提取，价格十分昂贵，所以人工合成奎宁是当时科学界的一个重要领域。
在1856年，英国科学家威廉·珀金（William Perkin），在自己简陋的实验室中试图用煤焦油合成奎宁，他不出所料地失败了。但他在用酒精清洗烧瓶时，无意中发现烧瓶中出现了一种紫色溶液，并且这种溶液滴在衣服上很难清洗。
通过申请专利和投资建厂，珀金也迅速靠着苯胺紫实现发家致富（图片来源：sciencehistory.org）
这次偶然的发现，造就了世界上第一种合成染料苯胺紫。它不仅廉价，而且不易褪色，因此这种紫色迅速引领时尚，在欧洲风靡一时。至此，紫色才脱离了“昂贵”的标签，真正能够走进千家万户，成为我们选择颜色搭配中的一个寻常选项。
人类追求紫色的故事，也正是我们不断探索未知的过程。而即将举行的巴黎奥运会，紫色跑道的首次亮相，或许将再一次引领时尚，这也是关于“紫色”历史的新故事。
此次奥运会所铺设的跑道，主要成分为天然橡胶、合成橡胶、矿物化合物、颜料和添加剂，一半以上的部分都是回收或可再生成分（图片来源：eaglenews.ph）
那么，在这条绚丽的跑道上会诞生什么样的传奇呢？就让我们拭目以待吧！
参考资料：
[1] Anne Varichon, Couleurs-pigments dans les mains des peuples, p. 144–146
[2] Seeing purple: Fans get a new track color and maybe record-breaking times at Paris Olympics https://www.kxan.com/sports-general/ap-seeing-purple-fans-get-a-new-track-color-and-maybe-record-breaking-times-at-paris-olympics/
[3] Seeing purple: Fans get a new track color and maybe record-breaking times at Paris Olympics.  https://www.nbclosangeles.com/paris-2024-summer-olympics/seeing-purple-fans-get-a-new-track-color-and-maybe-record-breaking-times-at-paris-olympics/3387701/
[4]薄钻.染上神秘色[J].大科技：科学之谜（A）, 2005(2):2.DOI:CNKI:SUN:DAKJ.0.2005-02-00A.
[5]夏寅,严苏梅.秦俑彩绘紫色颜料的再研究[C]//秦俑博物馆开馆三十周年国际学术研讨会暨秦俑学第七届年会会议论文(会议用).2009.
[6]（英）维多利亚·芬利著，姚芸竹译. 颜色的故事：调色板的自然史. 北京：生活·读书·新知三联书店, 2008.09.
[7]（英）加文·埃文斯著；朱敬译. 颜色的故事. 海口：海南出版社, 2019.06.
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