毫無疑問,人體最堅硬的部位是牙齒。
具體原因,我們從科學角度來簡單分析一下。
硬度的標準
其實,科學家在研究一項事情之前,會先給自己研究的對象下定義,這套工作法其實是由牛頓總結出來的,牛頓在他的著作《自然哲學的數學原理》中,超過1半的篇幅都在下定義,比如:質量的定義,就是他制定的。
除了定義之外,科學家還要求實驗對象可以通過一些手段,測量出來。
比如:距離,就可以通過尺子來測量出來;質量,可以通過稱來稱量出來。
以上這些都是科學家所使用的研究方法,我們雖然不是科學家,但我們可以用這些研究方法來回答今天的問題:人體最堅硬的部位是什麼?
首先,我們給硬度下一個定義,硬度,是指材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力。硬度分為三種,劃痕硬度、壓入硬度、回跳硬度。
測量人體硬度主要採用的是劃痕硬度。
劃痕硬度
劃痕硬度指的是將一個物體沿棒劃過,根據出現劃痕的位置和長短判斷這個物體的軟硬。劃痕硬度可以用莫氏硬度來表示,從0-10,硬度越高,相對應的莫氏硬度數字也越高。
比如:石墨的莫氏硬度為1;皮膚的莫氏硬度為1.5;指甲的莫氏硬度為2-3;骨骼的莫氏硬度是4-5;牙釉質的莫氏硬度為6-7;鑽石的莫氏硬度為10。
從劃痕硬度上講,牙齒是最堅硬的人體部位。
牙齒為什麼這麼硬?
首先,我們看一下牙齒的結構,牙齒分為牙冠,牙頸,和牙根,而最堅硬的部分是牙冠(牙釉質),也就是我們平時觀察到的牙齒。
牙冠是由羥基磷酸鈣組成,這種物質會碳酸飲料中的碳酸發生反應,並腐蝕牙齒。其實這個很好理解,我們知道酸性物質本來容易腐蝕其他物質。我們平時刷牙時,牙膏中的氟化鈉會與牙齒中的羥基磷酸鈣發生反應,生成氟磷酸鈣和NaOH,這種物質硬度更高,不容易與其他物質發生反應,可以保護牙齒。
其實,組成牙齒的羥基磷酸鈣也是骨骼的成分,那為什麼骨骼的硬度沒有牙齒的硬度高呢?其實,這和密度有關,牙齒是高度鈣化且緻密的人體組織,因此硬度較高;而骨骼中的鈣密度較小。
我們舉個最簡單的例子,植物的葉子和樹幹同樣都是由大量纖維素組成,但葉子的密度和樹幹的密度不同,所造成的硬度也不同。
上面這一個原因是主要的原因,下面再補充一個其他因素。
你知道嗎?骨骼其實是“活”的,當血液中缺鈣時,骨骼會將自己一部分鈣溶解補充到血液中。當骨骼裏的鈣大量流入到血液裏時,骨骼的鈣密度會進一步減少,容易造成骨質疏鬆。
咱們最後總結一下:
人體中最硬的部位是牙齒,根據莫氏測量法,牙齒的莫氏硬度為6-7,而骨骼的莫氏硬度只有4-5。莫氏測量法中,10代表着最高級,鑽石的莫氏硬度就是10。
牙齒之所以這麼堅固,其實和它的組成物質以及密度分不開,雖然牙齒和骨骼組成物質都含有羥基磷酸鈣,但骨骼的密度比不上牙齒的密度。