草台班子渴求的稀土到底是什么？

日前一场发大洋彼岸的发布会给W君看笑了，不吹不黑，这个配置很有意思而且很抽象。

表面上看，那是美国财政部长斯科特·贝森特与贸易代表（大使级）杰米森·格里尔联合出席的严肃新闻发布会，一副“国家机器启动、捍卫供应链正义”的庄严姿态。但只要稍微深挖两个人的履历，你立刻会发现——这并不是一场政府声明，而是一出美国内部精神结构的自我揭露。

因为台上的两位，并非“国家与工业的代表”。

一个，是靠游走华尔街、替索罗斯操盘做空的新兴市场的金融马仔；另一个，则是摩门教的前传教士。

W君很少谈政治，但彼岸这样的组合也是小刀剌屁股开了大眼了。更逗的桥段是贝森特用一贯带着哭腔的语调念手里皱皱巴巴的打印纸的时候w君甚至觉得这场临时的仓促举办的发布会下面或许还有几个“飞纸仔”在奋笔疾书，这哪像一个发布会呢？更像是90年代港片现场。

然而这一切，讨论的核心就是“我们怎么卖稀土”。

政治、政策不谈太多，咱们聊下稀土是什么？

稀土（rare-earth element，REE），学过大学英语的人都知道rare的意思是“罕见的、稀有的”，所以这玩意直接翻译过来就是“地球上稀有的元素”。然而，名称是有时代性的，当时rare的原因在于分离技术做不到而已。

稀土元素是指15种镧系金属以及钪和钇这17种几乎无法区分的光泽银白色软重金属。通常，我们看元素周期表的时候，在大的元素周期表下面还会有两行独立的元素，分别是镧系和锕系。

这就给我们了一个错觉，觉得“镧系”和“锕系”是两列特殊的存在。但事情并不是这样的，这样做只不过是因为我们常用的纸幅面太窄，照顾不到元素周期表更宽的排列方式。

真正的元素周期表是这样子的：

这个叫做“左阶元素周期表”，不图省纸的排布方式就是这样的了。

其实之前和大家说过，元素周期表有很多类型，甚至有立体的做法：

或者更直观的“卷曲丝带连续元素周期表”：

而咱们说的的镧系和锕系就在这个“卷丝带”两个大圈之外的那个小圈中。说句题外，其实在我们的中学高中教学中应该推进一下这个“卷丝带元素周期表”，相当的可以帮助学生理解元素特性。

在这张元素周期表中镧系是上面小圈的内圈，锕系是上面小圈的外圈。镧系被我们叫做稀土元素而锕系被我们叫做核元素。

那么为什么这两个系列这么特殊？元素的周期特性是和电子填充顺序有关的。这里面有一个叫做“马德隆规则”的基本原理。这个原理又称为又称递建原理或者构造原理。

这个原理认为一个原子核外的全部电子是一个一个地依次进入电场（低能量轨道），待低能量轨道填满后，才填入高能量轨道，并假设对电场而言它们是处于最稳定的情况中。假若违反构造原理，将导致电子排布的不稳定。

在目前我们已知的这100多个元素中，你会发现第四层和第五层有个f区轨道（4f 与 5f）。在 镧系（4f 开始） 与 锕系（5f 开始），出现了一个量子级别的“能级坍塌”。

用最简单的话来解释——f轨道很特殊，可以看作是核外电子的一个黑洞。4f轨道显现的特性是对外几乎不可见，而4f+5f轨道则显示出了“电中性”（抵偿）连核内的质子和中子都难以束缚。于是就出现了一族极其难以分出的稀土元素和一族极其容易分裂的放射性元素。

现在，我们应该就可以从原子的层面理解稀土元素了。由于稀土元素的外层电子特性，这些元素在外观、化学特性、物理特性等诸多方面都难以区分，因此在自然界中以化合物形式存在却很难使用焚烧、溶解、结晶这种传统化学手段将它们逐一分开。在古代炼金术演化而来的化学这些传统方法都搞不出来的东西就被认为“rare”了，在人类化学史中有很长一段时间知道有稀土元素但无法分离也就成了“稀土”的特性了。但这个rare并不代表真的稀有，例如铈，在地壳中的的储量甚至比咱们常见的铜都多。

那么地球上的稀土元素哪里来的，又为什么我们的稀土矿比较多？这件事用玄学说就是老天爷赏饭吃。在元素周期表中铁是一个分界线。来自于恒星的核融合反应，到了铁元素之后，合并两个轻原子为一个重原子所释放出的能量不足以带动其他轻原子继续合并为重原子。比铁更大原子量的元素都是依靠比恒星核聚变更大的能量制造出来的。这就是超新星爆发！

当一颗恒星走到自己寿命晚期，内部已经没有足够的燃料继续维持核聚变，它会先经历一次坍缩——核心骤然凝结，外层气体疯狂下坠，整个星体像被抽空一样压缩。当坍缩到临界点后，发生的不是熄灭，而是一次反向爆炸，这就是超新星爆发，中这个过程中会有更剧烈的原子核碰撞，就可以融合出比铁更大原子量的元素。

只不过，在这一个过程中能产生的稀土元素是“轻稀土”（也就是镧La到钐Sm），还是f层电子轨道的问题，在核子结合过程中这层轨道就是一个盾牌，有一个阈值。如果不突破则无法继续向上合成。

从一般核子理论上来说，更高原子量的重稀土，铕Eu到镥Lu（4f轨道的后半段）所需要的能量级别更高，通常需要中子星相撞产生的高通量中子洪流才可能被制造出来。

这些几亿甚至几十亿年前的宇宙级别大爆发本质上是可以把稀土元素均匀布撒到地球上的，但是如果按照统计学上来说地球上稀土分布就是一个既定的收缩现实了。

目前重稀土矿主要就集中于云南、广西、广东、湖南、江西、福建，其实在和云南接壤的缅甸也有一点重稀土矿存在。原因很简单稀土是来自于宇宙的馈赠，在地球成型初期本身是有均匀的轻稀土资源分布的，但是对于重稀土则需要有额外的陨石撞击和特殊的地质活动才能富集成可以有开采价值的矿藏。

而我国南部区域恰好是地球上为数不多的可以有这个条件的地区。

而且，全球关于“稀土储量”的讨论，大多停留在地质层面，却忽视了最关键的一点：稀土要具备开采价值，必须首先具备“可被释放”的条件。不像镓那样可以在铝矿冶炼中顺带提炼，稀土往往紧锁在矿物晶格中，只有形成离子吸附状态，才有可能通过弱酸淋洗予以分离。

而这种成矿条件极其苛刻，既需要特定母岩，又需要数百万年的风化与水热作用。因此，“有稀土”不等于“能开采稀土”，更不等于“值得开采稀土”。许多国家在地图上标注了稀土资源，但真正能够经济开采的矿体寥寥无几。也正因为此，三个概率因素导致了现在中国南方那些赣南红壤，看似平平无奇，却成为全球唯一真正握有重稀土提取钥匙的土地。

这就是全球稀土产业的现状缩影。如果说一般矿业可以靠勘探与投入逐步逼近既定水平，那么稀土矿则完全不同——它是地球地质史与人类工业史共同设下的门槛。没有宇宙馈赠，连矿都找不到；没有冶金体系，纵有矿也开不出，这也就是为什么W君一直说是老天爷赏饭吃的原因。这是一种“先天 + 后天”的双重垄断，其他国家无法模仿，只能承受。也正因为如此，稀土产业并不属于资源竞争的范畴，它属于文明竞争的范畴。

那么稀土就这么重要吗？

先说轻重稀土：稀土的轻与重，不是元素周期表的位置问题，而是 f 轨道束缚与能级跃迁的问题——要区分轻稀土与重稀土，必须回到它们的电子结构，回到 f 轨道。稀土元素之所以同属镧系，却呈现出轻重差异，本质在于 4f 轨道的填充位置不同。轻稀土（La–Sm）位于 4f 轨道初段，f 电子尚未完全深陷，因此原子半径较大、化学性质相对活跃，容易在岩浆或碳酸盐矿中形成硬岩矿。而重稀土（Eu–Lu）位于 4f 轨道后段，f 电子深度局域、强烈屏蔽，使其原子呈现显著“收缩效应”，不易进入晶格，只能在后期热液淋滤中被风化成离子状态。因此，轻稀土可以成“矿”，而重稀土只能成“土”。这也是为什么轻稀土可以在广泛地层中发现，而重稀土必须依赖极罕见的“离子吸附型红壤”才能被提取。不过真正有意义的实际上是重稀土。

轻稀土与重稀土最大的差别，不只是储量多少，而是功能差异不可互换。轻稀土（La–Sm）更多用于发光材料、抛光粉、催化剂，属于“增效型元素”，没有它，产品性能下降；但重稀土（Eu–Lu）则直接控制永磁体、激光器、导弹陀螺、高性能电机等关键元件，属于“控制型元素”，没有它，设备直接失效。

例如，很多人知道钕磁铁，认为钕（Nb）是制造高性能磁铁的材料，但是钕其实只是轻稀土元素！在现代工业中，如果没有了钕的存在，我们可以通过增加电磁铁的电流、扩大电磁体尺寸来达到增加磁体取代钕需求的目的。但是真正厉害的稀土磁性材料是镝（Dy），

这就是一种典型的重稀土元素，如果在钕铁硼磁体中增加一点镝替换掉其中6%的钕，相当于把汽水中的砂糖去掉一点点（6%）换成了糖精（镝），带来的磁铁性能改变是性能成倍的增长。这是什么概念呢？——就需要增加那么一点点（利用热处理工艺可以仅仅需要2.8%），其磁体的矫顽力（coercivity）和最大能量积推升到一个新台阶——这并非单纯提升剩磁，而是通过形成 Dy-富相（如 Dy₂Fe₁₄B）改变晶格、增强磁晶各向异性并强化磁畴边界的钉扎，实质上是“钉死”磁畴，使高温下退磁被抑制。这就为能做更小的磁体打通了路子。以前需要装在一辆车子里面的磁性装置，在镝的加持下通过合适的工艺可以装在一个头盔中；原本需要一个舱段的电力部件，可以缩小到一只手提箱大小。

有这个特性其实就是因为稀土元素4f 轨道的黑洞效应所带来的独特原子特性。

现在有人还在问——现在科技那么发达了什么稀土元素这么重要？

不客气地说，这恰恰证明他们根本不理解当今人类科技的困境：宏观物理我们几乎已经走到头了，而核物理我们还没有真正迈入门槛。

我们把钢铁、铜铝、硅晶折腾了上百年，从蒸汽机折腾到芯片，从内燃机压到极限涡轮，但这些都还活在“牛顿物理”的世界里。真正能够突破现有文明形态的，不在宏观机器里，而在原子结构、在电子轨道、在 f 区域。也就是说——未来的科技不是更大的发动机，而是更小的轨道跃迁；不是更厚的装甲，而是更稳的磁矩对准。这也是为什么W君给大家贴出“卷曲丝带连续元素周期表”的目的了，未来在丝带的那个小圈上！

《三体》中有一个令人不寒而栗的设定：三体人通过“智子”锁死了地球的物理学，让人类永远停留在钢铁与蒸汽时代。很多人以为这是纯粹的科幻恐慌，因为现实世界不可能有人干预物理定律。——不错，现实中确实没有智子。但现实中确实存在“稀土阀门”。

这或许是老天爷赏我们饭吃的另一层意义。