为什么要用砚台磨墨（下墨和发墨是什么意思）

启明按：前几天有书友在李炯峰老师的网络课班级群里问关于砚台开锋的问题，我简单回答了下，其中提到下墨的概念，我估计很多书友其实对下墨和发墨是没啥概念的（其实在看到这个文章之前我也不甚了解），所以把网上看到的这个文章转载在这里，希望对想了解什么是下墨，什么是发墨的朋友有帮助。

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墨锭在砚石上研磨而产生书画用墨汁的过程被俗称为“发墨”或“下墨”。

这一过程，从表面现象看是墨条被摩擦而使墨质脱离，即所谓“下墨”，同时脱落的墨质在水中溶解并随磨墨的过程而逐渐均匀，使碳分子团均质悬浮于水中，即所谓“发墨”。但本质上，这一过程是一系列物理作用和化学作用交互发生的结果，可以化为“分解”、“溶解”、“搅拌”三个理化作用过程，而且三个作用是同时交互产生的。

分解是在墨条与砚台表面相互摩擦力的作用下，使墨质从固体墨块上分离的过程。这个过程是物理作用。主要由碳分子团和蛋白胶分子团组成的墨质在摩擦力作用下，其内部应力（键力）结构被破坏，使墨质脱离墨条。

溶解是墨质在水中溶解的过程，这个过程是由两个作用组成的，其一是碳分子团和动物胶分子团在水的表面张力作用下，与水分子交换能量，表面活性增强，使分子团向水中扩散，这个过程既存在于“下墨”的过程中，也存在于“发墨”的过程中，这是个物理过程；其二是一部分碳分子或胶原蛋白分子发生电离，与水分子形成水合分子的过程，这是个化学过程。

扩散作用和水合作用是墨质溶解的主要原理。对于碳分子而言扩散作用是墨汁质量的关键，而碳分子的水合作用是“副作用”，对墨色不利。因为若碳分子以离子形式存在的话，它不呈黑色，而是无色的，我们看到的黑色的碳实际上是碳分子按照特定结构构成的分子团（比如钻石的元素是碳，但由于结构的原因，它不呈黑色），这种分子团结构稳定，不易被溶解，也不易被磨碎。

对于动物胶而言，溶解的过程即有扩散也有水合，而水合作用是关键，它能够使动物蛋白的分子链（肽键）断裂，并与水分子水合，从而部分解除胶原蛋白的冻力，形成被水分子“包围”的短链胶原蛋白分子团，由于它被水分子包围而形成的亲水性，使它与水分子形成较稳定的均质结构，成为了托起碳分子团的网架。

“溶解”是磨墨而产生墨汁的的主要原理，而摩擦分解仅起辅助作用，从理论上说，仅将墨块置于水中，不进行摩擦，也可以产生墨汁。墨条的质量是决定“发墨”的关键因素，也是决定墨汁质量的关键因素，而非砚台。

搅拌是在磨墨过程中，通过墨条与砚台的磨擦运动，使墨质均匀地与水分子接触，使已扩散的分子团和水合的离子团在水中均匀分布的过程。“搅拌”作用，增加了分子团的动能，加速了扩散作用；增加了分子团与水离子接触的机会，有利于水合作用的发挥。

“分解”、“溶解”和“搅拌”三种物理化学作用，在磨墨的过程中是交互作用、同时发生的。

在磨墨过程中，砚台是“分解”过程的工具，也是“溶解”和“搅拌”过程的容器。砚台磨面的“沙砾体”被认为是砚台质量的关键，石质越紧密，“沙砾体”就越细，则认为砚石质量越好。

“沙砾体”精细，使“分解”过程中脱离的墨质颗粒细小，从而增加了墨质与水分子接触的面积和机会，有利于“溶解”过程的进行。在墨条质量相同的情况下，“沙砾体”细密的砚台，下墨快，这是因为“下墨”的过程是“分解”与“溶解”作用同时进行的，越是细小的墨质越容易“溶解”。

“下墨”也好，“发墨”也好，是“溶解”过程在起主要作用，而溶解过程的关键是动物胶在水中的扩散和水合。这就涉及到蛋白质化学的理论了，主要是蛋白质的变性原理和蛋白分子衰变原理。

墨条中的胶是动物胶，主要成分是胶原蛋白。这种蛋白是由多种氨基酸在肽键作用下构成的高分子化合物，有三级结构，而在熬胶蒸胶的过程中，它的结构已经被有意识地、适度地破坏了，也就是已经变性为制墨所需的冻力和黏度。但它的变性是适度的，部分肽键断裂，但随着脱水过程可以复性，而形成新的结构，这种新的结构是高分子通过键的作用重新构成的，所谓制墨中的“十万杵”，就是使碳分子团事先均匀分布在这一结构之中。（关于十万杵，感兴趣的朋友参考启明之前发布的文章《徽墨中的轻胶十万杵是什么意思？》）

在磨墨过程中，水分子通过表面张力、离子电能、分子动能来拉断蛋白的键结构，使动物胶的分子结构发生改变，要么扩散至水中，要么发生水合作用，形成被水分子“包围”的高分子团，实际上溶解过程改变了胶原蛋白的结构，使它与水形成稳定的结构。

在制墨过程中，蛋白质形成的新结构是决定磨墨“溶解”状况的关键，而这一新结构中的键的力量和分子团的构造是关键，键力越是小于水分子的能量，越容易溶解，但如键力过小，则冻力不足，墨条在生产和保存中容易断裂（墨条开裂主要由键力起作用，而非“重胶”、“轻胶”，比如有人用键力大的明胶做墨，定不会开裂，但无法发墨了）。

键力的形成取决于两个因素，一是动物蛋白的种类（皮胶、骨胶等），二是蒸胶工艺。其中蒸胶工艺是关键。从理论上讲，只要蒸胶工艺适当，无论何种动物胶均可以达到制墨所需的要求。动物胶的冻力和黏度在一定温度和压力下，通过一定时间的蒸煮，达到制墨用胶的要求（比如说冻力为X，黏度为P，由于工艺保密，用字母代替）。

骨胶是高冻力、低黏度的动物胶，在科学的工艺条件下（温度、压力、时间、步骤），它可以达到X、P的指标。皮胶（特别是广胶）的冻力和黏度比较接近X、P，所以它的蒸胶工艺比较简单。之所以有人认为对制墨而言，皮胶一定比骨胶好，是因为没有区别两种不同的蒸胶工艺的缘故。在X、P相同的情况下，皮胶和骨胶在脱水后形成新结构时，所产生的键力和高分子构造基本是相同的。所以，问题的关键是在蒸胶时要使X、P达到制墨的要求指标，这一点不少墨厂是没有注重的。

蛋白质在形成新的结构后，它会随着时间的推移，生产衰变。对磨墨而言，就反映在胶原蛋白的键力变化上。按照蛋白质衰变的原理，胶原蛋白的键力随时间变化成倒抛物线（象倒过来的锅底），纵轴是键力，横轴是时间。对发墨而言，墨随着时间延续，键力从低到高再逐年走低，也就是从宜发墨到难发墨再到宜发墨的过程。至于这个时间序列的具体值是由蒸胶、脱水工艺和保存条件决定的，目前尚未见到科学实验的数据。对于老墨，有的觉得好发墨，有的觉得难发墨，如果胶的质量相同的话，就看它处于上述曲线的那一段了。