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注：封底凡无企鹅防伪标识者均属未经授权之非法版本。

 

比尔·盖茨：你再也不会用同样的眼光看待铅笔、茶杯和剃刀了

比尔·盖茨/文

来源：比尔·盖茨博客

 

人们有各种各样的执念——或犯傻或认真。从痴迷桥牌（比如我），到仰望天空寻找未知星球，各种各样的喜好正是人性中美好的事物之一。然而，并不是每个人的爱好都能成为供普通人阅读的好书。

《迷人的材料》中讲到，马克·米奥多尼克（MarkMiodownik）的个人喜好和职业追求，既包括诸如纸、玻璃、水泥、钢材这样的日常材料，也包括促使世界发展的超级新兴材料。我很高兴看到他这样诙谐、聪明的作者，写出了这本妙趣横生、深入浅出的书。

我*喜欢的作家、历史学家瓦克拉夫·斯米尔（VaclavSmil）也写过一本关于材料的好书。但和米奥多尼克的书比起来相去甚远。斯米尔是个考据派，从不会把一点浪漫主义带进书里。米奥多尼克恰恰相反——比起数字，浪漫轻松的语言才是他的爱。

米奥多尼克，一个毕业于牛津、供职于世界实验室的材料科学家，却和材料科学有着纠结的邂逅。20世纪80年代，高中生米奥多尼克在伦敦地铁站赶上了抢劫。据他自己所说，当时他盯着劫匪闪亮的刀刃，竟然忘了自己背上5寸伤口的疼痛。“就这一小片钢，甚至还没有邮票大，竟然毫不费力地划破了5层衣服，然后刺穿了我的表皮层、真皮层。”他在书中如是写道，“从这一刻起我迷上了材料科学。”

普通人大都不会花太多心思思考钢这种东西，反正也不会被抢劫。但据米奥多尼克说，钢可是魅力无限。铁是钢的铸造原料，但钢和铁比**的优势，是在于压力之下钢更坚韧——它不易产生裂纹，也更难折断。从罗马时代起，铁匠们就开始铸钢了。到了19世纪中叶，科学家们发明了更加廉价的工业铸钢法，钢材就成了人们生活的中心，从生活用具到交通工具、城市建筑，钢的身影无所不在。

下一个世纪，人们在材料科学上可能会有更大的革新。我就住在世界*长的浮桥（EvergreenPointFloatingBridge）旁边，这座浮桥也和许多其他现代建筑一样，由钢筋混凝土浇筑而成。它已经为西雅图服务50多年了，如今到了它寿命的尽头。我站在院子里，能看到工人们开工搭起新桥。米奥多尼克告诉我们，未来的桥梁很可能会用“自愈水泥”铸造，一下子能省下数十亿美元的修缮、替换费用。

自愈水泥是材料科学的一项伟大的研究。在火山湖中，硫的含量高到会烧灼人的皮肤。科学家却从中找到了一种具有高度适应性的细菌，它们能在岩石中休眠长达数十年。假如把这种细菌注入钢材，再加上供其生长的淀粉养料，当未来钢材出现裂纹，水流入其中时，细菌就会被激活，找到淀粉，开始成长、分裂，分泌出矿物质，堵住裂缝。

我个人非常喜欢书中关于碳的那一章。关于这种原子过去、现在和未来在人类生活中扮演的角色，米奥多尼克提出了自己丰富的见解。碳的众多存在形式之一——钻石，几千年来都是爱情和战争的象征。煤炭给工业和运输注入能量，也深刻影响着大气的化学组成。由石墨纤维和环氧树脂胶组成的碳纤维材料，如今正在逐渐改变着体育、航天、汽车工业的现状。我*近听说西雅图购进了碳纤维城市公交车。和传统的钢造公交车比起来，这种公交车更轻便、更清洁，动力却更强，也更安全，还能为市政省下一大笔汽油费用。

碳的存在形式还有很多，比如石墨烯——由石墨原子拼接组成的一层；碳纳米管——由石墨烯卷曲而成。石墨烯是人类所知的*薄，却*坚韧的材料——比纸还轻，却比钢坚韧200倍。它还是***好的人造导体。也许有一天，石墨烯会取代硅质芯片，为计算机科学和通讯科技开启新纪元。是的，材料是如此重要！

用“政治术语”讲，有时候，比起候选人真正的资质，选民们其实更看重自己愿不愿意和候选人一起喝上一顿酒。米奥多尼克能征服所有“选民”，而且他的专业资质和水平都非常棒。我非常期待他未来的作品。

 

内容简介

从茶杯、喷气发动机到家用电器、内裤，我们的生活充满了材料。但你想过没有，为什么玻璃是透明的？是什么让橡皮筋有弹性？为什么曲别针会弯曲？为什么不锈钢不生锈？水泥也能做成衣服？世界上*薄却*坚硬的东西是什么？为什么某一种材料做成的东西会长那样？材料如何塑造了我们的世界又对我们的生活产生了怎样的影响？

世界*材料学大师带你用材料科学家的眼睛，以全新的方式看待你身边的每一样东西：钢、纸、混凝土、巧克力、塑料、玻璃、瓷器……

本书以渊博的知识和极富感染力的文字写就。它不仅揭露了各种物质背后的神奇结构，还告诉我们隐藏在其背后的精采故事。每一章介绍一种材料，辅以照片和手绘图，极富可读性和趣味性。

作者简介

马克·米奥多尼克：伦敦大学学院材料科学教授，英国皇家工程学会会士，入选《泰晤士报》「英国百大影响力科学家」。他乐于为大众讲解材料科学，且广受欢迎，曾担任多部纪录片的主持人，包括英国国家广播公司第二台（BBC2）制作的《发明的天才》。2010年，他获邀在科普界最负盛名的英国皇家科学院圣诞讲座进行演讲。

他也是伦敦大学学院制成研究中心主任，这个中心有一座材料馆，收藏了地球上最神奇的一些物质，并和多所博物馆共同推出互动节目，合作伙伴包括泰特现代美术馆（TateModern），黑沃德画廊（HaywardGallery）和威康收藏馆（WellcomeCollection）等。

目　　录

序章走进神奇的材料世界
一刀引发的机缘
材料构筑了我们的世界
文明时代就是材料时代
看不见的微观世界影响大

1不屈不挠的钢STEEL
晚熟的科技
没有金属铜，就没有金字塔
钢是谜样物质
钢铁是珍贵的军事力量
武士刀完成不可能的任务
贝塞麦法掀起工业革命
不再夜夜磨刀

序章走进神奇的材料世界

一刀引发的机缘

材料构筑了我们的世界

文明时代就是材料时代

看不见的微观世界影响大

 

1不屈不挠的钢STEEL

晚熟的科技

没有金属铜，就没有金字塔

钢是谜样物质

钢铁是珍贵的军事力量

武士刀完成不可能的任务

贝塞麦法掀起工业革命

不再夜夜磨刀

误打误撞不锈钢

 

2值得信赖的纸PAPER

化身为笔记纸

保存记录

印成相纸

印制成书

变身为包装纸

以收据或发票呈现

灵感来源的信封

不可或缺的卫生纸

充满高贵气质的纸袋

光鲜亮丽的封面纸

化身带我去远方的车票

钞票是另类的纸

是纸又不是纸的电子纸

实实在在的报纸

传达蜜意的情书

 

3作为基础的混凝土CONCRETE

混凝土要多久才会干

加水多少是关键

园艺家发明钢筋混凝土

施工迅速且便宜的建材

必得隐形，不能示人

 

4美味的巧克力CHOCOLATE

只熔你口的技巧

嗅觉与味觉的绝佳享受

可可豆不可生吃

繁复的化学过程

分离后再加起来

最美好的滋味

绝妙的感官刺激

有潜力的健康食品

 

5不可思议的发泡材料FOAM

难忘的惊鸿一瞥

跟果冻一样的东西

握在手中的蓝天

飞向太空的材质

捕捉太空物质

随星尘号远航

 

6充满创造力的塑料PLASTIC

塑料没有罪

用塑料取代象牙

化学的车库革命

塑料有助于人体防腐

塑料专利之争

珠宝的替代品

假牙也有塑料革命

视觉文化史的转折点

电影推手

 

7透明的玻璃GLASS

高温闪电造玻璃

罗马人的科学智慧

中国人独缺的发明

玻璃透光的奥秘

玻璃推动科学进步

玻璃揭开啤酒的面纱

粉身碎骨保安全

透过玻璃看见世界

 

8坚不可摧的碳材料GRAPHITE

钻石是最昂贵的碳结构

潇洒的钻石大盗

钻石变石墨

煤炭化为黑玉

合成多种碳结构

更轻更强的碳纤维

神奇材料石墨烯

 

9精致的瓷器PORCELAIN

真正的永续环保材料

中国人发明精致瓷器

中国引领风骚五百年

繁复的制造过程

与文化相结合

 

10长生不死的植入物IMPLANT

变得更强的方法

解决牙疼烦恼

用钛固定韧带

关节置换不麻烦

人体组织可再造

无法克服老化

 

后记材料科学之美

万物都由原子构成

结构尺度影响大

肉眼可见的尺度

生命与无生命的分野

材料拥有意义

致谢

图片来源

延伸阅读

媒体评论

这本书实在太迷人了。一旦沉浸其中，你就会开始用米奥多尼克的眼睛看这个世界。我们平日里习以为常的每一样“物质”都隐藏着丰富的故事。这本书读起来真是愉快。
——吉姆·艾尔—哈利利，《悖论》（Paradox）作者

材料学大师的又一力作。米奥多尼克教授有种天赋——他能将构成我们周遭世界的材料的科学知识和它们给人的感官感受，用独特的方式组合在一起，让我们读得兴致勃勃。
——托马斯·赫斯维克，英国当下*火的设计师/2012伦敦奥运会主火炬设计者
<p> 这本书实在太迷人了。一旦沉浸其中，你就会开始用米奥多尼克的眼睛看这个世界。我们平日里习以为常的每一样“物质”都隐藏着丰富的故事。这本书读起来真是愉快。 </p> <p> ——吉姆·艾尔—哈利利，《悖论》（Paradox）作者 </p> <p> </p> <p> 材料学大师的又一力作。米奥多尼克教授有种天赋——他能将构成我们周遭世界的材料的科学知识和它们给人的感官感受，用独特的方式组合在一起，让我们读得兴致勃勃。 </p> <p> ——托马斯·赫斯维克，英国当下*火的设计师/2012伦敦奥运会主火炬设计者 </p> <p> </p> <p> 一部材料科学的颂歌。米奥多尼克深入探究了金属、纸张、混凝土和巧克力等物质的分子结构和历史，并从细微中发现诗意和美。这同时也是对人类智慧的赞颂——唯有人类拥有独特的能力理解我们周围的物质，并使它们为我所用。 </p> <p> ——爱丽丝·罗伯茨，BBC科学节目主持人 </p> <p> </p> <p> 《迷人的材料》提醒我，历史学家可能花了太多时间在人说过了什么和写下了什么，却没花足够的时间关注建构了我们现代社会的这些材料上。 </p> <p> ——丹·斯诺，历史学家/BBC主持人 </p> <p> </p> <p> 我们觉得无聊、平凡，根本不值一顾的东西，竟然有这么多隐藏不现的奇迹……也许早有人说过这些神奇的故事，以及其中相关的科学，但就像好吃的巧克力一样，唯有米奥多尼克知道，要怎么调出*好的味道。 </p> <p> ——《纽约时报》书评 </p> <p> </p> <p> 我要很难为情的承认，我本来以为材料科学无趣又单调，但《迷人的材料》完全改变了我的想法。现在我发现我会用手指滑过物体表面，然后发出赞叹。米奥多尼克这本生动有趣的书完全改变了我看待世界的方法。 </p> <p> ——《华尔街日报》 </p> <p> </p> <p> 这本书对构建现代世界的物质做了美好的描述。米奥多尼克写得真好，即使是水泥，在他笔下都显得闪闪发光。 </p> <p> ——《金融时报》 </p>

免费在线读

序章走进神奇的材料世界
一刀引发的机缘
我站在地铁车厢里，身上有一道13厘米、后来被医生诊断为穿刺伤的伤口在汩汩渗血，我心想：接下来该怎么办？
那是1985年5月的一天，我在车门关上前跳进车厢，把攻击者挡在门外，却没闪过他的一刀，背上被划了一下。伤口像遭利纸割伤一样剧痛，而我看不到伤势有多重。但身为英国人，又是中学生，我心中的难堪压过了应有的常识。因此我非但没有呼救，反而决定最好闷不吭声坐车回家。这么做很怪，但我就是那样做了。
为了让自己分心，别去注意疼痛和鲜血流过背部的不适，我试着回想刚才究竟发生了什么。那家伙在月台上朝我走来，向我要钱。我摇头拒绝。他突然凑得很近，让人很不自在。他盯着我说他有刀，他说这话时喷了几滴口水，洒在我的眼镜上。我顺着那家伙的目光望向他蓝色连帽夹克的口袋，发现他一手插在口袋里，里面凸起了一块。我直觉认为他只是虚张声势，凸起来的是他的食指。接着我心里闪过另一个念头：就算他有刀，也一定是很小一把，才塞得进口袋里，因此绝不可能伤人太重。我自己也有小刀，知道那种刀很难刺穿我身上那么多件衣服，包括我引以为傲的皮夹克、灰色羊毛西装制服、尼龙Ｖ领毛衣、白色棉衬衫，外加打了一半的条纹制服领带和棉背心内衣。我脑中迅速浮现一计：继续跟他说话，然后趁车门关上之前把他推开，赶紧上车。我看见车就快来了，确信他一定来不及反应。
有趣的是我猜对了一件事：他真的没有刀。他手上的武器只是一把用胶带缠住的剃刀刀片。那一块小铁片不比邮票大，却一口气割穿了五件衣服，刺破我的表皮和真皮，一点阻碍也没有。我后来在警局看到了那玩意儿，整个人愣傻了，如同遭催眠一样。我以前当然见过剃刀，但那一刻却发现自己根本不了解它。我那时刚开始刮胡子，只看过嵌在比克牌橘色塑料刮胡刀里的刀片，那玩意感觉友善得很。警察问我凶器的事，我们之间的桌子微微晃动，剃刀也跟着摇晃，映着日光灯熠熠生辉。我清楚地看见它的钢刃依然完美无缺，下午那一番折腾没有在上面留下任何刮痕。
我记得后来要填笔录，爸妈焦急地坐在我身旁，不晓得我为何停笔不前。难道我忘了自己的姓名和地址？其实我是在盯着第一页顶端的订书针瞧，很确定它也是钢制的。这一小根其貌不扬的银色金属不仅刺穿了纸面，而且干净利落，精准无比。我仔细观察订书针的背面，发现它两端整整齐齐对折收好，把纸紧紧抱住。连珠宝匠也没有这等功夫。我后来查到世界上第一把订书机是工匠亲手为法国国王路易十五打造的，每一根针上都刻着国王的姓名缩写。谁想得到订书机竟然有皇室血统？我觉得这订书针真是“巧夺天工”，于是指给父母亲看。他们两人对看一眼，面带愁容，心想这孩子一定是神经错乱了。<p> 序章走进神奇的材料世界 </p> <p> 一刀引发的机缘 </p> <p> 我站在地铁车厢里，身上有一道13厘米、后来被医生诊断为穿刺伤的伤口在汩汩渗血，我心想：接下来该怎么办？ </p> <p> 那是1985年5月的一天，我在车门关上前跳进车厢，把攻击者挡在门外，却没闪过他的一刀，背上被划了一下。伤口像遭利纸割伤一样剧痛，而我看不到伤势有多重。但身为英国人，又是中学生，我心中的难堪压过了应有的常识。因此我非但没有呼救，反而决定最好闷不吭声坐车回家。这么做很怪，但我就是那样做了。 </p> <p> 为了让自己分心，别去注意疼痛和鲜血流过背部的不适，我试着回想刚才究竟发生了什么。那家伙在月台上朝我走来，向我要钱。我摇头拒绝。他突然凑得很近，让人很不自在。他盯着我说他有刀，他说这话时喷了几滴口水，洒在我的眼镜上。我顺着那家伙的目光望向他蓝色连帽夹克的口袋，发现他一手插在口袋里，里面凸起了一块。我直觉认为他只是虚张声势，凸起来的是他的食指。接着我心里闪过另一个念头：就算他有刀，也一定是很小一把，才塞得进口袋里，因此绝不可能伤人太重。我自己也有小刀，知道那种刀很难刺穿我身上那么多件衣服，包括我引以为傲的皮夹克、灰色羊毛西装制服、尼龙Ｖ领毛衣、白色棉衬衫，外加打了一半的条纹制服领带和棉背心内衣。我脑中迅速浮现一计：继续跟他说话，然后趁车门关上之前把他推开，赶紧上车。我看见车就快来了，确信他一定来不及反应。 </p> <p> 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我脑中涌出了几百万个问题。钢为我们做了那么多事，我们为什么几乎不曾提到它？这材料和我们那么亲密，我们把它含在嘴里、用它去除不要的毛发、坐在它里面到处跑，它是我们最忠实的朋友，我们却几乎不晓得它如此万能的诀窍。为什么剃刀用来切割，回形针却能随意弯折？为什么金属会发亮，玻璃却是透明的？为什么几乎所有人都讨厌混凝土而喜欢钻石？为什么巧克力那么好吃？某某材料为什么外观是那样子、有那样的性质？ </p> <p> </p> <p> 材料构筑了我们的世界 </p> <p> 自从那天被人刺伤之后，我几乎所有时间都沉迷在材料里。我在牛津大学攻读材料科学拿到博士，研究主题是喷气发动机用合金，接着又到全球各地最先进的实验室担任材料科学家和工程师。我对材料愈来愈着迷，手边收藏的特殊材料也愈来愈多。那些样本如今都纳入我跟同事兼好友赖芙琳（ZoeLaughlin）和康林（MartinConreen）共同打造的材料馆里。其中有些怪得离谱，例如美国航空航天局的气凝胶，成分有99.8%是气体，感觉就像固态烟雾；有些具有放射性，例如我在澳洲一家古董店很里面的角落发现的铀玻璃；有些很小却重得夸张，例如要费尽千辛万苦才能从钨锰铁矿提炼铸成的钨条；有些虽然常见却隐含不为人知的秘密，例如自愈型混凝土。这座材料馆目前位于英国伦敦大学学院的制成研究中心，里头收藏了上千种材料，呈现出建构我们这个世界——从住家、衣服、机器到车辆的各种原料。你可以用它们重建文明，也可以用它们毁灭世界。 </p> <p> 然而，我们还有一个更巨大的材料馆，里头收藏了数百万种材料，这是已知最大的材料馆，而且收藏数量一直呈指数增长：那就是人造物的世界。请看本页的照片。这是我在我家屋顶喝茶的照片。这张照片非常普通，但如果仔细观察，就会发现它像一份型录，列出了建构我们整个文明世界的各种材料。这些材料很重要。拿掉混凝土、玻璃、织物、金属和其余材料，我就只能光溜溜地飘在空中发抖。我们或许自认为文明，但文明绝大多数得归功于丰饶的物质。少了物质材料，我们可能很快就得和其他动物一样为了生存而搏斗。因此从这个角度看，是衣服、住宅、城市和各式各样的“东西”让我们成为人（只要去过灾区就知道我在说什么），而我们用习俗和语言让它们具有生命。因此，材料世界不仅是人类科技与文化的展现，更是人类的一部分。我们发明材料、制造材料，而材料让我们成为我们。 </p> <p> </p> <p> </p> <p> 文明时代就是材料时代 </p> <p> 从我们对文明发展阶段的划分（石器时代、青铜时代和铁器时代）就可以看出材料对我们而言有多么根本和重要。人类社会每一个新时代都是因为一种新材料出现而促成的。钢是维多利亚时代的关键原料，让工程师得以充分实现梦想，做出吊桥、铁路、蒸汽机和邮轮。修建英国大西部铁路与桥梁的伟大工程师布鲁内尔（IsambardKingdomBrunel）用材料改造了地景，播下了现代主义的种子。 </p> <p> 20世纪常被歌颂为硅时代，是因为材料科学的突破带来了硅芯片和信息革命。但这个说法忽略了其他五花八门的崭新材质，它们同样改写了现代人的生活。建筑师运用大规模生产的结构钢和平板玻璃建起摩天大楼，创造出新的都市生活形态。产品和服装设计师用塑料彻底改变了我们的住宅与穿着。聚合物制造而成的赛璐珞催生了影像文化一千年来的最大变革，也就是电影的诞生。铝合金和镍超合金让我们制造出喷气发动机，使得飞行从此变得便宜，进而加速了文化互动。医用和牙科陶瓷让我们有能力重塑自己，并改写了残障与老化的定义。整形手术的英文是plasticsurgery，而plastic既有“整形”也有“塑料”的意思，这显示材料往往是新疗法诞生的关键，从器官修补（如髋关节置换手术）到美化外表（如硅胶隆胸）都是如此。德国著名解剖学家冯哈根斯（GunthervonHagens）博士展出人体标本的“人体世界展”，也展现了新颖的生物医用材料对文化的影响，促使我们思考自己生时和死后的物质性。 </p> <p> 人类建构了物质世界。如果你想了解其中奥秘，挖掘这些物质来自何处、如何作用，又如何定义了我们，这本书便是献给你的。材料虽然遍布我们周遭，却往往面貌模糊得出奇，隐匿在我们生活的背景中，毫不显眼，乍看很难发现它们各有特色。绝大多数金属都会散发灰色光泽，有多少人能分辨铝和钢的差别？不同的树木差异明显，但有多少人能说出为什么？塑料更是令人困惑，谁晓得聚乙烯和聚丙烯有什么差别？但更根本的问题或许是：这种事有谁在乎？ </p> <p> 我在乎，而且我想告诉你为什么。不仅如此，既然主题是材料，是构成万物的东西，那我爱从哪里开始都可以。因此，我选了我在屋顶的照片当成这本书的起点和灵感来源。 </p> <p> 我从照片中挑了10种材料，用它们来说“东西”的故事。我会挖掘这10种材料当初发明的动机，揭开其背后的材料科学之谜，赞叹人如何用高明的技术把它们制造出来。更重要的是，我会说明它为何重要，为何少一物便不能成世界。 </p> <p> 在发掘的过程中，我们将发现材料和人一样，差异往往深藏在表面之下，大多数人唯有靠先进的科学仪器才能略窥一二。因此，为了了解材料的性质，我们必须跳脱人类的经验尺度，钻进物质里面。唯有进入这个微观世界，我们才能明了为何有些材料会有气味，有些则无；有些东西上千年不变，有些一晒太阳就发黄变皱；有些玻璃可以防弹，但玻璃酒杯却一摔就碎。这趟微观之旅将揭开我们饮食、衣着、用具和珠宝背后的科学，当然还探索了人体。 </p> <p> 不过，微观世界的空间尺度虽小，时间尺度却常常大得惊人。就拿纤维和丝线来说，它的尺寸和头发差不多，是细得肉眼几乎看不见的人造物，我们可以用它来制造绳索、毛毯、地毯和最重要的东西：衣服。我们身上穿的牛仔裤和所有衣服都是微型编织结构，而许多结构的式样比英国的巨石阵还古老。人类历史都记载衣服能保暖、庇护身体，还能穿出时尚，但衣服也是高科技产品，20世纪发明了强韧的纤维，让我们可以制作太空衣保护登陆月球的航天员，还有坚固的纤维可以制造义肢。至于我，我很开心有人发明了一种名叫“凯芙拉”的高强度合成纤维，可以制作防刀刺的内衣。人类的材料技术发展了几千年，所以我会在书中不断提到材料科学史。 </p> <p> 本书每一章不但会介绍一种材料，还会提供一个认识材料的不同角度。有些主要从历史出发，有些来自个人经验；有些强调材料的文化含义，有些则强调科技的惊人创造力。每一章都是这些角度的独特混合，理由很简单，因为材料太多种类也太多样，我们跟材料的关系也是如此，不可能一概而论。材料科学是从技术层面了解物质的最强大、最统合的理论架构，但重点还是关于材料，而不是探讨科学。毕竟所有东西都是由别的东西制成的，而制造东西的人（艺术家、设计师、厨师、工程师、家具师傅、珠宝匠和外科医生等），对所使用的材料都有属于自己的情感、感觉和运用方式。我想捕捉的就是如此丰富多样的材料知识。 </p> <p> 例如，我在讨论纸的那一章用了许多角度，像快照一样呈现，理由不只是纸有各种形态，还因为几乎所有人都在以许多方式使用纸。但在讨论生物医用材料的那一章，我却钻入了“人类的物质自我”（也就是人体）的最深处。这块领域正迅速成为材料科学的处女地，不断有新材料出现，开启了名为仿生学的全新世界，让人体得以借助植入物而重建。这些植入物都经过设计，可以“聪明地”融入肌肉和血液的运作中。它们誓言彻底改变人和自我的关系，因此对未来社会有深远的影响。 </p> <p> </p> <p> 看不见的微观世界影响大 </p> <p> 由于万物都由原子组成，因此我们无法不谈原子的运作原理，也就是人称量子力学的理论。这表示我们一旦进入微观原子世界，就必须完全舍弃常识，开始谈论波函数和电子态。愈来愈多材料从这个微观尺度创造出来，而且这些材料看起来几乎无所不能。运用量子力学设计而成的硅芯片已经催生了信息时代，而以同样方式设计的太阳能电池很有潜力，只靠阳光就能解决能源问题。不过革命尚未成功，我们还在使用石油和煤炭。为什么？在发电领域有一个明日之星——石墨烯，我会试着用它来解释当下发电方式的局限。 </p> <p> 简而言之，材料科学的基本概念就是：看不见的微观世界若有变化，那么在人的尺度之中，物质行为也会跟着改变。我们的祖先能做出铜和钢之类的新材料，就是因为碰巧蒙到了这个过程。差别只在于老祖先没有显微镜，看不见自己在做什么，但这只让他们的成就显得更加惊人。比方说，敲打金属不只会改变它外在的形状，还会改变它内在的结构，因此若用某种方式敲击，金属的内在结构就会有所改变，使它变得更硬。我们的祖先从经验中学到了此事，只不过并不知其所以然。人类的材料知识从石器时代开始就不断累积，但直到20世纪才掌握了材料的真正结构。然而，蕴含在铸铁和其他工艺里的经验知识依然重要，而本书提到的材料也几乎都是经由我们手脑并用才发现和认识的，因此认识材料不仅靠脑袋，也靠双手。 </p> <p> 人在感觉和生活上都和材料建立了关系，这带来了许多奇妙的结果。有些物质虽然有瑕疵，我们却爱不释手；有些材料很实用，我们却深恶痛绝。就拿陶瓷来说吧。陶瓷是餐具的原料，我们的杯碗瓢盘都是陶瓷做的，无论住家或餐厅，少了陶瓷就不完整。 </p> <p> 人类从几千年前发明农耕以来就在使用陶瓷，然而陶瓷用久了容易有缺口、发生龟裂，甚至在不该破的时候摔得粉碎。我们为何不改用更坚固的材料，例如塑料或金属来制作碗盘和杯子？陶瓷在物理上有这些缺点，我们为何还对它不离不弃？许多领域的学者都在问这个问题，例如考古学家、人类学家、设计师和艺术家，但有一门学科专门有系统地研究人对材料的感官反应，并且发现了许多有趣的现象，那就是心理物理学。 </p> <p> 例如针对“酥脆感”所做的研究显示，我们觉得某些食物好吃与否不只是跟味道有关，还跟品尝时的声音有关，两者同样重要。这让不少厨师受到启发，开发出具有音效的餐点，而某些薯片商更进一步，不仅让产品更酥脆，还让包装更会发出声音。我在介绍巧克力那一章会讨论材料的心理物理学意义，同时说明材料的感官性几百年来一直是人类发明创造的主要动力。 </p> <p> 这本书当然无法涵盖所有材料，也无法尽述材料和人类文化的关系，而是概略介绍材料如何影响我们的生活，并且阐述即使单纯如在屋顶上喝茶的活动，也必须倚赖复杂的物质网络才能进行。各位不必到博物馆就能领略历史和科技如何推动人类社会，它们的影响此时此刻就在你身旁四周，只是我们多数时候视而不见。我们必须视而不见，因为要是我们整天一边用手指滑过水泥墙面，一边发出赞叹，肯定会被当成疯子。但在某些机缘下你会陷入沉思：我在地铁站被人刺了一刀的那一刻，就属于那样的机缘，而我希望这本书也提供这样的机缘，能让你走进神奇的材料世界。 </p>

书摘插画

商品属性
[作者]	马克·米奥多尼克著，赖盈满 译
[出版社]	北京联合出版公司
[图书书号/ISBN]	9787550257610
[出版日期]	2015年09月
[开本]	16开
[图书装订]	平装
[图书定价]	¥49.80
[纸张]	纯质纸