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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 [:1700541982]
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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 纤维素为何如此强韧？
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为什么纸非常薄却极具韧性呢？让我们在分子的层面上观察一下纤维素的结构。在纤维素内部可以看到葡萄糖分子排成长列，也就是说纤维素就是一条葡萄糖分子链。光合作用的产物就是葡萄糖，植物将葡萄糖分子直接转化为纤维素，这真可以说是种就地取材的高效抉择。
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葡萄糖分子携带多个羟基，纤维素内部存在成千上万的氢原子和氧原子，与羟基中的氢氧原子相互吸引形成氢键。和原子之间的共价键相比，氢键的牢固程度只有共价键的10%左右，但是纤维素内的氢键数量庞大，聚沙成塔形成了令人不可小觑的力量。
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这种氢键不仅仅存在于处于同一条分子链的葡萄糖分子之间，甚至不同分子链之间的氢氧分子也会相互吸引结合成氢键，最终形成极为坚韧的纤维。纤维素纤维之间的分子排布紧密，异类分子或酶分子很难渗透进内部，所以即使历经长时间的考验依旧能保持原形。几百上千年前雕刻的木制佛像，在今天依旧完好如初，接受信众们的朝拜，其中的奥秘就是纤维素纤维的力量。
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葡萄糖分子链所形成的化合物不仅限于纤维素，还有直链淀粉——就是通常被称为淀粉的物质——也是葡萄糖分子的长链。如果从二维角度观察，纤维素与淀粉几乎一模一样，但是两者的性质却天差地别。以纤维素为主要成分的纸和棉花无法食用，而以淀粉为主要成分的米饭自然不能当衣服穿，更不能用来写字。
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纤维素与淀粉的差异唯有一点，那就是葡萄糖分子的联结方式。纤维素中的葡萄糖排列呈直线状，而淀粉中的葡萄糖排列呈螺旋状。
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纤维素的结构
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淀粉的结构
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拥有直线结构葡萄糖分子链的纤维素易于排列成束，从而形成致密的纤维。与此相反，拥有螺旋结构的淀粉在干燥的时候还能保持一定的强度，可是一旦水分子渗入内部，淀粉的螺旋结构开始解旋，使其他分子更加容易进入淀粉内部，这就是生米和米饭的差异所在。
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在人体内完成解旋之后，淀粉在多种酶的作用下被轻易地分解成单个葡萄糖。换句话说，淀粉所具有的特性使它成为一种易于保存的能量物质。因此，在许多种子以及薯类块根中，都以淀粉的形式将能量储存起来。
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植物利用光合作用合成大量葡萄糖，再利用葡萄糖合成结实而柔韧的优秀的材料——纤维素，也为了生命的延续而合成优秀的储能物质——淀粉。自然的机理如此玄妙，令人赞叹不已。
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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 [:1700541983]
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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 洛阳纸贵
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纸最重要的作用就是记录、传播与保存信息。在纸诞生以前，秦始皇征服六国之后收缴各地对自己统治不利的史书及儒家典籍付之一炬，史称“焚书”。当时所有的内容只能记录于木简和竹简之上，仅仅用一把火就能彻底湮灭一切书面信息。
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虽然和木简、竹简一样，纸也怕火，但是纸量大价廉，易于复制信息、多处保管，即使一两本书遭到焚毁，信息依旧能得以保存。像纸这样通过降低成本而实现了大规模生产的记录媒介，是信息广泛传播的必备材料。
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纸的诞生，为文化发展开创了新篇章。汉字诞生伊始的雏形是雕刻在骨头或龟甲之上的文字——甲骨文。随着笔和木简、竹简的普及，汉字的字体也发生了变化，演化出了后来的篆书和隶书。到了东汉，随着纸的诞生，今天我们熟悉的楷书、行书等也应运而生，许多著名的书法家也在历史的舞台上留下了传世之作。尤其是到了东晋时代，随着纸张质量的提高，被誉为“书圣”的王羲之（303—361）将书法艺术提升到了新的境界。
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王羲之的行书《兰亭序》
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作为记录媒介的纸易于保存、运输，是文化传播的倍增器。西晋的文学家左思（250？—305）曾经花了10年时间写出了名作《三都赋》，甫一问世就好评如潮，世人争先恐后誊写其文，洛阳的纸张供不应求而纸价飞涨。用今天的话来说，左思应该是人类最早的畅销书作家。这就是成语“洛阳纸贵”的典故。
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科举制度也是靠着纸的普及才得以实现。科举就是通过考试选拔有才之士担任官员为国效力，是不问家世选拔民间贤才的划时代制度。因此，科举考试的竞争极为激烈，某些年份的考取率仅为三千分之一。
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