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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服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。
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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。
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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。
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迷人的材料：10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事 [:1700544624]
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迷人的材料：10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事 看不见的微观世界影响大
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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。越来越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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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，也必须依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，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。
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迷人的材料：10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事 1 不屈不挠的钢 STEEL
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我从来没在酒吧厕所签过保密条款，因此当我发现布莱恩只是叫我签字，没有其他意图时，不禁松了一口气。一小时前我才认识布莱恩。这家叫作希汉斯的酒吧位于都柏林市郊的邓莱里，离我当时的工作地点不远。布莱恩六十多岁，脸色红润，拄着拐杖，一条腿不良于行。他穿着潇洒的西装，稀薄的灰发带着一点金色，丝卡牌香烟抽个不停。布莱恩发现我是科学家后，立刻猜到我应该会对他20世纪70年代在伦敦的经历感兴趣。他在伦敦销售英特尔4004芯片，正好赶上当时的计算机热潮。他以每箱一英镑的价格进了一万两千箱芯片，再以十倍价格小批卖给相关产业。我跟他说我在都柏林大学学院机械工程系研究合金，一直滔滔不绝的他难得地沉默下来，陷入沉思。我便趁机去了洗手间。
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保密条款就写在一张纸上，这张纸显然是刚从他的笔记本上撕下来的。内容很短，主要是说他会跟我描述他的发明，但我必须保密，而他会付我一爱尔兰镑。我请他再多告诉我一点，但他戏谑地闭上嘴巴，做了拉拉链的动作。我不大晓得我们为什么要在厕所谈这件事。隔着他，我看见其他顾客进进出出。我心想是不是该大声呼救。布莱恩摸了摸外套，从口袋里掏出一支圆珠笔，又从牛仔裤口袋掏出一张皱巴巴的钞票。他是认真的。
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我在满是涂鸦的厕所隔间墙上签了保密条款。布莱恩也签了字，然后把钞票给我，那张纸就成了有效力的正式文件了。
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回座之后我们继续喝酒，布莱恩开始解释他发明的电动磨刀机。他说他的发明会掀起剃刀革命，因为所有人从此只需要买一次刀片。数十亿美元的产业将瞬间化为乌有，而他会一夕暴富，地球矿藏的消耗也将减少。“怎么样？”他问，然后骄傲地灌了一大口啤酒。
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我狐疑地望着布莱恩。科学家都会遇到这种事，被某人抓着大谈自己惊天动地的大发明。再说，剃刀于我是一个敏感话题。我觉得被刺了一下，浑身不对劲，想起了背上那一道长长的伤疤，还有我在汉默斯密地铁站的遭遇。但我还是示意布莱恩继续讲下去……
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迷人的材料：10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事 [:1700544626]