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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 [:1700544621]
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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 一刀引发的机缘
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我站在地铁车厢里，身上有一道13厘米、后来被医生诊断为利刃割伤的伤口在殷殷渗血，我心想：接下来该怎么办？
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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。
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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，溅在我的眼镜上。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。
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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须刀刀片。那一块小铁片不比邮票大，却一口气割穿了五层衣服，割破我的表皮和真皮，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。我以前当然见过剃须刀，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，那玩意儿感觉友善得很。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。
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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写。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。
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我想是吧，因为怪事显然发生了。那一天，我正式成了“材料迷”，而头一个对象就是钢。我突然对钢超级敏感，发现它无所不在，其实只要开始留意，就会察觉确实如此。
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我在警察局做笔录时，发现圆珠笔尖是钢做的；我父亲焦急地等待时，钥匙圈当啷作响，那也是钢制成的；后来它还护送我回家，因为包住我家车子外壳的还是钢，而且厚度比一张明信片还薄。说也奇怪，那辆小Mini平常很吵，但我觉得它那天特别乖巧，仿佛在代表钢为下午的事向我道歉。回家后，我和父亲并肩坐在餐桌前，安静地喝着母亲煮的汤。我突然停下来，发现自己正拿着一块钢片放进嘴里。我把不锈钢汤匙吸吮干净，拿出来看着它发亮的表面。那勺面又光又亮，连我变形的倒影都看得见。“这是什么材质？”我挥动手里的汤匙问父亲，“还有，它为什么没味道？”说完，我把汤匙放回嘴里仔细吸吮，确定它是不是真的没味道。
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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？
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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 材料构筑了我们的世界
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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。我对材料越来越着迷，手边收藏的特殊材料也越来越多。那些样本如今都纳入我跟同事兼好友赖芙琳（Zoe Laughlin）和康林（Martin Conreen）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中提炼铸成的钨条；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。
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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。
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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 文明时代就是材料时代
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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（Isambard Kingdom Brunel）用材料改造了地景，播下了现代主义的种子。
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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plastic surgery，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（Gunther von Hagens）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。
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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？
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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。
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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。
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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。
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