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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 [:1700544706]
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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 变得更强的方法
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电视剧对复杂的手术及植入体内的仿生装置没有多着墨，只强调奥斯丁改造后的超能力，例如跑得飞快、跳得奇高和能感觉到远方发生的危险等。我哥哥和我都很爱这部电视剧，而且深信不疑。因此那次我从攀爬架上摔下来跌断了腿，被送到医院，心里其实是怀着几分好奇与期待的。我和三个哥哥挤在我们家那辆紫色的标致504上，四人一起尖声高唱：“我们能改造他，让他更好、更快、更强……”
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我一被送到急诊中心，医生就迅速且专业地做出了检查与诊断。医生说我的脚的确断了，但骨骼有自愈功能，会修复创伤。我大失所望，觉得医院故意搪塞推托。他们为什么不肯改造我？我问了母亲，她说即使像骨骼这么硬的组织也有自我修复的能力。
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医生说骨骼中央是柔软的内里，外头包着一层硬壳，跟树有点像。在肉眼无法见到的微观层次上，骨骼内里是网状多孔组织，让骨内细胞可以自由活动，不停分解和重塑骨骼。因此骨骼和肌肉一样，会因为使用程度而增强或变弱，依人体各种活动（如跑步或跳跃，但最主要是承受人体重量）带来的压力而增长。医生告诉我，航天员有一个很大的危险，就是外太空的无重力状态会让他们的身体不再承受这种压力，造成骨骼失去强度。他们问我最近是不是上过太空，还觉得这个笑话很好笑。我狠狠瞪了他们一眼。
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虽然骨骼会不断重塑，修复断腿仍然必须把断骨完美接合在一起。医生跟我说这代表我得接受治疗，让腿固定不动几个月。这套疗法源远流长，古埃及人和古希腊人都曾用过，一点也不高科技，就是用硬固的绷带把腿缠住而已。
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古埃及人用亚麻和制作木乃伊的技术来固定断腿，古希腊人用布料、树皮、石蜡和蜂蜜来处理，但我用的却是熟石膏，这是来自19世纪土耳其人的发明。熟石膏是石膏脱水而成的陶土，跟水泥一样掺水后会硬化。但熟石膏非常易碎，无法单独使用，用个几天就会碎裂。不过只要加上绷带，绷带的棉质纤维会强化石膏，阻止裂隙蔓延，熟石膏就会强韧许多，可以包扎断腿长达数周。比起古埃及和古希腊的做法，上石膏最大的好处是我不必在床上躺三个月，等腿自我修复。石膏模够硬够坚固，能承受人的体重和使用拐杖走路时的撞击，同时让腿顺利康复。石膏绷带发明之前，断腿往往会让人一辈子不良于行。
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我还记得石膏涂到缠着绷带的腿上的那个时刻，混合着热与瘙痒，感觉很怪。热是石膏掺水后的反应，痒则是因为柔软的绷带开始慢慢变硬。我突然感觉腿的中段瘙痒难耐，我很想抓，却只能拼命克制，简直难受极了。接下来几个月，瘙痒会不时发生，而且往往在三更半夜，我完全束手无策。我妈说这就是接受无敌金刚大改造的代价。我反驳说我根本没有被改造，虽然我很想，但医生只是让我的身体自行复原。我不会变得更好、更快、更强，还是和之前一样，跟快和强壮完全沾不上边。我妈叫我闭嘴，我想也是。
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后来我又受过几次重伤，住过几次院，虽然没让全身骨头都各断一次，至少也努力过了。我断过肋骨和手指，还曾砸破脑袋。我撞碎过玻璃，胃黏膜破了大洞，还曾遭遇刺伤。但每一回我的身体都自己痊愈了，虽然得靠医疗体系监督与帮忙。从小到大，我只有两次需要医生“重建”和改造。一次是很久以前，但这问题一直不时困扰着我。
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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 解决牙疼烦恼
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起初只是嘴里有一颗牙微微不舒服，几天后这颗牙却变得更酸、更痛，喝热水时尤其难受。后来我有一天吃三明治，吃着吃着突然听见可怕的碎裂声，直让我头皮发麻。很不幸，我嘴巴里的毛病更严重了，而且一阵猛烈的刺痛有如闪电，从口腔顶部直蹿脑门。我用舌头小心翼翼地试探发痛的部位，发现原本光滑的牙齿变得凹凸起伏，把我吓坏了。我觉得我的牙齿好像碎了一半，后来发现果真如此。我没办法再吃喝任何东西，因为神经从断牙处露了出来，一碰到就痛得厉害，像针刺一样，所以对任何入口的东西都非常敏感。我的嘴巴仿佛变成了禁飞区，我脑中一片空白，只想赶快止痛。
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古埃及人和古希腊人都解决不了这个问题。我们的老祖先必须与蛀牙共存。他们老是牙疼，痛得太厉害就只得把牙齿拔掉。如果不是找铁匠用钳子硬拔，就是运气好一点由老练的医生帮忙。医学发达后，开始有麻醉剂可以舒缓疼痛，例如鸦片酊等。
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1840年，有人发明了一种银、锡、汞的合金，称为“汞齐”，成为人类蛀牙史上的转折点。原始状态的汞齐因为含有水银，在室温时是液体。但只要掺入其他成分，汞齐里的汞、银和锡就会发生反应，形成新的结晶，非常坚硬耐磨。这种神奇材料可以在液态时注入牙齿蛀孔中，等它硬化。而且它硬化后会稍微膨胀，使填充材料“咬住”蛀孔，和牙齿完全密合。汞齐制成的填充材料远优于铅或锡制成的填充物。后两种金属虽然都有人用过，但质地太软无法耐久，而且要以液体形态灌入蛀孔，都得加热到熔点，但这又会烫到令人无法忍受。
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这种廉价又无须拔牙的龋齿治疗法问世150年后，我接受了人生中第一次补牙。那块补牙现在还在，我用舌头还能感觉到它光滑的表面。它让我从身心俱创的小男孩再度变回了活泼调皮的捣蛋鬼。我后来又补了八次牙，前四次用汞齐，后四次用复合树脂。复合树脂由硅石粉末和强韧的透明塑料混合而成，坚硬耐磨，而且颜色比汞齐更接近牙齿的原色。和汞齐一样，复合树脂也是在液态时灌入蛀孔，但灌入后需要用紫外线照射，启动树脂内的化学反应，让树脂瞬间硬化。除了补牙之外，现代人还可以选择拔掉蛀牙换成瓷牙或氧化锆牙。这两种材质通常比复合树脂更耐磨，颜色也更像牙齿。要不是这些生物医用材料，我现在可能没剩几颗牙了。
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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 用钛固定韧带
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我体内还有另一种生物医用材料，一直扶持我到现在，是我1999年在美国新墨西哥州工作时植入的。那天我在室内足球场踢球，球在我脚下而我正打算迅速转身，突然听见膝盖“啪”的一声，随即剧烈扭痛。我只是扭动膝盖，没有被撞到，韧带竟然就断了，简直不可思议。但事情真的就这样发生了。我扭断了右膝的一条韧带，叫前十字韧带。
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韧带是人体的橡皮筋。肌肉、韧带和联结肌肉与骨骼的肌腱，这三样东西负责联结关节，让人体可以自由动作。骨骼之间由韧带联结，韧带有黏弹性，亦即它能瞬间拉长和弹回，但只要拉长不动一段时间就会变长。这就是运动员常做伸展运动的原因，他们希望拉长韧带，让关节更有弹性。韧带虽然对关节如此重要，却没有血液补给，因此只要断裂就几乎无法复原。所以为了让我的膝盖恢复正常运作，就得更换韧带。
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这类手术有几种做法，而我的主治医生选择用我的大腿后肌来重建我的前十字韧带。但为了让新的韧带固定在膝盖上，就必须使用螺丝把新的韧带牢牢拴住，让我未来能再踢足球或去滑雪。
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人体对置入体内的物质非常敏感，绝大多数都会发生排斥，而钛是少数能被接受的材质。并且钛还会产生骨整合，跟骨骼紧密键结，对于连接大腿后肌和骨骼非常有用，形成的密合不会因为时间久了而弱化或松弛。十多年过去了，我膝盖里的钛螺丝依然牢固，而且由于钛很强韧，惰性又高（只有极少数金属不会跟人体起反应，连不锈钢都无法抵挡人体内的化学考验），因此应该还是完好如初。多亏了强韧的氧化钛表面涂层，这些螺丝可以用一辈子，而我当然希望它们能够如此。钛还能耐受高温，因此我将来死亡火化后，还能看得出模样的可能就剩这些螺丝了。我希望当它们重现天日时，我的家人能心怀感念，因为少了它们，我就不能做许多我爱做的事情了，像是跑步、陪孩子踢足球、爬山，等等。钛螺丝和外科医生让我的身体恢复矫健，为此我由衷感谢。
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当然，我离死亡还久得很，我还想维持健康活力五十年，因此将来一定还有不少地方需要重建。目前的科技发展让我对此充满希望，因为尽管我们还离“无敌金刚零零九”的世界很远，但过去四十年来，人类已经在这一方面取得了长足的进步。
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下面照片里的男人是我外公，他过世时是98岁。长寿的他直到辞世前都精神矍铄且良于行，只是得靠拐杖。不是所有人都有他这样的福气。但就算勇健如我外公，身体也有许多毛病，而且体形缩水了不少。人是永远注定会衰老，还是未来可能凭借人体重建的方式抵挡各种老化症状？生物医用材料实验室研发的最新科技能不能为我们带来希望，让我到了98岁高龄依然能走路、跑步甚至滑雪，健康活力就跟现在43岁的我一模一样？
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