迷人的材料:10種改變世界的神奇物質和它們背後的科學故事 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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基本信息

書名：迷人的材料:10種改變世界的神奇物質和它們背後的科學故事

定價：49.8元

作者：(英)馬剋·米奧多尼剋著,賴盈滿

齣版社：北京聯閤齣版公司

齣版日期：2015-09-01

ISBN：9787550257610

字數：180000

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

※獲1屆“文津圖書奬”科普類推薦圖書。

★比爾·蓋茨撰文推薦！

★材料學大師的力作。「未讀·探索傢」暢銷科普係列圖書。

★2014年英國皇傢學會科學圖書奬。2014年度科學類選書。《物理世界》2014年推薦**科普書。《紐約時報》2014年*值得閱讀的一百本書之一。

★一部材料科學的頌歌，以高超的故事寫作手法，引導你步入材料學的神奇世界，探究身邊10種尋常之物背後激動人心的故事。

★**次將材料的科學知識和它們給人的感官感受組閤在一起，勾起人無限的好奇心，並從中發現詩意和美。

注：封底凡無企鵝防僞標識者均屬未經授權之非法版本。

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比爾·蓋茨：你再也不會用同樣的眼光看待鉛筆、茶杯和剃刀瞭

比爾·蓋茨/文

來源：比爾·蓋茨

人們有各種各樣的執念——或犯傻或認真。從癡迷橋牌（比如我），到仰望天空尋找未知星球，各種各樣的喜好正是人性中*美的事物之一。然而，並不是每個人的愛好都能成為供普通人閱讀的好書。

《迷人的材料》中講到，馬剋·米奧多尼剋（MarkMiodownik）的個人喜好和職業追求，既包括諸如紙、玻璃、水泥、鋼材這樣的日常材料，也包括促使世界發展的超級新興材料。我很高興看到他這樣詼諧、聰明的作者，寫齣瞭這本妙趣橫生、深入淺齣的書。

我*喜歡的作傢、曆史學傢瓦剋拉夫·斯米爾（VaclavSmil）也寫過一本關於材料的好書。但和米奧多尼剋的書比起來相去甚遠。斯米爾是個考據派，從不會把一點浪漫主義帶進書裏。米奧多尼剋恰恰相反——比起數字，浪漫輕鬆的語言纔是他的*愛。

name='OLE_LINK7'>米奧多尼剋，一個畢業於牛津、供職於世界**實驗室的材料科學傢，卻和材料科學有著糾結的邂逅。20世紀80年代，高中生米奧多尼剋在倫敦地鐵站趕上瞭搶劫。據他自己所說，當時他盯著劫匪閃亮的刀刃，竟然忘瞭自己背上5寸傷口的疼痛。“就這一小片鋼，甚至還沒有郵票大，竟然毫不費力地劃破瞭5層衣服，然後刺穿瞭我的錶皮層、真皮層。”他在書中如是寫道，“從這一刻起我迷上瞭材料科學。”

普通都不會花太多心思思考鋼這種東西，反正也不會被搶劫。但據米奧多尼剋說，鋼可是魅力無限。鐵是鋼的鑄造原料，但鋼和鐵比**的優勢，是在於壓力之下鋼更堅韌——它不易産生裂紋，也更難摺斷。從羅馬時代起，鐵匠們就開始鑄鋼瞭。到瞭19世紀中葉，科學傢們發明瞭更加廉價的工業鑄鋼法，鋼材就成瞭人們生活的中心，從生活用具到交通工具、城市建築，鋼的身影無所不在。

下一個世紀，人們在材料科學上可能會有更大的革新。我就住在世界*長的浮橋（EvergreenPointFloatingBridge）旁邊，這座浮橋也和許多其他現代建築一樣，由鋼筋混凝土澆築而成。它已經為西雅圖服務50多年瞭，如今到瞭它壽命的盡頭。我站在院子裏，能看到工人們開工搭起新橋。米奧多尼剋告訴我們，未來的橋梁很可能會用“自愈水泥”鑄造，一下子能省下數十億美元的修繕、替換費用。

自愈水泥是材料科學的一項的研究。在火山湖中，硫的含量高到會燒灼人的皮膚。科學傢卻從中找到瞭一種具有高度適應性的細菌，它們能在岩石中休眠長達數十年。假如把這種細菌注入鋼材，再加上供其生長的澱粉養料，當未來鋼材齣現裂紋，水流入其中時，細菌就會被激活，找到澱粉，開始成長、分裂，分泌齣礦物質，堵住裂縫。

我個人非常喜歡書中關於碳的那一章。關於這種原子過去、現在和未來在人類生活中扮演的角色，米奧多尼剋提齣瞭自己豐富的見解。碳的眾多存在形式之一——鑽石，幾韆年來都是愛情和戰爭的象徵。煤炭給工業和運輸注入能量，也深刻影響著大氣的化學組成。由石墨縴維和環氧樹脂膠組成的碳縴維材料，如今正在逐漸改變著體育、航天、汽車工業的現狀。我*近聽說西雅圖購進瞭碳縴維城市公交車。和傳統的鋼造公交車比起來，這種公交車更輕便、更清潔，動力卻更強，也更安全，還能為市政省下一大筆汽油費用。

碳的存在形式還有很多，比如石墨烯——由石墨原子拼接組成的一層；碳納米管——由石墨烯捲麯而成。石墨烯是人類所知的*薄，卻*堅韌的材料——比紙還輕，卻比鋼堅韌200倍。它還是***好的人造導體。也許有一天，石墨烯會取代矽質芯片，為計算機科學和通訊科技開啓新紀元。是的，材料是如此重要！

用“政治術語”講，有時候，比起候選人真正的資質，選民們其實更看重自己願不願意和候選人一起喝上一頓酒。米奧多尼剋能徵服所有“選民”，而且他的專業資質和水平都非常棒。我非常期待他未來的作品。

內容提要

從茶杯、噴氣發動機到傢用電器、內褲，我們的生活充滿瞭材料。但你想過沒有，為什麼玻璃是透明的？是什麼讓橡皮筋有彈性？為什麼麯彆針會彎麯？為什麼不銹鋼不生銹？水泥也能做成衣服？世界上薄卻堅硬的東西是什麼？為什麼某一種材料做成的東西會長那樣？材料如何塑造瞭我們的世界又對我們的生活産生瞭怎樣的影響？

世界材料學大師帶你用材料科學傢的眼睛，以全新的方式看待你身邊的每一樣東西：鋼、紙、混凝土、巧剋力、塑料、玻璃、瓷器……

本書以淵博的知識和極富感染力的文字寫就。它不僅揭露瞭各種物質背後的神奇結構，還告訴我們隱藏在其背後的精采故事。每一章介紹一種材料，輔以照片和手繪圖，極富可讀性和趣味性。

目錄

作者介紹

馬剋·米奧多尼剋：倫敦大學學院材料科學教授，英國皇傢工程學會會士，入選《泰晤士報》「英國百大影響力科學傢」。他樂於為大眾講解材料科學，且廣受歡迎，曾擔任多部紀錄片的主持人，包括英國國傢廣播公司第二颱（BBC2）製作的《發明的天纔》。2010年，他獲邀在科普界負盛名的英國皇傢科學院聖誕講座進行演講。

他也是倫敦大學學院製成研究中心主任，這個中心有一座材料館，收藏瞭地球上神奇的一些物質，並和多所博物館共同推齣互動節目，閤作夥伴包括泰特現代美術館（TateModern），黑沃德畫廊（HaywardGallery）和威康收藏館（WelleCollection）等。

文摘

序章走進神奇的材料世界

一刀引發的機緣

我站在地鐵車廂裏，身上有一道13厘米、後來被醫生診斷為穿刺傷的傷口在汩汩滲血，我心想：接下來該怎麼辦？

那是1985年5月的一天，我在車門關上前跳進車廂，把攻擊者擋在門外，卻沒閃過他的一刀，背上被劃瞭一下。傷口像遭利紙割傷一樣劇痛，而我看不到傷勢有多重。但身為英國人，又是中學生，我心中的難堪壓過瞭應有的常識。因此我非但沒有呼救，反而決定好悶不吭聲坐車迴傢。這麼做很怪，但我就是那樣做瞭。

為瞭讓自己分心，彆去注意疼痛和鮮血流過背部的不適，我試著迴想剛纔究竟發生瞭什麼。那傢夥在月颱上朝我走來，嚮我要錢。我搖頭拒絕。他突然湊得很近，讓人很不自在。他盯著我說他有刀，他說這話時噴瞭幾滴口水，灑在我的眼鏡上。我順著那傢夥的目光望嚮他藍色連帽夾剋的口袋，發現他一手插在口袋裏，裏麵凸起瞭一塊。我直覺認為他隻是虛張聲勢，凸起來的是他的食指。接著我心裏閃過另一個念頭：就算他有刀，也是很小一把，纔塞得進口袋裏，因此絕不可能傷人太重。我自己也有小刀，知道那種刀很難刺穿我身上那麼多件衣服，包括我引以為傲的皮夾剋、灰色羊毛西裝製服、尼龍Ｖ領毛衣、白色棉襯衫，外加打瞭一半的條紋製服領帶和棉背心內衣。我腦中迅速浮現一計：繼續跟他說話，然後趁車門關上之前把他推開，趕緊上車。我看見車就快來瞭，確信他來不及反應。

有趣的是我猜對瞭一件事：他真的沒有刀。他手上的武器隻是一把用膠帶纏住的剃刀刀片。那一塊小鐵片不比郵票大，卻一口氣割穿瞭五件衣服，刺破我的錶皮和真皮，一點阻礙也沒有。我後來在警局看到瞭那玩意兒，整個人愣傻瞭，如同遭催眠一樣。我以前當然見過剃刀，但那一刻卻發現自己根本不瞭解它。我那時剛開始颳鬍子，隻看過嵌在比剋牌橘色塑料颳鬍刀裏的刀片，那玩意感覺友善得很。警察問我凶器的事，我們之間的桌子微微晃動，剃刀也跟著搖晃，映著日光燈熠熠生輝。我清楚地看見它的鋼刃依然無缺，下午那一番摺騰沒有在上麵留下任何颳痕。

我記得後來要填筆錄，爸媽焦急地坐在我身旁，不曉得我為何停筆不前。難道我忘瞭自己的姓名和地址？其實我是在盯著頁的訂書針瞧，很確定它也是鋼製的。這一小根其貌不揚的銀色金屬不僅刺穿瞭紙麵，而且乾淨利落，精準無比。我仔細觀察訂書針的背麵，發現它兩端整整齊齊對摺收好，把紙緊緊抱住。連珠寶匠也沒有這等功夫。我後來查到世界上把訂書機是工匠親手為法國國王路易十五打造的，每一根針上都刻著國王的姓名縮寫。誰想得到訂書機竟然有皇室血統？我覺得這訂書針真是“巧奪天工”，於是指給父母親看。他們兩人對看一眼，麵帶愁容，心想這孩子是神經錯亂瞭。

我想是吧，因為怪事顯然發生瞭。那一天，我正式成瞭“材料迷”，而頭一個對象就是鋼。我突然對鋼超級敏感，發現它無所不在，其實隻要開始留意，就會察覺確實如此。

我在警察局做筆錄時，發現圓珠筆尖是鋼做的；我父親焦急地等待時，鑰匙圈當啷作響，那也是鋼製成的；後來它還護送我迴傢，因為包住我傢車子外殼的還是鋼，而且厚度比一張明信片還薄。說也奇怪，那輛小Mini平常很吵，但我覺得它那天特彆乖巧，仿佛在代錶鋼為下午的事嚮我道歉。迴傢後，我和父親並肩坐在餐桌前，安靜地喝著母親煮的湯。我突然停下來，發現自己正拿著一塊鋼片放進嘴裏。我把不銹鋼湯匙吸吮乾淨，拿齣來看著它發亮的錶麵。那勺麵又光又亮，連我變形的倒影都看得見。“這是什麼材質？”我揮動手裏的湯匙問父親，“還有，它為什麼沒味道？”說完，我把湯匙放迴嘴裏仔細吸吮，確定它是不是真的沒味道。

我腦中湧齣瞭幾百萬個問題。鋼為我們做瞭那麼多事，我們為什麼幾乎不曾提到它？這材料和我們那麼親密，我們把它含在嘴裏、用它去除不要的毛發、坐在它裏麵到處跑，它是我們忠實的朋友，我們卻幾乎不曉得它如此的訣竅。為什麼剃刀用來切割，迴形針卻能隨意彎摺？為什麼金屬會發亮，玻璃卻是透明的？為什麼幾乎所有人都討厭混凝土而喜歡鑽石？為什麼巧剋力那麼好吃？某某材料為什麼外觀是那樣子、有那樣的性質？

材料構築瞭我們的世界

自從那天被人刺傷之後，我幾乎所有時間都沉迷在材料裏。我在牛津大學攻讀材料科學拿到博士，研究主題是噴氣發動機用閤金，接著又到全球各地先進的實驗室擔任材料科學傢和工程師。我對材料愈來愈著迷，手邊收藏的特殊材料也愈來愈多。那些樣本如今都納入我跟同事兼好友賴芙琳（ZoeLaughlin）和康林（MartinConreen）共同打造的材料館裏。其中有些怪得離譜，例如美國航空航天局的氣凝膠，成分有99.8%是氣體，感覺就像固態煙霧；有些具有放射性，例如我在澳洲一傢古董店很裏麵的角落發現的鈾玻璃；有些很小卻重得誇張，例如要費盡韆辛萬苦纔能從鎢錳鐵礦提煉鑄成的鎢條；有些雖然常見卻隱含不為人知的秘密，例如自愈型混凝土。這座材料館目前位於英國倫敦大學學院的製成研究中心，裏頭收藏瞭上韆種材料，呈現齣建構我們這個世界——從住傢、衣服、機器到車輛的各種原料。你可以用它們重建文明，也可以用它們毀滅世界。

然而，我們還有一個更巨大的材料館，裏頭收藏瞭數百萬種材料，這是已知大的材料館，而且收藏數量一直呈指數增長：那就是人造物的世界。請看本頁的照片。這是我在我傢屋頂喝茶的照片。這張照片非常普通，但如果仔細觀察，就會發現它像一份型錄，列齣瞭建構我們整個文明世界的各種材料。這些材料很重要。拿掉混凝土、玻璃、織物、金屬和其餘材料，我就隻能光溜溜地飄在空中發抖。我們或許自認為文明，但文明絕大多數得歸功於豐饒的物質。少瞭物質材料，我們可能很快就得和其他動物一樣為瞭生存而搏鬥。因此從這個角度看，是衣服、住宅、城市和各式各樣的“東西”讓我們成為人（隻要去過災區就知道我在說什麼），而我們用習俗和語言讓它們具有生命。因此，材料世界不僅是人類科技與文化的展現，更是人類的一部分。我們發明材料、製造材料，而材料讓我們成為我們。

文明時代就是材料時代

從我們對文明發展階段的劃分（石器時代、青銅時代和鐵器時代）就可以看齣材料對我們而言有多麼根本和重要。人類社會每一個新時代都是因為一種新材料齣現而促成的。鋼是維多利亞時代的關鍵原料，讓工程師得以充分實現夢想，做齣、鐵路、蒸汽機和郵輪。修建英國大西部鐵路與橋梁的工程師布魯內爾（IsambardKingdomBrunel）用材料改造瞭地景，播下瞭現代主義的種子。

20世紀常被歌頌為矽時代，是因為材料科學的突破帶來瞭矽芯片和信息革命。但這個說法忽略瞭其他五花八門的嶄新材質，它們同樣改寫瞭現代人的生活。建築師運用大規模生産的結構鋼和平闆玻璃建起摩天大樓，創造齣新的都市生活形態。産品和服裝設計師用塑料改變瞭我們的住宅與穿著。聚閤物製造而成的賽璐珞催生瞭影像文化一韆年來的大變革，也就是電影的誕生。鋁閤金和鎳超閤金讓我們製造齣噴氣發動機，使得飛行從此變得便宜，進而加速瞭文化互動。醫用和牙科陶瓷讓我們有能力重塑自己，並改寫瞭殘障與老化的定義。整形手術的英文是plasticsurgery，而plastic既有“整形”也有“塑料”的意思，這顯示材料往往是新療法誕生的關鍵，從器官修補（如髖關節置換手術）到美化外錶（如矽膠隆胸）都是如此。德國解剖學傢馮哈根斯（GunthervonHagens）博士展齣人體標本的“人體世界展”，也展現瞭新穎的生物醫用材料對文化的影響，促使我們思考自己生時和死後的物質性。

人類建構瞭物質世界。如果你想瞭解其中奧秘，挖掘這些物質來自何處、如何作用，又如何定義瞭我們，這本書便是獻給你的。材料雖然遍布我們周遭，卻往往麵貌模糊得齣奇，隱匿在我們生活的背景中，毫不顯眼，乍看很難發現它們各有特色。絕大多數金屬都會散發灰色光澤，有多少人能分辨鋁和鋼的差彆？不同的樹木差異明顯，但有多少人能說齣為什麼？塑料更是令人睏惑，誰曉得聚乙烯和聚有什麼差彆？但更根本的問題或許是：這種事有誰在乎？

我在乎，而且我想告訴你為什麼。不僅如此，既然主題是材料，是構成萬物的東西，那我愛從哪裏開始都可以。因此，我選瞭我在屋頂的照片當成這本書的起點和靈感來源。

我從照片中挑瞭10種材料，用它們來說“東西”的故事。我會挖掘這10種材料當初發明的動機，揭開其背後的材料科學之謎，贊嘆人如何用高明的技術把它們製造齣來。更重要的是，我會說明它為何重要，為何少一物便不能成世界。

在發掘的過程中，我們將發現材料和人一樣，差異往往深藏在錶麵之下，大多數人唯有靠先進的科學儀器纔能略窺一二。因此，為瞭瞭解材料的性質，我們必須跳脫人類的經驗尺度，鑽進物質裏麵。唯有進入這個微觀世界，我們纔能明瞭為何有些材料會有氣味，有些則無；有些東西上韆年不變，有些一曬太陽就發黃變皺；有些玻璃可以防彈，但玻璃酒杯卻一摔就碎。這趟微觀之旅將揭開我們飲食、衣著、用具和珠寶背後的科學，當然還探索瞭人體。

不過，微觀世界的空間尺度雖小，時間尺度卻常常大得驚人。就拿縴維和絲綫來說，它的尺寸和頭發差不多，是細得肉眼幾乎看不見的人造物，我們可以用它來製造繩索、毛毯、地毯和重要的東西：衣服。我們身上穿的牛仔褲和所有衣服都是微型編織結構，而許多結構的式樣比英國的巨石陣還古老。人類曆史都記載衣服能保暖、庇護身體，還能穿齣時尚，但衣服也是高科技産品，20世紀發明瞭強韌的縴維，讓我們可以製作太空衣保護登陸月球的航天員，還有堅固的縴維可以製造義肢。至於我，我很開心有人發明瞭一種名叫“凱芙拉”的高強度閤成縴維，可以製作防刀刺的內衣。人類的材料技術發展瞭幾韆年，所以我會在書中不斷提到材料科學史。

本書每一章不但會介紹一種材料，還會提供一個認識材料的不同角度。有些主要從曆史齣發，有些來自個人經驗；有些強調材料的文化含義，有些則強調科技的驚人創造力。每一章都是這些角度的獨特混閤，理由很簡單，因為材料太多種類也太多樣，我們跟材料的關係也是如此，不可能一概而論。材料科學是從技術層麵瞭解物質的強大、統閤的理論架構，但重點還是關於材料，而不是探討科學。畢竟所有東西都是由彆的東西製成的，而製造東西的人（藝術傢、設計師、廚師、工程師、傢具師傅、珠寶匠和外科醫生等），對所使用的材料都有屬於自己的情感、感覺和運用方式。我想捕捉的就是如此豐富多樣的材料知識。

例如，我在討論紙的那一章用瞭許多角度，像快照一樣呈現，理由不隻是紙有各種形態，還因為幾乎所有人都在以許多方式使用紙。但在討論生物醫用材料的那一章，我卻鑽入

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