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

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 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

英馬剋·米奧多尼剋著,賴盈滿 著
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店鋪: 墨林閣圖書專營店
齣版社: 北京聯閤齣版公司
ISBN:9787550257610
商品編碼:29465375030
包裝:平裝
齣版時間:2015-09-01

具體描述

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/

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,我卻鑽入瞭“人類的物質自我”(也就是人體)的深處。這塊領域正迅速成為材料科學的處女地,不斷有新材料齣現,開啓瞭名為仿生學的全新世界,讓人體得以藉助植入物而重建。這些植入物都經過設計,可以“聰明地”融入肌肉和血液的運作中。它們誓言改變人和自我的關係,因此對未來社會有深遠的影響。

 

看不見的微觀世界影響大

由於萬物都由原子組成,因此我們無法不談原子的運作原理,也就是人稱量子力學的理論。這錶示我們一旦進入微觀原子世界,就必須完全捨棄常識,開始談論波函數和電子態。愈來愈多材料從這個微觀尺度創造齣來,而且這些材料看起來幾乎無所不能。運用量子力學設計而成的矽芯片已經催生瞭信息時代,而以同樣方式設計的太陽能電池很有潛力,隻靠陽光就能解決能源問題。不過革命尚未成功,我們還在使用石油和煤炭。為什麼?在發電領域有一個明日之星——石墨烯,我會試著用它來解釋當下發電方式的局限。

簡而言之,材料科學的基本概念就是:看不見的微觀世界若有變化,那麼在人的尺度之中,物質行為也會跟著改變。我們的祖先能做齣銅和鋼之類的新材料,就是因為碰巧濛到瞭這個過程。差彆隻在於老祖先沒有顯微鏡,看不見自己在做什麼,但這隻讓他們的成就顯得更加驚人。比方說,敲打金屬不隻會改變它外在的形狀,還會改變它內在的結構,因此若用某種方式敲擊,金屬的內在結構就會有所改變,使它變得更硬。我們的祖先從經驗中學到瞭此事,隻不過並不知其所以然。人類的材料知識從石器時始就不斷纍積,但直到20世紀纔掌握瞭材料的真正結構。然而,蘊含在鑄鐵和其他工藝裏的經驗知識依然重要,而本書提到的材料也幾乎都是經由我們手腦並用纔發現和認識的,因此認識材料不僅靠腦袋,也靠雙手。

人在感覺和生活上都和材料建立瞭關係,這帶來瞭許多奇妙的結果。有些物質雖然有瑕疵,我們卻愛不釋手;有些材料很實用,我們卻深惡痛絕。就拿陶瓷來說吧。陶瓷是餐具的原料,我們的杯碗瓢盤都是陶瓷做的,無論住傢或餐廳,少瞭陶瓷就不完整。

人類從幾韆年前發明農耕以來就在使用陶瓷,然而陶瓷用久瞭容易有缺口、發生龜裂,甚至在不該破的時候摔得粉碎。我們為何不改用更堅固的材料,例如塑料或金屬來製作碗盤和杯子?陶瓷在物理上有這些缺點,我們為何還對它不離不棄?許多領域的學者都在問這個問題,例如考古學傢、人類學傢、設計師和藝術傢,但有一門學科專門有係統地研究人對材料的感官反應,並且發現瞭許多有趣的現象,那就是心理物理學。

例如針對“酥脆感”所做的研究顯示,我們覺得某些食物好吃與否不隻是跟味道有關,還跟品嘗時的聲音有關,兩者同樣重要。這讓不少廚師受到啓發,開發齣具有音效的餐點,而某些薯片商更進一步,不僅讓産品更酥脆,還讓包裝更會發齣聲音。我在介紹巧剋力那一章會討論材料的心理物理學意義,同時說明材料的感官性幾百年來一直是人類發明創造的主要動力。

這本書當然無法涵蓋所有材料,也無法盡述材料和人類文化的關係,而是概略介紹材料如何影響我們的生活,並且闡述即使單純如在屋頂上喝茶的活動,也必須倚賴復雜的物質網絡纔能進行。各位不必到博物館就能領略曆史和科技如何推動人類社會,它們的影響此時此刻就在你身旁四周,隻是我們多數時候視而不見。我們必須視而不見,因為要是我們整天一邊用手指滑過水泥牆麵,一邊發齣贊嘆,肯定會被當成瘋子。但在某些機緣下你會陷入沉思:我在地鐵站被人刺瞭一刀的那一刻,就屬於那樣的機緣,而我希望這本書也提供這樣的機緣,能讓你走進神奇的材料世界。

序言



《奇跡之源:點石成金的科學史詩》 在人類文明的長河中,材料的每一次革新,都如同一場席捲而來的風暴,重塑著我們所知的世界。從穴居時代粗糙的石器,到如今飛入尋常百姓傢的智能設備,我們無時無刻不被材料所包圍、塑造、定義。它們是文明的基石,是夢想的載體,是推動曆史前進的無聲巨匠。 本書《奇跡之源:點石成金的科學史詩》並非簡單羅列枯燥的化學公式或物理定律,它是一次穿越時空的壯麗冒險,一次深入材料內心世界的哲學沉思。我們將一同探索那些看似平凡,卻擁有改變世界驚人力量的物質,解開它們神秘的麵紗,領略隱藏在它們背後,由無數好奇心、智慧與汗水匯聚而成的科學故事。 第一章:燃燒的饋贈——火與石的邂逅 想象一下,在寒冷漆黑的原始洞穴中,一簇跳動的火焰點亮瞭人類的希望。火,並非一種實體材料,卻是人類與物質世界互動的第一位偉大變革者。它融化瞭堅硬的岩石,催生瞭最初的陶器,使得食物得以烹飪,疾病得以遏製。但火的真正力量,在於它賦予瞭人類操縱其他物質的能力。當人類偶然發現,將粘土置於火中,便能獲得堅固且防水的器皿,一個全新的時代由此開啓。這不僅僅是技術的進步,更是人類認識和改造自然能力的一次飛躍,是從被動適應到主動創造的偉大轉身。 第二章:大地的骨骼——金屬的低語 當人類將目光投嚮大地深處,他們發現瞭沉睡的金屬。從銅的柔韌,到鐵的剛毅,再到黃金的永恒光輝,每一種金屬都講述著一個關於地球深處秘密的故事。青銅時代的到來,宣告瞭石器時代的終結,更強大的工具和武器,促進瞭農業的發展和戰爭的形態。鐵器的普及,則徹底改變瞭生産力,加速瞭文明的擴張。而那些閃耀著金屬光澤的礦石,不僅僅是財富的象徵,更是人類智慧的結晶。我們追溯煉金術士的神秘傳說,探尋他們如何從看似無用的礦石中提煉齣價值連城的金屬;我們見證工業革命的鐵蹄,如何被鋼鐵的力量驅動,轟鳴著駛嚮未來。 第三章:透明的魔法——玻璃的摺射 一塊普通的沙子,在高溫的熔爐中,如何能變成透明、晶瑩的玻璃?玻璃的齣現,就像給世界帶來瞭新的眼睛。它不僅創造瞭精美的藝術品和實用的容器,更重要的是,它為我們打開瞭觀察微觀世界的窗戶。望遠鏡的鏡片,讓星辰大海不再遙不可及;顯微鏡的透鏡,讓我們得以窺探生命的奧秘。從埃及艷麗的彩色玻璃,到羅馬精緻的玻璃器皿,再到如今用於建造摩天大樓的節能玻璃,玻璃以其獨特的透明性,不斷刷新著我們對空間和視界的認知。它見證瞭科學的每一次突破,也承載瞭我們對美的無限追求。 第四章:柔韌的力量——縴維的編織 從蠶吐齣的絲,到棉花蓬鬆的絨球,再到亞麻的堅韌,人類與植物和動物縴維的聯係,構成瞭我們最初的衣裳,也編織瞭文明的脈絡。絲綢之路的繁華,不僅僅是貿易的通道,更是東西方文化交流的紐帶,而這一切,都始於那看似脆弱的蠶絲。棉花的普及,極大地改變瞭紡織業的格局,讓衣物變得更加經濟和舒適。縴維的進化,從天然到閤成,經曆瞭漫長的探索。尼龍的齣現,不僅改變瞭服裝的材質,更在軍事和工業領域發揮瞭不可估量的作用。這些柔韌而堅韌的縴維,以其獨特的方式,將我們與自然緊密相連,也賦予瞭我們創造和保護自己的能力。 第五章:流動的黃金——石油的時代 在現代社會,有一個物質,幾乎無處不在,默默支撐著我們生活的方方麵麵。它就是石油。這個從地底深處汲取的“黑色黃金”,不僅驅動著我們的汽車、飛機,更是塑料、閤成縴維、藥物等無數現代産品的原材料。石油的發現和利用,開啓瞭一個全新的工業時代,帶來瞭前所未有的便利,也伴隨著深刻的環境挑戰。本書將深入挖掘石油的形成過程,解析它如何被煉化成各種復雜的化學物質,以及它在人類社會發展進程中所扮演的復雜角色。我們也將反思,在享受石油帶來的便利之時,我們是否已準備好應對它所帶來的長遠影響,並積極探索替代能源的未來。 第六章:能量的壓縮——電池的崛起 想象一下,一個能夠儲存和釋放能量的小盒子,能讓我們的設備擺脫電源綫的束縛,自由穿梭。電池的齣現,就像給世界插上瞭翅膀。從早期伏打電堆的簡單結構,到如今高性能鋰離子電池的精密設計,電池技術的發展,直接推動瞭電子産品、電動汽車乃至可再生能源存儲的飛躍。它不僅是能源領域的革命,更是我們生活方式的根本性改變。本書將深入探索電池的工作原理,揭示不同類型電池的優劣,並展望未來電池技術在能量密度、安全性和可持續性方麵的無限可能。 第七章:信息的光縴——通信的脈絡 在數字時代,我們每時每刻都在通過信息流傳遞著知識、情感和創意。而實現這一切的,正是那些縴細如發絲的光縴。光縴通信的齣現,徹底顛覆瞭信息的傳遞方式,將世界的距離拉近到近乎瞬時。每一根光縴,都承載著無數的信號,它們在黑暗的地下或海底穿梭,連接著每一個角落。本書將追溯光縴材料的研發曆程,解析光信號如何通過玻璃縴維傳輸,以及它如何成為支撐現代互聯網和全球通信網絡的關鍵。 第八章:廉價的奇跡——塑料的普及 從早期的賽璐珞,到如今各種各樣的聚閤物,塑料以其輕便、耐用、易塑形的特性,迅速滲透到我們生活的每一個角落。它們是包裝材料,是建築組件,是醫療器械,是玩具,是無數日常用品的組成部分。塑料的廣泛應用,極大地降低瞭生産成本,提升瞭生活便利性,但也帶來瞭嚴峻的環境挑戰。我們將探究塑料的分子結構,瞭解不同類型塑料的特性,並審視塑料在人類社會發展中的雙重性——它既是廉價的奇跡,也可能是無處不在的難題。 第九章:固態的靈魂——半導體的躍升 在現代科技的每一個角落,都閃耀著半導體材料的光芒。從晶體管到集成電路,再到如今我們手中的智能手機和計算機,正是這些神奇的材料,將人類帶入瞭信息時代。半導體材料的神奇之處在於,它們的導電性能介於導體和絕緣體之間,並且可以通過摻雜等方式進行精確調控。本書將深入剖析矽等關鍵半導體材料的特性,揭示它們如何被加工成微小的芯片,以及這些芯片如何驅動著我們數字世界的運轉。 第十章:智慧的結晶——人造材料的未來 人類從未停止過對新材料的探索和創造。從能夠修復自身損傷的自愈材料,到能夠與生物體完美融閤的生物相容性材料,再到能夠感知環境並做齣響應的智能材料,人類的智慧正以前所未有的速度,創造著全新的物質世界。本書將展望未來,探討納米材料、超材料、生物基材料等前沿領域,以及它們可能為人類社會帶來的革命性變革。我們將思考,在不斷創造新材料的同時,如何實現可持續發展,如何確保新材料的安全性和倫理應用,以及材料的未來將如何與人類的命運緊密交織。 《奇跡之源:點石成金的科學史詩》是一本關於好奇心、關於創新、關於人類與物質世界不解之緣的書。它將帶領您領略那些改變世界的物質,理解它們背後的科學原理,感受那些科學傢們為探索未知所付齣的努力與智慧。每一次對材料的深刻理解,都是一次對我們自身能力和潛力的重新認識。讓我們一同踏上這段充滿驚奇與啓迪的旅程,發現那些隱藏在日常之下的奇跡,感受科學的力量如何點石成金,重塑我們所熟悉的世界。

用戶評價

評分

我一直對那些“看不見的手”塑造我們世界的力量感到著迷,而《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》這個標題,完美地捕捉瞭我對此的興趣。《迷人的材料》這個前綴,就足以激起我對書中即將揭示的物質世界的無限想象,它們或許是我們日常生活中習以為常的,卻又隱藏著非凡的力量。《10種改變世界的神奇物質》更是直接點明瞭主題,讓我好奇究竟是哪十種物質,以及它們是如何以我們可能未曾想到的方式,深刻地重塑瞭我們的生活、經濟甚至政治格局。而“它們背後的科學故事”這句話,則是我最期待的部分。我希望作者能夠將枯燥的科學原理,通過引人入勝的敘述方式,轉化為一係列充滿智慧火花和探索精神的故事。我期待能夠深入瞭解這些材料的發現曆程,那些偶然的靈感,那些艱辛的研發過程,以及科學傢們如何剋服重重睏難,最終將這些“神奇物質”轉化為造福人類的現實應用。這本書,我預感將是一次關於科學發現的史詩,讓我不僅學習到知識,更能感受到科學的魅力和力量,以及人類改造世界的無限潛力。

評分

這本書的名字聽起來就充滿瞭吸引力!《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》,光是這幾個字,我就已經迫不及待想要翻開它瞭。我對那些能夠塑造我們生活、推動曆史進程的材料總是充滿瞭好奇。想象一下,我們每天使用的手機、穿著的衣服、乘坐的汽車,背後都隱藏著怎樣的科學奧秘?這些“神奇物質”究竟是如何被發現、又是如何一步步走入尋常百姓傢的?作者會以怎樣的視角去解讀它們,是像科幻小說一樣天馬行空,還是像科普讀物一樣嚴謹詳實?我特彆期待書中能夠詳細介紹這些材料的發現過程,那些充滿偶然與必然的靈感瞬間,那些科學傢們不懈的探索精神,一定能讓我大開眼界。同時,我也希望作者能描繪齣這些材料對社會發展、人類文明帶來的巨大影響,它們是如何解決我們麵臨的難題,又可能帶來哪些新的挑戰。這本書的標題承諾瞭一個“科學故事”,這讓我非常期待,因為我一直認為,科學並非冰冷的公式和理論,而是充滿人性的探索和創造,每一個重大的科學發現背後,都有一段跌宕起伏、引人入勝的故事。我希望這本書能夠讓我感受到科學的魅力,不僅僅是瞭解那些物質本身,更能體會到科學傢們的熱情和智慧,以及科學如何深刻地改變瞭我們的世界。

評分

《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》這個書名,簡直就是為我量身定做的!我一直著迷於那些隱藏在我們日常生活中,卻有著驚人力量的物質。想象一下,書中提到的“10種改變世界的神奇物質”,它們或許是我們熟知的,卻又充滿未知;或許是鮮為人知的,卻又影響深遠。我特彆期待作者能夠為我揭示這些材料從無到有的“誕生記”,它們是如何在實驗室裏被閤成,或是如何被從自然界中提取?這些材料的特性,比如強度、導電性、延展性,究竟是如何由其內部結構決定的?書中關於“科學故事”的部分,我希望能讀到那些在材料科學發展史上留下濃墨重彩筆觸的科學傢們,他們的執著、他們的創新,以及那些推動科學邊界拓展的關鍵時刻。我希望這本書能夠讓我不僅僅是瞭解這些物質的科學原理,更能體會到它們所蘊含的創新精神和對人類文明進程的巨大貢獻。這本書,在我看來,不僅僅是關於科學知識的傳遞,更是一次關於探索、發現和改變的啓迪,讓我對物質世界的無限可能充滿遐想。

評分

當我看到《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》這個書名時,我的腦海裏立刻浮現齣一幅幅關於科技進步和人類創造力的畫麵。這本書似乎承諾瞭一場穿越時空的科學之旅,將帶領讀者深入瞭解那些默默無聞卻又至關重要的物質。我特彆感興趣的是,作者將如何挑選這“10種改變世界的神奇物質”,它們會是哪些我們既熟悉又陌生的存在?是能夠讓我們享受便捷生活的聚閤物,還是支撐起現代能源體係的金屬?我非常期待書中能夠詳細闡述這些材料的獨特性質,以及這些性質是如何通過精密的科學原理來解釋的。更令我興奮的是,“背後的科學故事”這個定位,這意味著我將不僅僅是獲取知識,更是能夠沉浸在科學發現的激動人心中。我想象著,書中會描繪齣科學傢們探索未知的勇氣,他們如何一次次地實驗、失敗、再嘗試,最終揭示物質的奧秘。這本書,對我來說,將是一次關於科學的感性體驗,它將用生動的故事,讓我體會到材料科學的魅力,並理解這些“神奇物質”是如何一步步改變瞭人類的命運。

評分

這本《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》光聽書名,就足以點燃我探索未知的熱情。作為一名對科學世界充滿好奇的讀者,我總是在尋找那些能夠連接宏大科學概念與日常生活體驗的橋梁。這本書似乎正是這樣一本令人振奮的讀物。我設想,作者會選取那些我們耳熟能詳,但對其深層科學原理卻知之甚少的材料,比如我們每天都在接觸的塑料,或是支撐起現代科技基石的半導體。書中對這些“神奇物質”的介紹,我期望能超越簡單的定義和功能羅列,而是深入到它們的原子結構、分子排列,以及這些微觀世界的特性是如何宏觀地決定瞭它們的性能和用途。更重要的是,“背後的科學故事”這個定位,讓我期待能夠讀到關於這些材料的發現史、發展史,其中可能包含著天纔的頓悟、艱辛的實驗、甚至是一段段令人津津樂道的科研軼事。我希望作者能夠用生動、形象的語言,將復雜的科學原理轉化為易於理解的敘述,讓即便是沒有深厚科學背景的讀者也能從中獲得樂趣和知識。這本書,我預感會是一次關於物質世界奇妙之旅的邀請,讓我從全新的角度審視我們周圍的世界,並對人類的智慧和創造力充滿敬意。

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