發表於2024-12-23
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
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。
更多「未讀探索傢」暢銷科普好書:
target='_blank' href='#'>《那些古怪又讓人憂心的問題whatif》
target='_blank' href='#'>《無言的宇宙:隱藏在24個數學公式背後的故事》
target='_blank' href='#'>《與狼同行:狼的隱秘生活》
target='_blank' href='#'>《一本不正經的科學:用科學滿足你“”的好奇心》
target='_blank' href='#'>《如果科學可以這麼搞:以科學的名義迴答*“搞”的奇葩問題》
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 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 下載 mobi epub pdf txt 電子書
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