№3 序章 神奇的材料世界(2)
(一)文明时代就是材料时代
你有没有注意到,我们对人类文明发展阶段的划分是以材料为依据的?从石器时代,到青铜时代,再到铁器时代……我们甚至可以说,人类每进入一个新的时代,都是由一种新的材料所促成的。例如,钢促成了工业革命,使我们得以造出蒸汽机、铁路、吊桥、邮轮等;硅及由此制成的硅芯片促成了信息革命,深刻改写了现代人的生活,所以20世纪常被称为硅时代;聚合物制造成的赛璐珞促成了影像文化史上最大的革命——电影的诞生;甚至我们每个人所熟知的塑料,也改变了我们传统的衣食住行模式。诸如此类的例子不胜枚举,然而作者想强调的是,材料以如此深刻的方式定义着我们的生活,我们对材料的了解却如此之少,有多少人能够回答,物质源于哪里、如何作用于我们,又如何定义了我们?或者换句话说,我们根本不在乎。
但作者在乎。因此在这本书中,他将为我们讲述10种材料的故事,带领我们认识我们所生活的世界。在宏观层面上,他将探讨这些材料当初的发明动机、制造技术及其重要性;在微观层面上,他将跳出我们的肉眼所及范围,深入挖掘材料的气味、性质等等。他还为我们提供认识材料的多种视角:材料的历史、文化、制造技术等等。当然,作为读者,我们并非、甚至也不想成为材料科学家,因此这本书并非什么“材料科学概论”之类的教材,而只是试图以多种方式捕捉丰富多彩的材料知识,帮助我们扫除认知盲点,甚至为我们敞开认识世界的另一扇大门。
(二)微观世界影响大
有基本科学常识的人都知道,万物都是由原子构成的,可是一谈到原子的运作原理,即量子力学,我们就可能一头雾水了,因为量子力学超越了我们的常识,如果要研究它,就意味着我们必须放弃生活常识,进入我们所不熟悉的微观世界。同样的,量子力学还使我们得以制造出硅芯片、太阳能电池等等划时代产品。作者在这里试图说明材料科学的基本概念:人类经验世界中的物质行为,会随着微观世界的变化而变化,只不过我们并没有意识到而已。例如,人类早就知晓通过加热、敲打金属,能改变金属的形状、硬度,却并不知道其原理在于金属内部结构的变动。我们知其然,不知其所以为然,直到20世纪材料科学的发展才使我们得以真正认识材料的结构与原理。
另外一个有趣的现象是:有些材料我们爱不释手,虽然它并不实用;有些材料非常实用,可我们却深恶痛绝。例如陶瓷。陶瓷是我们大多数生活用具如杯碗瓢盘的基本材料。人类陶瓷是我们大多数生活用具如杯碗瓢盘的基本材料。人类锻造陶瓷、使用陶瓷的历史已有几千年,我们也早就知道陶瓷易碎易裂,可几千年来我们却不改用其他材料,如塑料或金属(即使今天我们也有不锈钢的盘子杯子等,但毕竟不是主流。塑料的碗盘也多为一次性的)。这是为什么呢?作者这里并不急着给我们揭示答案,而是由此引入了一个非常有趣的学科:心理物理学。这门学科专门用来系统研究人类对材料的感官反应。例如我们对“酥脆”食物的特殊喜好:有时候食物是否好吃,不光光取决于其味道,还与其声音有关!这也是为什么薯片都那么酥脆,甚至连其包装都能发出声音。
总的来讲,既然本书并非材料科学概论式的教材,作者并不追求论述的系统性、全面性,但他试图使我们认识到,人类的每个活动都要依赖复杂的物质材料系统才得以进行。材料与我们的生活息息相关,无时无刻不在推动着人类社会的发展。