10種物質改變世界 | 誠品線上

Stuff Matters: The Strange Stories of the Marvellous Materials that Shape Our Man-Made World

內容簡介

內容簡介 物質竟然如此不簡單，材料科學原來這麼有趣！且看史上精采且重要的十種物質，如何改變了我們的過去，又如何蓄勢待發，準備改造未來！這其中有許多物質看起來實在太平常，讓我們幾乎忘了它們的存在，像是做衣服的布料、做工具的金屬、做罐子的陶瓷、溝通用的白紙，還有吃了開心的巧克力。然而，這些物質卻曾徹底改變了人類生活。當然也有一些物質以怪得出奇聞名，例如人類已知最輕的固體「氣凝膠」、可以自行復原的金屬和能變成真正骨骼的植入物，這些都是會改變我們未來的劃時代新物質。你會驚嘆，物質如何以獨特的方式，深刻影響我們每一個人。◎本書榮獲2014年英國皇家學會科學圖書獎Amazon 2014年度科學類選書《物理世界》2014年推薦最佳科普書《紐約時報》2014年最值得閱讀的一百本書之一

各界推薦

各界推薦 「我要很難為情的承認，我本來以為材料科學無趣又單調，但《10種物質改變世界》完全改變我的想法。現在我發現我會用手指滑過物質表面，然後發出讚嘆。米奧多尼克這本生動有趣的書完全改變了我看待世界的方法。」－－《華爾街日報》 「我們覺得無聊、平凡，根本不值得一顧的東西，竟然有這麼多隱藏不現的奇蹟……也許早有人說過這些神奇的故事，以及其中相關的科學，但就像好的巧克力一樣，唯有米奧多尼克知道，要怎麼調出最好的味道。」－－《紐約時報書評》 「這本書對創造現代世界的物質，做了美好的描述。米奧多尼克寫得真好，即使是水泥，在他筆下都顯得閃閃發光。」－－《金融時報》 「材料科學家米多尼克，以有感染力的熱誠，述說了紙、玻璃、巧克力、混凝土背後的歷史與科學。」－－《科學美國人》 「我熬夜看完這本書，米奧多尼克的書寫如此充滿知識性，如此的熱情，他對物質的熱情如此顯而易見！」－－知名科學家與暢銷書《錯把太太當帽子的人》作者／奧立佛‧薩克斯 「混凝土、巧克力、紙張、陶瓷，這本書把這些日常生活中的物品，做了動人且充滿知識性的描述。」－－《拿破崙的鈕釦》作者之一／潘妮‧拉古德（Penny Le Couteur） 「《10種物質改變世界》不僅揭露構築了世界的各物質其後的神奇結構，還告訴我們隱藏其中的精采故事」－－科學記者／昆丁．庫柏（Quentin Cooper）「《10種物質改變世界》提醒我，歷史學家可能花了太多時間在人說了和寫了什麼，卻沒花足夠的時間在建構現代社會的物質上。」－－歷史學家／丹．史諾（Dan Snow） 「材料大師又出招了。馬克．米奧多尼克是天生的娛樂高手，以獨特手法結合了世界上各種物質的科學與感性，讓我們讀得興致勃勃。」－－史上最年輕的皇家工業設計師／湯瑪斯．海澤維克（Thomas Heatherwick） 「這本書實在太迷人了。一旦沉浸其中，你就會開始用米奧多尼克的眼睛看這個世界。我們平日生活習以為常的每一樣『物質』都隱藏著豐富的故事。這本書讀起來真是愉快」－－理論物理學家，暢銷書《悖論》作者／吉姆．艾爾—卡利里（Jim Al-Khalili）

作者介紹

作者介紹 ■作者簡介米奧多尼克 （Mark Miodownik）倫敦大學院材料科學教授，英國皇家工程學會會士，並曾入選《泰晤士報》「英國百大影響力科學家》。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，包括英國國家廣播公司第二台製作的《發明的天才》。2010年，他獲邀在科普界最負盛名的英國皇家科學院聖誕講座進行演講。他也是倫敦大學學院的製成研究中心主任，這個中心裡有一座材料館，收藏了地球上最神奇的一些物質，並且和多所博物館共同推出互動節目，合作夥伴包括泰特現代美術館、黑沃德畫廊和威康收藏館等等。■譯者簡介賴盈滿倫敦政經學院科學哲學碩士，現專事翻譯，譯有《資訊》和《不大可能法則》等書。

產品目錄

產品目錄 前言 走進神奇的物質世界1. 不屈不撓的鋼2. 值得信賴的紙3. 重要的混凝土4. 美味的巧克力5. 神奇的發泡體6. 充滿創造力的塑膠7. 透明的玻璃8. 打不斷的石墨9. 精緻的瓷器10. 長生不死的植入物更進一步 材料科學之美

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試閱文字

內文 : 2 值得信賴的紙


　　紙在我們日常生活中太普遍了，讓人很容易忘記在人類歷史上大多數的時候，紙都是稀有的奢侈品。我們早晨醒來睜眼就會看見牆上有紙，也許是海報或印刷品，甚至就是壁紙。我們走進浴室執行晨間的例行公事，通常會用上幾張衛生紙。這東西要是沒了，可會立刻變成大危機。我們走到廚房，紙以五顏六色的盒子出現在這裡，不只裝著我們早餐吃的燕麥片，還充當響板，哼著快樂的早安曲。我們的果汁也裝在上蠟的紙盒裡，牛奶亦然。茶葉裝在紙袋裡，這樣才能用熱水沖浸，而且容易從熱水中取出。過濾咖啡用的也是紙。


　　早餐過後，我們或許會出門迎向世界，但此時很少不帶著紙做的鈔票、筆記、書本和雜誌。就算沒有帶紙出門，我們也很快會拿到：紙做的車票、報紙、零食包裝，還有買東西的發票。大多數人的工作都會用到大量的紙，雖然一直有人提倡無紙運動，可是從來沒有形成風潮，而只要我們還信賴紙張，拿它來儲藏信息，無紙環境就沒有實現的一天。


　　午餐會用到紙巾，少了它，個人衛生就會嚴重惡化。商店裡到處都是紙標籤，少了它，我們就不知道自己買了什麼、價格多少。我們買的東西通常都會裝在紙袋裡，讓我們輕鬆帶回家。到家後，我們有時會用包裝紙把買來的東西包好當成生日禮物，附上一張紙做的生日卡片，並用紙做的信封裝好。在派對上拍了照，我們偶爾會用相紙沖印出來，創造可留存的回憶。上床前，我們會讀讀書、擤擤鼻子，最後上一次廁所，跟衛生紙肌膚相親互道晚安，然後沉入夢鄉（搞不好會做惡夢，夢到世界上突然沒有紙了）。所以，紙這東西我們現在習以為常，但它到底是什麼？


化身為筆記本





　　雖然筆記紙看起來平整、光滑、毫無縫隙，不過這只是假象。紙其實是由一大群極微小的纖維壓疊而成的，就像乾草堆那樣。我們感覺不到它的複雜結構，是因為紙在微尺度下加工過，所以觸感上摸不出來。我們覺得紙很光滑，就和我們從太空中看地球覺得地球很圓，近看才發現滿是山巒谷地一樣。


　　大多數的紙張都來自於樹木。樹能昂揚挺立，靠的是纖維素，這是用顯微鏡才看得見的細小纖維。纖維素憑藉稱為木質素的有機黏著劑相互接合，形成極為堅硬強韌的複合體，可以留存數百年。要把木質素去除，萃取出纖維素並不容易，感覺很像拔掉黏在頭髮上的口香糖。這個程序稱為「去木質素」，是把木材壓成碎片再摻入多種化學物質，然後用高溫高壓烹煮，以打斷木質素內的鍵結，釋出纖維素。這程序一旦完成，剩下的纖維就稱為木漿，也就是液態木材，在顯微鏡底下看起來，有點像泡在稀薄醬料裡的義大利麵。


　　把木漿放在平坦的表面上晾乾，就會得到紙張。初步完成的紙是棕色的，而且非常粗糙。要讓它變得白皙光滑，我們需要使用化學漂白劑，並加入細緻的白粉，例如稱為白堊的碳酸鈣。接著還要加上其他塗料，以防墨水一沾到紙就滲進纖維裡暈開。理想上，墨水應該在稍微滲入紙面後隨即乾涸，讓有色分子固定在筆記紙的纖維網絡裡，留下永久的痕跡。


　　書寫紙的重要性難以估計。製紙技術已經有兩千年之久，複雜的製紙過程必然要從我們眼前消失不見。因為唯有如此，我們才不會受紙張的微觀精妙所震懾吸引，而只會看到一張白紙，等著讓我們在上頭記下心中的所思所想。


印製成書





　　口傳文化靠故事、詩歌與學徒制傳遞知識，書寫文化則以文字為主。由於缺乏合適的書寫媒介，使得口傳文化演變為書寫文化的時間推遲了數百年。我們的老祖先曾經用過石板和泥板，但石板和泥板容易斷裂，而且笨重不易攜帶；木板一扳就斷，而且在不少狀況下會剝蝕朽爛；壁畫無法攜帶，而且受空間限制。紙據說是中國的四大發明之一，它的出現解決了所有問題。但一直要到羅馬人捨棄卷軸改用抄本，即現在稱為「書」的東西，紙的潛能才徹底發揮。轉眼兩千多年過去，白紙黑字依然是人類書寫的主要方式。


　　紙比石頭或木材柔軟得多，它能成為書寫文字的守護者是材料史上值得一書的大事。事實證明，紙張的薄是它勝出的一大關鍵，因為薄，讓紙有可塑性，可以多次加工，但堆疊成書後又非常堅硬和強韌，根本是改良版的木簡和木牘。


　　只要加上硬殼封面，書就成為文字的碉堡，可以守護文字幾千年。


　　羅馬「抄本」是把成疊的紙以單一書脊裝訂成冊，再加裝前後封面。這種做法勝過卷軸之處，在於紙的正反兩面都能寫字，可以逐頁閱讀不會中斷。有些地區則採用屏風裝訂，把一張紙反覆折疊成冊，也有同樣的好處。不過，抄本的長處在於它是單頁集合成冊的，可以把一本書拆給多位抄寫員同時作業，印刷術發明之後更是能同時大量製作某一本書。而生物學已經告訴我們，保存資訊最有效的方法就是快速複製。


　　據說《聖經》是第一本以這種方式製作的書。抄本非常適合基督教的傳道者，因為他們可以直接用頁碼在抄本上標注相關段落，不必費勁看完整個卷軸。抄本是數位時代之前的「隨取記憶」，甚至永遠不會遭數位媒介取代。


不能沒有的衛生紙








　　我們明明已經有更衛生、更有效的方法處理擦屁股這件超級骯髒事，卻還在用衛生紙，真是讓我覺得很不可思議。


　　使用衛生紙其實後遺症不少。首先根據《國家地理雜誌》的報導，為了供應地球上所有人的擦屁股所需，每天需要砍伐兩萬七千棵樹。而且衛生紙只會使用一次，用過即丟，流落排水溝對樹木來說似乎不是什麼光彩的結局。但還有更慘的，就是衛生紙卡在馬桶裡。我去紐約曼哈頓拜訪我哥哥，借住在他的卅四樓公寓時就發生過這種鳥事。


　　你到某人的家中作客，結果大便卡在馬桶裡沖不走，實在是很恐怖的事。我的大便就是這樣，於是我扔了幾張衛生紙把它蓋住。我當時就覺得這是個爛主意，但還是忍不住這樣做。我們全家到曼哈頓過聖誕節，不知道還要用這個廁所多少次。我在廁所裡猶豫不決，不知如何是好，最後決定再沖一次水。水果然愈升愈高，我也愈來愈慌，最後我擔心的時刻終於到了。水淹過了馬桶邊緣，流到廁所地板上。我哥哥住的樓層很高，似乎更對此雪上加霜。我想像汙水管裡的糞便已經滿到卅四樓，正等著灌進這間華麗又摩登的房子。這麼想很離譜，但誰看到大便滿出來都會瘋掉。糞便和衛生紙在廁所地板上漂著，朝我站著的磁磚游來。


　　我哥哥把我關在廁所，裡頭早已經和水溝一樣臭。他從門縫底下塞了抹布和馬桶吸把給我。我大概花了幾小時才把廁所清理完畢，感覺卻像清了好幾天一樣。從此之後，我便對其他的屁股清洗技術非常感興趣。我相信廿一世紀肯定會發明新的方法解決這件人生大事，讓衛生紙從此絕跡。


鈔票是另類的紙





　　紙鈔是紙張最誘人的形式。人生在世，很少有比在牆上的凹洞按幾個數字，就能拿到白花花的新鈔更快樂的事了。它就像通行證，有了它什麼事都能做，什麼地方都能去，這樣的自由令人上癮。鈔票也是世上製作最繁複的紙，而且必須如此，因為鈔票是實體的信物，代表著我們對經濟體系的信任。


　　為了防止偽造，紙鈔有幾項絕活。首先，它使用的材料和一般用紙不同，不是木質纖維素，而是純棉。棉不僅能讓鈔票更強韌，不怕會在雨中或洗衣機裡分解，還改變了鈔票的聲音。清脆聲是紙鈔最明顯的特徵之一。


　　這也是最好的防偽措施，因為棉基紙很難偽造。自動提款機會偵測棉紙的獨特質感，人對這種材質也很敏感。如果不確定是不是偽鈔，有一個簡單的化學方法可以測試鈔票是不是棉質的—那就是使用碘筆。許多商家都有這個工具。用碘筆在木質纖維素做的紙上寫字，纖維素裡的澱粉會和碘作用，形成色素而變黑。用碘筆在棉質紙上寫字，由於紙裡不含澱粉，所以不會變色。商家會使用聲音和變色這兩個簡單的方法來自保，以防止收到彩色影印機製造出的偽鈔。


　　不過，紙鈔還有一項防偽絕活，那就是浮水印。浮水印是嵌在紙鈔裡的圖形或圖案，唯有透光時才看得見，也就你得拿起紙鈔對著光來看。雖然叫做浮水印，但它不是水漬，也不是墨痕，而是稍微改變棉的密度，使得紙鈔的某些部分較亮、某些較暗，形成特殊的圖形或圖案，在英國鈔票上的浮水印是女王的頭像。


　　紙鈔目前岌岌可危，因為現在的金錢往來幾乎都電子化了，只有極少比例還使用現金，而且絕大多數是小額交易，但這部分也快被電子現金取代了。


是紙又不是紙的電子紙





　　自從信息可以記錄在紙上後，圖書館便成為儲存人類集體知識與智慧最重要的寶庫。圖書館的地位一直延續到不久之前。無論哪一所大學，有一所好圖書館都是學術發展的關鍵，而現代社會更將擁有社區圖書館視為基本人權。但數位革命大幅改變了這一切。現在任何人只要有一台電腦，就可以取得人類從古到今所有的文字作品。不過，從實體書轉移到電子書遭遇了不少阻力。主要的反彈不是來自電子書取得不易，而是人們無法放棄閱讀紙本書時的感官享受。


　　人類工程史上常有這種事，一項技術已經發明好一陣子，原本一直乏人問津卻突然流行了起來。電子紙是使用真實墨水顯示文字的平面螢幕，主要是想仿效實體書那樣，使用反射光來閱讀。而電子紙和真紙的差別在於可以數位調控，文字能近乎瞬間顯示。要是加上電腦晶片，就能儲存和顯示數百萬本書。


　　這項技術需要把墨水轉變成所謂的亞努斯粒子，也就是把墨水粒子染色，一面染成黑色，另一面染成白色，然後兩面各帶相反的電荷，一正一反，這樣電子紙上每個像素都可黑可白，只要調整電荷即可。亞努斯這個名字來自古羅馬的變遷之神，祂有兩張臉，經常跟門戶或入口的意象連結在一起。由於亞努斯粒子是實體的墨水，切換文字時粒子必須旋轉，因此無法像平板或智慧型手機的液晶螢幕那樣瞬間顯示，也就無法播放電影或其他時髦的玩意兒。不過電子紙有一種舒服的復古感，可能更適合閱讀文字。


　　亞努斯粒子讓電子書讀來很像實體書，至少文字在紙上顯現的感覺很接近。電子書也許是文字的未來歸宿，但不大可能完全取代實體書，因為它缺乏紙的氣味、觸感與聲音，而閱讀之所以迷人，就在於它能帶來多重的感官體驗。人愛書的程度甚至超過文字本身。人會用書來凸顯自己是誰，以實體證明自己的價值。書架和桌上的書是一種內在行銷，提醒我們自己是誰、想成為何種人物。我們是實體的存在，因此會用實體來認定和表現自己的價值也就不難理解。我們不只喜歡閱讀，也喜歡感覺、嗅聞與碰觸。


（摘自本書第2章）

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