《迷人的材料》精读29

№28 后记

如本书一开头的时候所说，我们虽然极大地受惠于这些材料，却视之为自然；它的重要性与音乐、电影、游戏相当，但我们却对此了解甚少。因此，作者在介绍了这么多种材料后，在本书的结尾时对他所理解的材料进行了总结，他不仅仅是从物质层面进行分析，更表达了一种深刻的材料艺术、科学与哲学。

作者提出了一个相当具有哲学深度的材料概念：就算某种材料看起来只有一种颜色，摸起来只有一种感觉，就算它外表只有一种模样，那也是幻觉。任何材料其实都是由许多不同的实体组成的，而这些实体会在不同尺度上展现。

所以，我们所见的世界究竟应该是什么样的世界？

（一）万物都由原子构成

任何材料的结构并不是单一的，而是一层套着一层。原子是最基础的材料结构之一，但同时还有更大的结构也同样重要，如本书所提到过的位错、晶体、纤维、支架、凝胶等等。这些结构共同塑造了材料的形状等性质。因此要解释一种材料的性质，不光要从分子的化学性质去考虑，还要考虑到材料的结构。

万物都由原子构成，因此，金属和塑料会有共同点，塑料和巧克力也会有共同点。地球上自然存在的原子有94中，其中8种构成了98.8%的物质，分别是铁、氧、硅、镁、硫、镍、钙、铝，其他的都是微量元素，甚至连碳也是微量元素。

另一方面，材料的性质并不单单取决于其组成原子的性质。例如我们说过的钻石和石墨，二者都有同一种元素组成，但原子排列方式不同却造成了巨大的差异。因此，光知道材料的化学成分并不能使你了解材料的性质。正如人体基本由碳氢氧氮组成，但却能形成头发、骨骼、皮肤等多种极为不同的材料。

换句话说，材料是由原子组合而成的。什么样的原子固然重要，怎么组合也同样重要。请参看下图：

《迷人的材料》精读29

（二）结构尺度影响大

调整材料的纳米结构，就能改变材料的性质。例如，铁匠打铁其实就是在改变铁内结晶的形状。现在纳米科技蔚为风潮，我们借助工具能够在纳米尺度下进行观察、操控、创造。我们前面提到的生物细胞、铁结晶、纸的纤维素纤维，混凝土原纤维，这些都是属于微观尺度的。

“介观尺度”是肉眼可见的临界点，包含了原子结构、纳米结构和微观结构。而“袖珍尺度”则指肉眼刚好可以看见的尺度，包括了原子结构、纳米结构、微观结构和介观结构，例如头发、缝针等等。袖珍尺度使人们能感受到物质独特的质感、形状。最后是人的尺度，包括我们拿在手上的、放进嘴里的等东西。正是这些不同尺度，让我们明白，为什么所有金属外表都类似，性质却南辕北辙；为什么有些塑胶很柔软，有些却那么坚硬。

（三）材料的意义

材料的意义和材料的用途密不可分。例如，金属坚硬，适合制造机械，因此带上了可靠、强韧的形象特征。我们坐火车、刮胡子都得依靠金属。有的人喜欢金属，有的人却讨厌它，有时候我们并不清楚为什么。有时候我们会通过选择材料来体现我们自己的价值观，例如家居装修。我们在塑造材料，材料也在塑造着我们。

思考与讨论：

读完本书，你对我们生活其中的外部世界是否有了更加深入的了解了呢？本书提到的哪一点知识对改变你的认识影响最大呢？为什么？你会像作者一样，开启材料研究之旅吗？