2015年11月13日 星期五

讀<<10種物質改變世界>>

讀<<10種物質改變世界>>

世界是由甚麼構成的? 能量與物質。

那與人類息息相關的是甚麼。 還是能量與物質。

而顯而易見的是甚麼? 物質。

那物質又是如何產生? 又是如何改變人類生活? 而人類又是如何創造新物質並以這些新物質來形塑人類的生活? 



本書作者羅列出十種物質

分別是:鋼、紙、混凝土、巧克力、發泡材質、塑膠、玻璃、石墨、瓷器、植入物。

那我談談書中介紹的鐵與玻璃。


鐵:

從人已知煉鐵開始,對於冶煉的知識是經驗歸納,也就是說從錯誤中學習,直到二十世紀材料科學的進步,才對鋼鐵有了深入的認識,從「知道這樣做可以得到這樣的結果」到「知道為什麼」。

而鋼是甚麼?鋼是加了碳的鐵。 而鐵是蘊藏在地殼礦石的元素,在人類未發明融化鐵礦石的方法之前,鐵的來源多半是天外隕星。

那既然加了碳,有加多與加少,加的多就是高碳鋼,加的少的就是低碳鋼。

高碳鋼的性質硬而易碎,低碳鋼則是軟而強韌。

日本享譽馳名的武士刀,就是刀身以低碳鋼打造、刀鋒以高碳鋼製作。 所以武士刀可以銳利無比,切子彈和盔甲碰撞都不在話下。

鋼鐵在歷史上也是戰略資源,於一九六一年,曾發先一處古羅馬軍團所挖掘的坑洞,裡面埋藏著七噸的釘子,而埋藏的原因是甚麼? 就是不把鋼鐵資源留著給凱爾特人。

鋼鐵在現代的生活中也有著諸多的運用,大到船艦飛機小到刮鬍刀片、餐具等。

那為什麼我們在用不鏽鋼餐具吃東西時沒有吃到鐵的味道? 原來不鏽鋼裡面含有鉻,鉻會和氧反應生成氧化鉻,氧化鉻是一種透明的薄膜,不鏽鋼餐具外表就附了一層氧化鉻,唾液與鋼中間隔了一層薄膜所以不會產生反應,而沒有反應也代表沒有味道。

那不鏽鋼是怎麼發明的? 湊巧運氣而已。

布瑞利因應委託開發合金槍管,他在實驗室中用不同比例的元素互相合成,但結果都不如人意,他每次實驗完將失敗的廢品丟在角落,而在一次偶然的機會中,布瑞利發現那些廢品中有閃光,布瑞利就把它找出來,然後發現竟然沒有生鏽,於是他查了實驗記錄,原來這裡面含有碳與鉻而其比例剛好,於是不鏽鋼就此誕生。


玻璃:

要談玻璃要先從石英說起。

沙礫裡頭有很多石英,而石英的構成是二氧化矽規則排列結晶的產物,而當石英受熱時會開始融化,變成液態的二氧化矽,但液態的二氧化矽很難再變回固態的石英,這和水不同,水結冰或蒸發成水蒸氣,只要溫度、壓力條件足夠都可以在轉變回水,但二氧化矽不然,他冷卻了不會變成固態石英而是會變成玻璃。

自然界有沒有玻璃? 有,但是並不多。 第一環境問題,縱然有液態的二氧化矽但裡面若是有許多未溶解的砂礫,它還是會破碎成沙礫。 為什麼? 因為沙礫裡面除了有石英之外也有其餘的物質。 第二是溫度問題。 石英熔點在一千兩百攝氏度。 所以當閃電擊中沙漠時,就有可能產生玻璃柱,內裡沙礫蒸發,外層液態後變為玻璃,而若是石英沙漠就有可能產生接近透明的玻璃。

那玻璃有甚麼效用?

對於科學的促進。 因為有了玻璃顯微鏡與望遠鏡被發明出來。 這兩者有甚麼作用?

一者可以認識到微觀尺度,一者則是巨觀尺度。

顯微鏡令人知道,原來讓人生病的不是魔鬼的詛咒、巫師的巫術,而是微生物。 這促進了醫療的進步以及生物學的發展。

望遠鏡則令人知道,原來地球不是宇宙的中心。促進了天文學、物理學的進步。

玻璃也在牛頓的運用之下,解析了彩虹的奧妙,牛頓之前的人認為,彩虹是在玻璃之內反映的,牛頓不以為然,它透過觀察,發現到陽光射入玻璃後不只可以變成彩虹,將彩虹射入玻璃也可以產生陽光,那牛頓以此推論,光中本就有七彩顏色。

很精采的推論,牛頓的不僅僅侷限在,光射入玻璃會折射出七彩,而更進一步的將七彩射入玻璃,射出白光來。 以實驗的方式令現象有了物理解釋。

玻璃最大的效用我想是令實驗的可見,在玻璃技術未發展純熟之時,化學反應都是在不透明的燒杯中進行,難以已眼睛去觀測其變化,而玻璃的透明性則令這變化成了可見,從而令化學更加進步。

這本書挺有趣的,揭露作者認為的十個物質對世界的改變,但我對作者為何喜歡物質的這段深感興味。

作者在年輕時搭乘地鐵發生了一件事,被人拿刀捅了一刀,在這之前,他認為這把刀捅不進來,沒想到事與願違,刀穿過了外套、衣服以及皮膚,在他的身上開了十三公分的傷口,而在警察局做筆錄時,作者突然感覺物質竟然如此的神祕,鋼竟然這麼鋒利,但為何筆錄上的訂書針卻是可以彎折? 這些都讓作者深感興趣。

這讓我想到了,有些時候人都會遇到一件事情去觸發你想做些甚麼的慾望,當你對人生中感覺毫無興趣時,也不用為此傷感或難過,那可能只是你的機緣未至罷了。



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