迷人的液体(彩图版)

副标题：33种神奇又危险的流动物质和它们背后的科学故事;彩图版

作者:(英)马克·米奥多尼克
译者:孙亚飞

ISBN：9787557670733

单价：68.0

出版年月：2019-09-01 00:00:00.0

出版社：天津科学技术出版社

币制：CNY

图书分类：科学技术

分类号： O351-49

语种：CHI

页数：223

装帧：平装

开本：16开

读者对象：本书适用于大众读者

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评分：3.5

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序言
01 易燃易爆的航空煤油、橄榄油、柴油、硝化甘油
02 令人迷醉的葡萄酒、香水
03 无坚不摧的波浪、液态核燃料
04 黏结万物的树胶、动物明胶、橡胶、强力胶
05 如梦如幻的液晶
06 人体分泌的唾液、汗液、眼泪
07 提神醒脑的茶、咖啡
08 清洁杀菌的肥皂、洗衣液、洗发水、洗手液
09 对抗高温的氟氯烃、全氟化合物、丁烷
10 永不褪色的墨水、油墨
11 呼云唤雨的积雨云、雾
12 流动却坚实的地幔、冰川、熔岩
13 可持续性的焦油
后记
延伸阅读
致谢
图片版权

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导语

畅销全球科普书《迷人的材料》姊妹篇，获2018英国英国皇家学会科学图书奖，《金融时报》2018年年度图书奖，比尔·盖茨强烈推荐，《星期日泰晤士报》《卫报》推荐！伦敦大学学院材料科学教授、畅销科普书作家马克?米奥多尼克再次用有趣的故事和“英式幽默”展示液体的魅力。一趟跨越大西洋的航班，因这些迷人又危险的液体而变得引人入胜、惊喜不断。

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内容简介

这是一本介绍液体及其特性的材料学科普书。作者马克·米奥多尼克用专业的材料学知识为我们解读了日常生活里各种各样的液体。在一次飞机旅行中，他看到了从水、胶水到咖啡、葡萄酒、液晶显示屏和洗手液等各种物质的碰撞。从革命性的钢笔和航空煤油，到自我修复道路和计算机的前沿研究，米奥多尼克运用他幽默风趣的科学叙事，揭示了为什么液体能在树里向上流，为什么油是有黏性的，为什么海浪能翻涌那么远，以及如何泡出一杯完美的茶，等等。

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作者简介

马克·米奥多尼克，伦敦大学学院材料科学教授，英国皇家工程学会会士，入选《泰晤士报》「英国百大影响力科学家」。他乐于为大众讲解材料科学，且广受欢迎，曾担任多部纪录片的主持人，包括英国国家广播公司第二台（BBC2）制作的《发明的天才》。2010年，他获邀在科普界最负盛名的英国皇家科学院圣诞讲座进行演讲。他也是伦敦大学学院制成研究中心主任，这个中心有一座材料馆，收藏了地球上最神奇的一些物质，并和多所博物馆共同推出互动节目，合作伙伴包括泰特现代美术馆（Tate Modern），黑沃德画廊（Hayward Gallery）和威康收藏馆（Wellcome Collection）等。

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前言

我曾在机场安检处有过一次遭遇，花生酱、蜂蜜、香蒜酱、牙膏，一股脑儿都被没收了，最让我心疼的是，还有一瓶单一麦芽威士忌。在当时的处境下，我无可奈何，只能说着“我要见你们领导”或是“花生酱不算液体”之类的话，尽管我心里明白，它就是液体。因为花生酱可以流动，呈现出外包装的形状，这是液体的特性，所以花生酱是一种液体。然而，这件事还是让我愤愤不平。因为即便是在充满“智能”技术的机场安检处，工作人员也依然不能区分液体面包酱和液体炸药。从2006年起，机场不允许乘客携带超过100毫升的液体通过安检，但我们的检测技术在那之后并没有取得明显进步。由于X射线检测仪可以透视你的行李箱，因此被用于提醒安检人员注意那些形状可疑的物体，比如，从吹风机中识别手枪，或是从钢笔中发现刀具。可是液体没有固定的形状，检测仪只能辨识各类液体包装物的形状。机场扫描技术可以检测出液体的黏度以及一系列试剂的化学元素，但也遇到了一些麻烦。比如，易爆品硝化甘油的分子构成和花生酱的分子很相似，它们都含有碳、氢、氮、氧等元素，尽管前者是一种液体炸药，后者只是一种美食。毒素、毒药、漂白剂和病原体的种类多得吓人，要想从更多“ 无辜”的液体中迅速而又准确地分辨出它们，简直比登天还难。不仅如此，我还从很多安检员（包括他们的领导）那里听来了一个观点：不管是我的花生酱，还是那些我似乎常会忘记从行李箱中取出来的液体物品，从某种意义上说都是隐患。他们总是说服我去相信这个很勉强的说法。对于性能稳定的固态物体来说，液态就是它的“第二自我”。固体材料是我们人类忠实的伙伴，衣物、鞋子、手机、汽车以及机场都拥有固定的形态。可液体不过是流体罢了，它们可以呈现出任何形状，除非被装在容器中。当它们没有被盛放的时候，总是四处漫开、渗透、侵蚀、滴落，摆脱我们的控制。当你将一块固体物放好后，它就待在那里不动了，除非有人强行把它搬走。一般情况下，它可以胜任很多有价值的工作，比如，支撑一座大楼，或者为一整个社区提供电力。然而，液体可谓是无法无天，破坏物品时得心应手。举个例子吧，在浴室，水流总是容易漏入缝隙，蓄积在地板下面干坏事，腐蚀并破坏木质的地板托梁，要想阻止这一切，就要打一场持久战了。在光滑的瓷砖地面上，积水成了让人滑倒的“绝佳”隐患，无数人因此受伤。当水在浴室的角落蓄积时，角落又成了藏污纳垢之所，黑漆漆、黏糊糊的真菌和细菌生长出来，随时都有可能侵入我们的身体并致病。然而，撇开所有这些威胁不提，我们还是很钟爱这玩意儿的。我们喜欢在水中泡澡，或是在水下冲凉，让全身都湿透。更何况，一间浴室里如果没有各式各样瓶装的沐浴露、洗发露、护发素、洗面奶以及管装的牙膏，它又怎么称得上是完整的呢？因为这些神奇的液体，我们感到快乐，却又对它们充满担忧：它们对我们有害吗？它们是否致癌？它们会破坏环境吗？因为液体，欢欣与猜忌交织在一起。它们天生就是两面派，既不是气体也不是固体，而是居于两者之间，是一类令人难以捉摸的神秘物质。水银，数千年来人类为之欣喜不已，却也深受它的毒害。当我还是个孩子的时候，经常把玩液态的水银，围着桌面轻轻弹打水银球，着迷于它的与众不同，直到我知道了它有毒。不过，在很多古老的文明中，人们都认为水银可以益寿延年、愈合骨折，维持身体的健康状态。如今，我们己不清楚为何它会被赋予这些特性，也许是源于它的特殊性：唯一一种在室温条件下保持液态的纯金属。中国的第一位皇帝秦始皇，为了长生不老而服用含有汞元素的丹药，可他在49岁就驾崩了，或许是因为中毒。古希腊人将水银制成软膏来使用，而炼金术士们相信，水银与硫黄的组合是形成所有金属的基础，当水银和硫黄之间的配比达到完美平衡时，便可以得到黄金。迷信由此产生了，人们认为，不同的金属只要以恰当的配比混合就能制出黄金。尽管我们现在知道，这完全是天方夜谭，但是黄金可以在水银中溶解是千真万确的。如果这种液体在“吸收”了黄金后再被加热，便会挥发，留下固态的金块。对于很多古代人来说，这个过程就像变魔术。水银并不是唯一一种能吞噬其他物质并纳入其中的液体。将食盐加入水中，食盐会很快消失。但食盐肯定还存在于某处，可究竟在哪儿呢？但若是把水换成油，食盐就会纹丝不动，这是为什么呢？液态的水银可以吸收固态的黄金，但它对水十分排斥，这又是为什么呢？水可以吸收包括氧气在内的一些气体，如果不是这样，我们就将生活在一个完全不同的世界中。正因为氧气会在水中溶解，鱼类才能在水中呼吸。虽说水不能携带足够的氧气来供人类呼吸，一些其他的液体却可以。比如，全氟碳液体（全氟化合物）是一种化学反应性与导电性都极低的物质。如果你将手机丢入盛有全氟化合物液体的烧杯中，这种液体的惰性会让手机正常运转。全氟化合物液体也可

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后记

正如我希望的那样，这一次从伦敦到旧金山的旅程告诉我们，通过认识与利用各种液体，如煤油、咖啡、环氧树脂和液晶，我们可以身心愉悦地乘坐一趟航班。有许多液体我没有提到，但我本来也没有打算面面俱到。相反，我试着展示我们与液体之间的关系。几千年来，我们一直都想要控制这种物质状态，它迷人又邪恶，清新又黏滑，创造生命又具有爆炸性，美味又有毒。到目前为止，我们在很大程度上利用了液体的力量，同时保护自身免遭它的伤害（尽管还有海啸和海平面上升）。不过，日子还长，我想我们的未来将会像过去一样充满着液体，但我们与液体的联系还会继续加深。以医学为例。大多数医学测试都需要血液或唾液样本，医生用它们来诊断疾病或监测病人的健康状况。这些测试基本都要在实验室里进行，既费时又费钱。病人还需要寻求医生或医院的帮助，但这不一定都能实现，尤其是在医疗资源稀缺的国家。但是一种被称为“芯片实验室”的新技术很可能会改变这一切，在未来开创家中诊断的先河，不仅具有即时性，还十分廉价。 “芯片实验室”技术可以让你从自己的体液中提取样本，并将其送入一台小型仪器中，化验其中的生化成分。这些芯片处理液体的方式和硅微芯片处理数字信息的方式大致相同。你的血液或其他体液，都被注入一系列微型内管中，这些内管可以将液滴朝不同的方向送往不同的分析元件中。现在谈论这些芯片还有些为时过早，但也要做好准备，未来几年会听到越来越多的相关消息。它们可能会诊断出各种疾病，包括心脏病、细菌感染、早期癌症等，或许将引领一场医学革命，就像我们在IT行业看到的那样。只不过，这一次的革命将是液态的。为了使“芯片实验室”技术发挥作用，需要建立一个能够移动并操控小液滴的机制。生物有机体当然是这方面的行家。大雨滂沱的时候，如果你去花园，会看到树叶正在高效地排水，雨水会反弹。还有荷叶，人们早就知道它们具有超疏水性，但是一直找不到原因。直到最近，人们才在电子显微镜下发现它们的表面有点奇怪。正如所猜测的那样，它们被一种防水的蜡制材料覆盖着，但令人惊讶的是，这种材料以数十亿个极其微小的凸起形式排列在荷叶的表面。当一滴水落在蜡质叶面上时，两者的接触面积会减小，因为表面张力很大。荷叶上的凸起大大增强了接触面的蜡制特性，水滴便不能稳定地停留在凸起的顶端。在这种状态下，水滴开始移动，并很快从叶子上滑下去，一路裹挟细小的灰尘，像小型吸尘器似的把它们吸走。这便是荷叶保持光泽感与清洁的原因。控制材料表面使其具有超疏水性，这可能会在未来几年里成为一门大生意。由此，我们不仅能引导液滴流入“ 芯片实验室”技术的内部元件，还能做很多其他的事情。例如，我们可以不让水沾在窗户上，窗户就能与荷叶一样干净；我们还可以开发防水布料，收集落在上面的水，再将其输送到收集袋中，以便日后饮用。该设计的灵感来自澳洲魔蜥，它们收集落在皮肤上的雨水，．通过毛管流将水引入体内，为自己补充水分。这种集水的技术，对于无法持续获得洁净水资源的数十亿人来说，具有很大帮助，特别是如果能够掌握廉价的水过滤技术。一种可能的新材料叫作氧化石墨烯。它是一个由碳原子和氧原子构成的二维层状材料。它能以膜的形式，作为一层屏障阻挡绝大多数化学物质，但很容易让水分子通过。所以，它很像分子筛，有可能成为一种非常有效又廉价的过滤器，甚至可以将海水变为饮用水。正如我们所知，水是生命之源。人们普遍认为，液态水的存在，让地球上的生命得以从非常基本的化学结构演化为构成人类的复杂细胞。但这仍是一个假设，我们不确定这是如何发生的。全世界的化学家们还在做实验，试图重新制造出地球40亿年前刚刚演化出生命时的化学条件，并以此解决上述问题。在这一点上，生命最有可能源自深海海底。在那里，热火山口产生了一种复杂的化学汤，其中含有很多在我们细胞中发现的物质。随着21世纪的科技发展，探索这些领域及深海，都将成为重要的前沿研究。说起来也真是奇怪，我们对海底的了解还没有对月球表面了解得多。如果海洋深处是我们探索的下一个物理边界，我会说，我们在计算学上还有两个边界，而且都取决于液体。细胞和计算机都会计算信息，但是所用的方式完全不同。细胞通过化学反应对DNA储存的信息进行计算，从而发挥功能并繁殖。硅基计算机则是读取包含了数十亿固态晶体管的芯片，这些晶体管能够处理计算机程序转录而来的输入电子信号。这些信号通过数字计算机中一系列1和0的二进制语言进行通信。晶体管将逻辑应用于1和0的数字流，并以1 和0的形式进行再次计算，将它们传递到计算机芯片的另一部分。这一切看起来都很基础，但是通过每秒数十亿次的简单计算，就可以完成非常复杂的计算，由此可以击败国际象棋大师，也可以计算出火箭到月球的轨道。当细胞进行计算

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