材料和人类是相互塑造的。我们不仅生活在物质世界中，也在与物质共舞。我们塑造它们，它们反过来又塑造我们。虽然你可能并未察觉，但那些至关重要的材料相关的科学技术进步已经在无形中深刻地影响了人类社会的发展进程。
这本书展示了材料是如何被发明家塑造的，也展示了这些材料是如何塑造人类社会文化的。每一章的关键词都是一个动词：互动、连接、通信、拍摄、看见、分享、发现和思考。它们分别对应8种至关重要的材料，通过图文并茂的精彩故事，你将了解这些材料的发明如何改变了人类社会。
比如：
人类对钟表精度的追求，如何改变了现代人的睡眠方式？
电报机的发明，如何影响了海明威的写作风格乃至美国文学？
钢制铁轨的发明，如何帮助美国愈合内战的伤痕，还让圣诞节成了一个盛大节日？
而使用硅芯片的智能手机，已经成为我们的第二大脑，反过来塑造着人类。
……
这些令人着迷和鼓舞人心的故事，为我们重新思考人类社会与技术的关系提供了新的视角。为了成就更好的自己，我们需要回顾那些科学史上的经典瞬间，同时批判性地看待周围的技术和工具。

艾妮莎·拉米雷斯（Ainissa Ramirez）是一位材料科学家，也是广受欢迎的公共演说家和科学传播者。她毕业于布朗大学和斯坦福大学，曾在贝尔实验室担任研究科学家，并在耶鲁大学和麻省理工学院担任学术职位。她曾为《时代》《科学美国人》《美国科学家》《福布斯》等杂志撰稿，并定期出现在PBS的《科技新时代》节目中。

引言
第一章 互动
出售时间的女士
不连贯的睡眠
本杰明·亨茨曼的钟表
振荡的宝石
爱因斯坦和爵士音乐家
第二章 连接
林肯的葬礼与国家的连接器
贝塞麦的“火山”
真正的钢铁侠
钢铁如何改变了我们
圣诞节如何变成了受欢迎的节目
第三章 通信
一场本该避免的战争
闪电快信
总统床边的世界
电报与海明威风格
第四章 拍摄
一个关于马的问题
牧师的烦心事
曝光不足
罪恶的拍摄
第五章 看见
一个美妙的夏夜
奇才的好点子
萤火虫的警示
第六章 分享
NASA的太空金唱片
爱迪生的声波梦
西海岸男孩
第七章 发现
科学的战利品
穿过黑暗的玻璃
玻璃泡中的重大发现
第八章 思考
可塑的脑
茶壶把手和内衣钢圈
秘密任务
化学家的逆袭
塑造大脑
结语
致谢
资料来源及访谈
延伸阅读

我从4岁起就想成为一名
科学家，在我居住的新泽西
州的那个小地方，人们都觉
得我是一个与众不同的小女
孩。我小时候非常好奇，想
知道天空为什么是蓝色的，
叶子为什么会变色，而雪花
又为什么有6条边。从20世
纪70年代末到80年代，我
带着这样永无止境的好奇心
，在观看电视节目的过程中
产生了成为一名科学家的想
法。那时候，尽管我很喜欢
像《星际迷航》（包括主角
斯波克）、《无-敌女金刚
》和《无-敌金刚》这样的
节目，但让我坚定地走上科
学道路的是一档名叫3-2-1
Contact的公共电视节目。
这档节目中反复出现一个年
轻的非裔美国女孩解决问题
的情节，当我看到她动脑筋
的时候，我就仿佛看到了自
己。
在童年的我眼里，科学
充满了乐趣与惊奇。然而多
年以后，当我坐在科学课堂
上眼泪夺眶而出的时候，想
成为科学家的梦想几近破灭
。科学课一点儿也不好玩，
也不会让人感觉到神奇。事
实上，这些课不但枯燥乏味
，而且设置的初衷是淘汰学
生。化学课好似制式化的食
谱，工程课是检查蒸汽机，
数学课也让人完全没有学习
动力。我知道这些学科比所
教授的内容要精彩，于是在
图书馆里花了很多时间，并
且在老师和助教的帮助下勉
强熬过来了。幸运的是，我
发现了一个让我找回好奇心
的专业，那就是材料科学这
个冷门领域，从中我了解到
世间万物都是原子运动的结
果。
材料科学有点儿像我的
家乡新泽西州，它被夹在两
个更有名的实体之间。对新
泽西州来说，这两个实体是
纽约和费城；对材料科学来
说则是化学和物理学，而且
和新泽西州一样，材料科学
始终没能证明它本身有多么
重要。如果没有“兄弟之爱
之城”（费城）或者“大苹果
”（纽约），那么新泽西州
将是一个受人喜爱和尊敬的
地方。要是它位于西边的某
个地方，比如紧挨着艾奥瓦
州的话，新泽西州或许会有
很好的发展，因为它有自己
的历史和文化，当然它也有
自己的态度。但是，“花园
州”（新泽西州）在强势邻
居的对比之下黯然失色。材
料科学也面临着相同的窘境
。
尽管我总会碰到不被欣
赏的州和科学专业，但我很
喜欢材料科学，部分原因是
我在布朗大学读书期间，L.
本·弗罗因德教授说过的一
句话深深打动了我。“我们
之所以没有穿过地板掉下去
，我的毛线衫之所以是蓝色
的，以及灯之所以能正常运
转，都是因为原子相互作用
的方式。”他说，“如果你能
搞清楚它们是怎么做到的，
就可以改变原子相互作用的
方式，从而让它们做一些新
的事情。”此后我开始用一
种新的眼光去看待周围的一
切。铅笔之所以能留下记号
，是因为层层碳原子相对于
彼此滑动。眼镜之所以能帮
助我看清东西，是因为镜片
把光折射到我的视网膜上。
鞋子里的橡胶垫之所以能为
我的双脚带来有弹性的舒-
适感，是因为其中扭曲盘绕
的分子。原子做了这一切，
它们告诉我的东西让我理解
了整个世界。尽管我的好奇
心回来了，但我花费了本科
阶段的大部分时间才再次接
触到它。如果我被那些难懂
的基础科学课程淘汰了，很
容易就会失去这个机会。毕
业时，我发誓要竭尽所能不
让其他人因为科学而遭受这
种折磨。这本书就是我为了
兑现当时的承诺而写的。
……
这本书展现了发明家塑
造材料，以及这些材料塑造
人类文化的过程。每一章都
以一个动词作为标题，并介
绍这个词的含义形成的过程
。特别要指出的是，这本书
着重探讨了石英钟、钢轨、
铜质通信电缆、银质感光胶
片、碳质灯丝、磁性硬盘、
玻璃实验器具和硅片，如何
从根本上改变了我们互动、
连接、通信、拍摄、看见、
分享、发现和思考的方式。
这本书通过讲述鲜为人知的
发明家的故事，以及从另一
个角度来看待那些著-名的
发明家，填补了大多数技术
专著的空白。我之所以选择
关注这些空白和历史上无人
问津的问题，是因为它们对
于人类文化的形成同样具有
启发性。我之所以突出强调
这些问题，是为了让更多的
人看到它们带来的影响。我
想以讲故事的方式把科学的
神奇与乐趣带给更多的人。
我希望当你读完这本书
的时候，不仅能了解各种各
样的技术，还会产生一种紧
迫感。为了成就zui好的自
己，我们需要用批判的眼光
来看待周围的工具，这本书
的目的就是培养这种思维方
式。在这本书中，你会获得
很多的聚会谈资和一些值得
反复思考的见解。
总的来说，这本书旨在
创造人与世界、人与历史及
人与人之间的一种新的连接
。不可否认，科学与文化之
间的联系似乎是一个有些轻
率的概念，但20世纪博学多
才的社会学家麦当娜在有关
我们生活在一个物质世界的
歌曲里，唱到了这一点。她
是完全正确的，我们周围的
一切都由某种东西构成。然
而，我们不仅生活在一个物
质世界中，还在与这些物质
共舞。我们塑造了它们，它
们反过来也造就了我们。

石英钟、钢轨、铜电缆、硅芯片……
8种至关重要的材料如何塑造人类社会？一部材料科学的颂歌，描绘新材料构建的丰富世界；八个图文并茂的精彩故事，带你找到科学的乐趣与神奇。增长见识，培养兴趣，一本引人入胜的趣味科普书。

技术和发明正在改变我
们的生活，但我们很少意识
到它们如何真正地改变我们
，包括我们说话、观察和思
考的方式。在这本引人入胜
的书中，艾妮莎·拉米雷斯
探寻了这些变化以及实现它
们的人背后的故事。
——肖恩·卡罗尔，理论
物理学家，加州理工学院教
授，著有《大图景》
故事令人惊讶，启迪人
心，顺畅易读。
——卡尔·齐默，科普作
家，美国国家科学院科学传
播奖得主，著有《病毒星球
》
这本书给我们上了重要
的一课：进步的代价、发明
的本质以及多样性的重要性
。
——埃德·扬，科普作家
，《大西洋月刊》科学记者
，著有《我包罗万象》
这是一部及时的、信息
丰富的、迷人的作品，非常
令人信服。
——伊丽莎白。科尔伯特
，普利策奖得主，著有《大
灭绝时代》
铁路、电报、钟表、相
机…-一所有这些曾经推动
过一个时代的发明，都离不
开同一个关键词：材料。看
看这神奇的材料吧，它让我
们知道自己如何走到今天，
又将如何通向更远的地方。
——孙亚飞，清华大学化
学系博士生，科学松鼠会会
员

出售时间的女士
门外准时响起了有辨识度的敲门声。那是1908年秋天的一个星期一，和每个星期一一样，一位名叫露丝-贝尔维尔的女士站在伦敦一家钟表店的门口。她穿着一条带宽腰带的深色裙子，衬托出厚实面料之下的苗条身材。及踝的裙摆投下一大片阴影，完全遮住了她的鞋子。她的头发被整齐地拢在帽子下面，手臂上挎着一个朴素但超大的手提包。知道时间的她在门口迫切地等待着。当那扇门终于打开时，店主问候这位每周都会来的客人：“早上好，贝尔维尔女士。‘阿诺德’今天怎么样?”她答道：“早上好! ‘阿诺德’快了4秒。”她伸手从手提包中拿出一只怀表，把它递给钟表匠。对方用怀表核对了一下店里的主时钟，然后把它还给了露丝。至此，他们的交易就完成了。露丝·贝尔维尔从事着一项不同寻常的生意：利用那块名叫“阿诺德”的怀表出售时间。
20世纪早期，全世界的人都很难知道准确的时间。最初的日晷、水钟和后来出现的沙漏，分别利用影子运动、液面降低和沙子填充空间的过程展现了时间的推移。但要了解一天中确切的小时和分钟数，则需要进行天文观测和计算。这些信息都留存在天文台，比如英国格林尼治皇家天文台。为了获得一天中的准确时间，人们必须去像格林尼治这样专业的天文机构。
很多行业都需要知道精确的时间。正如人们预期的那样，火车站、银行和报纸都需要知道时间，但这些并不是全部。酒馆、酒吧和酒肆也需要知道时间，因为在19世纪70年代，英国颁布了严格的法律，禁止在规定的时间之外出售酒类，违者有可能失去营业执照和生计。尽管伦敦所有这些毫不相干的行业都需要天文台提供的确切时间，但从业者很少有机会到几英里之外的地方去看时间。
露丝·贝尔维尔负责为她的客户提供时间。每个星期，她都会从自己位于伦敦以西30英里的梅登黑德的小别墅出发，花3个小时的时间去一趟格林尼治皇家天文台。她会在9点钟到达那里，按铃后受到门卫的接待，并把怀表“阿诺德”交给走过来的一位值班员。当露丝一边喝茶等待一边和门卫闲聊时，值班员会将她的怀表与天文台的主时钟进行校准，然后把“阿诺德”还给她，同时出具一份写有怀表与天文台主时钟的时间差的证明。露丝带着可靠的怀表和官方文件从山上下来，走到泰晤士河边，乘渡船去她在伦敦的客户那里。
露丝·贝尔维尔向客户出售时间的那个时期，正是整个社会按照时钟生活的习惯全面形成的时期。时钟出现之前的生活则完全不同，我们可以把这种演变比作从孩童成长为大人的过程。婴儿出生后，他们有自己的时钟，也就是吃饭时间、睡眠时间和游戏时间。但随着他们的成长，他们的生活会脱离这些生物信号，因为他们要遵守学校开始上课、课间休息和放学的时间表。社会经历了一种类似的变化，从自然信号切换到时钟信号。最初，划定日出、正午和日落三个时间节点的太阳是主要的计时方式。在时钟出现之前，社会上并不存在特定时间范围内的约定。尽管时钟使得我们可以随时见面和互动，但也带来了阿道司·赫胥黎所说的“快的弊端”。在有时钟之前，我们会为某个人的到来等待很长时间。而如今在美国，一旦过了约定的时间，我们就不会额外等待超过20分钟。精确计时改变了社会，并触及生活的方方面面。在计时带来的这些变化中，有一项让我们夜不能寐——按照时钟生活的习惯已经改变了我们的睡眠方式。
不连贯的睡眠
我们祖先的睡眠方式与我们的有很大不同，他们并不是睡得时间更长或者更好，而是选择了一种我们现在不见得能接受的方式。工业革命之前，我们的祖先会在晚上的两个分开的时间段内睡觉。回顾过去，我们会发现他们在晚上大约九十点钟就睡觉了，这一觉会睡3．5个小时。他们会突然在午夜之后醒来，熬大概一个小时的夜。当他们感到疲倦时，会再次回到床上睡3．5个小时。这两个睡眠时段被称为“第一阶段睡眠”和“第二阶段睡眠”，这就是传统的睡眠方式。P3-5