本书从“材料科学”的观点出发，既介绍了黄金、铁、陶瓷、碳酸钙引人入胜的故事，又介绍了铝合金、不锈钢、半导体性能优异的秘密，还介绍橡胶、聚乙烯、高性能磁铁曲折的发明历程。
本书讲述了改变世界文明的12种新材料的故事，从“铁器时代”到“元素材料时代”，不同的材料改变了世界文明的发展进程。
从“金”“铁”等古老的材料开始，到“陶瓷”“纸”“胶原蛋白”“碳酸钙”，再到“铝”“塑料”“硅”等近现代的材料，本书介绍了12种材料被人类发现和利用过程中生动有趣的故事。这些故事，让我们重新思考人类历史与技术的关系。

佐藤健太郎，1970年日本兵库县出生。东京工业大学大学院理工学研究科硕士。曾在医药品厂工作，后任东京大学大学院理科系研究科公关助教，目前是科学作家。2010年出版《医药品危机》(新潮新书)获科学记者奖。2011年获化学通讯奖。

第一章 推动人类历史的魔力金属——黄金
黄金的光芒
点石成金的迈达斯国王
金币问世
美丽的元素三姐妹
黄金之岛——日本
炼金术时代
黄金的魅力
第二章 跨越万年岁月的材料——陶瓷
容器与人类
陶瓷的诞生
陶器为何如此坚硬？
制陶与环境破坏
瓷釉的问世
白瓷的问世
白瓷渡海
欧洲瓷器简史
从日用陶瓷到新型陶瓷
第三章 来自动物的无上杰作——胶原蛋白
人类为何痴迷于旅行呢？
动物皮毛拯救了人类
胶原蛋白的秘密
化身武器的胶原蛋白
弓矢时代
今天的胶原蛋白
第四章 文明的催化剂——铁
材料之王
重物质的归宿——铁
钢与森林滥伐
“不生锈的铁”问世
铁即文明
第五章 文化传承的记录媒介之王——纸
从房屋到纸张
造纸术的改进者
纤维素为何如此强韧？
洛阳纸贵
造纸术东渡
造纸术西传
古腾堡印刷术的问世
记录媒介之王
第六章 千变万化的材料之星——碳酸钙
变换自如的大明星
孪生行星的分水岭
石灰与土壤改良
铸就帝国的材料
海洋生物与碳酸钙
克娄巴特拉七世的珍珠
哥伦布的珍珠
珍珠泡沫与价格崩溃
“海底热带雨林”的危机
第七章 编织帝国繁华的材料——绢（丝蛋白）
“蚕宝宝”
绢的起源
绢丝的奥秘
丝绸之路
丝绸帝国
新型蚕丝的时代
第八章 缩小世界的物质——橡胶
重于生命的感动
催生球类运动的时代
分泌橡胶的植物
橡胶弹性的秘密
橡胶远渡重洋
硫化橡胶的诞生
联结分子的桥梁
橡胶引发的交通革命
第九章 加速技术创新的材料——磁铁
磁铁的本质
发现“慈石”
指南车与罗盘仪
东方世界的大航海时代
困扰哥伦布的“磁偏角”
不朽的名著——《磁石论》
生命的保卫者——地球磁场
近代电磁学的诞生
磁铁在记录媒介中的应用
寻求更强劲的磁性材料
第十章 创造奇迹的“轻金属”——铝
兼顾防御与机动性
铝是怎样被发现的？
痴迷铝的皇帝
关于铝的科学知识
青年科学家们创造的奇迹
翱翔于天空的合金
新材料引发的革命
第十一章 变换自如的万能材料——塑料
席卷全球的材料
塑料的强大之处
扼杀塑料于摇篮中的皇帝
塑料是巨型分子
诞生于意外好运的塑料
天才的悲剧
“塑料之王”——聚乙烯的问世
塑料的未来
第十二章 无机材料之王——硅
开启计算机文明
古希腊的计算机
人类的计算机器梦想
处于命运歧途的元素兄弟
硅元素的历史
半导体的秘密
跨入锗时代
硅谷奇迹
第十三章 人工智能主导下的“材料学”研发竞争的发展趋势
未来的材料
“隐身斗篷”能实现吗？
围绕电池材料的白热化竞争
人工智能主导下的新材料开发
材料蕴藏着无限的可能性
结语

“新材料”改变世界文明
进程
材料蕴藏的力量
人类建立文明社会至今
已有数千年之久，历经大
大小小无数次历史的转折
点之后，我们才一步步走
到了今天。也许是某位天
才人物发明了新物品或悟
到了新思想，也许是与远
方的国家进行商贸往来，
或者与别国开战，结果就
催生了这些历史的转折点
。从王朝、思想、学术、
宗教、政体到每日互相问
候的用语、日常食品等，
可以说在人类社会中根本
不存在一成不变的事物。
即使在极度打压对外交
流及创新行为的江户时代
的日本，社会内部也发生
过数不清的变革，其中包
括实现农业技术革新、普
及货币经济，在文学与绘
画等方面也收获了极具特
色的艺术成果。从这个角
度来看，确实可以说“变革”
本身才是人类社会的本质
。
这种天翻地覆的变革并
非遵循一条循序渐进的轨
迹，而是以发散式的形态
贯穿于历史之中。众多具
有革命性的转折点往往发
生于转瞬之间，如同对弈
中的妙招般将旧有的局面
瞬间 改变。
就拿生活中的音像产品
为例，第二次世界大战之
后，黑胶唱片长期以来一
直担任推广、普及音乐的
主力。不过，在1982 年激
光唱片（CD）问世后，黑
胶唱片在极短的时间内就
彻底退出了历史舞台。此
后，激光唱片由于网络数
据下载技术及视频门户网
站的发展也被时代淘汰了
。1998年，单曲及合集的
白金唱片（即销量超过百
万张）就有将近40部，可
仅仅过了20多年，“白金唱
片”就成了历史名词，当时
又有谁能预测到这样巨大
的变化呢？
总的来说，预测未来变
化的方向难于登天，而试
图激发符合自身需求的变
化更是难上加难。在当代
的日本，大家都希望改变
现状，也都明白变革是唯
一的选择，可惜各种利害
关系的纠缠成了阻碍变革
的绊脚石。所有党派的政
治家都在高呼改革，企业
也为了开拓创新之路投入
大量研究经费，可惜所获
得的成果却不如人意。
那么，引发社会变革到
底需要哪些必要因素呢？
当然，单一因素很难推动
变革，唯有多种因素汇集
才能推动世界变革。在本
书中，笔者将目光聚焦于
材料蕴藏的力量。这是因
为历史上绝大多数重大转
折的根源，最终总会落实
到纸、铁、塑料等优秀材
料所蕴藏的力量上。
能证明这一观点最有力
的证据就是石器时代、青
铜时代、铁器时代之类的
历史名词。青铜武器击败
木石武器易如反掌， 能深
耕土地的铁制工具为农业
增产发挥了重大作用，并
促进了人类种群的繁衍壮
大。每当一种新材料登上
历史的舞台，就会为人类
文明迈上新台阶打下坚实
的基础。也正是由于这个
原因，历史学家才会以材
料的名称划分人类的历史
时代。从另一方面来说，
采取这样的划分方式，关
键在于石器与青铜器能经
得起千年时光的侵蚀而保
留至今，而人类利用木材
与布料的起始时代至今依
然没有定论。
文明发展的速率控制步
骤
本书之所以聚焦于引发
历史变革的诸多因素中的
材料，是因为在笔者看来
，材料是制约历史变革的
速率控制步骤。速率控制
步骤是化学术语，指的是
在A物质转化为B物质、B
物质转化成C物质、C物质
转化为D物质等一连串的化
学反应中，反应速率最迟
缓的步骤。这个步骤的化
学反应速率决定了整体的
反应速率，因而被命名为
速率控制步骤。举个例子
，假设一辆汽车行驶100千
米的路程，其中有10千米
路况极差的路段需要行驶2
小时，那么这辆汽车在其
他路段的行驶速度无论是
90千米/小时还是110千米/
小时，对整体行驶时间来
说，影响并不大。路况极
差的10千米对整体行驶时
间具有决定性的影响。这
就是速率控制步骤的概念
。
正如前文所述，促使人
类文明进入一个新阶段需
要多种因素相结合，其中
包括拥有罕见才华的智者
，社会价值观革命， 政治
环境、经济形势或者是自
然环境等方面的剧烈变化
等，只有具备了这些必要
条件才会引发人类社会变
革，其中新材料问世比其
他因素更加罕见。笔者在
此提出这样一个观点：符
合时代需求的新材料的问
世，是引发世界大变革的
决定因素之一， 新材料的
研发阶段也就是人类社会
发展的速率控制步骤。
以前文提到的唱片为例
，最初的唱片是以紫胶虫
吸取树木汁液后的分泌物
——虫胶的固化物为原料
。进入20世纪50年代，以
聚氯乙烯为材料的唱片问
世，立即催生了巨大的音
乐市场。与易碎、易磨损
的虫胶相比，轻便、结实
的聚氯乙烯可以长期保存
， 而且容易进行大批量生
产。假如没有聚氯乙烯这
种令人惊异的材料，音乐
很难像今天这样走进千家
万户。
在20世纪50年代之后，
与此前的时代完全不同的
是，全球音乐界突然涌现
出众多明星。莫非此前时
代的人们缺乏音乐细胞吗
？答案当然是否定的，原
因在于即使此前的时代存
在过不亚于“猫王”和“披头
士”的音乐天才，但是人类
还未拥有将这些音乐天才
的歌声以便宜、高音质的
方式传播给社会大众的材
料。
当然，音乐之所以能传
播到世界的每个角落，电
视机的普及肯定发挥了重

融科学、历史和趣味性为一体，介绍材料和化学的故事；
黄金、铁、陶瓷、碳酸钙、铝合金、不锈钢、半导体……换个角度看待身边的物质世界；
从磁铁和生命起源的关系到造纸术推动宗教改革，从“隐身斗篷”到聚氯乙烯推动音乐产业变革，解读12段改变历史的科学传奇。
了解构成我们日常生活的基础物质——材料的历史，是一件非常有趣的事情！

黄金的光芒
对于世界文明进程影响最大的材料非黄金莫属！没有其他任何一种物质能像黄金一样勾起全人类的欲望，让所有人为它心动不已。
笔者曾经去日本东京国立博物馆参观过以黄金为主题的展览。当时盛况空前，参观者的队伍如同长蛇般不见首尾，笔者差点就想放弃参观了。我相信，其他任何物质都没有黄金这样巨大的魅力，令人类痴迷不已。虽然今天的我们能通过电视、网络看到世界各地的奇珍异宝，但是依旧会为黄金的光芒所倾倒，可想而知黄金对古人的吸引力是何等强大。
与需要发达的冶炼技术才能制备的铜、铁不同，在自然界即可寻获纯度较高的黄金。由于黄金具有常见物质所没有的炫目光泽，古人能够比较容易地找到黄金。我想，正是这些特征，才使黄金成了全球各民族最先接触的金属。
黄金具有美丽的光泽，无论在何等恶劣的环境下都不会生锈、变质。图坦卡蒙的黄金面具历经3200年的岁月依旧光芒耀眼，仿佛是昨天才完工似的。黄金真不愧是君王向百姓彰显权威的不二之选。
由于黄金永不变质，且受到众人的追捧，所以它可以无限次回收再利用，并流传千古。今天我们手中的金币，或许曾经在古罗马的闹市中流经无数人之手，或许曾经是凡尔赛宫主人身上的饰物。因此可以说，人类历史的坎坷沧桑尽数凝聚于黄金之中。
点石成金的迈达斯国王
最能体现人类对黄金极端渴望之情的例子是希腊神话中的迈达斯国王，相传由于他盛情招待酒神狄俄尼索斯，酒神答应满足他的一个愿望作为回报。迈达斯提出的愿望是拥有把所有摸过的物体变成黄金的能力。
迈达斯的兴奋之情没能维持多久，他很快就发现，凡是自己的手接触过的东西，包括食物和水都变成了黄金，到最后连他的女儿也变成了黄金雕像。此刻，迈达斯对自己的贪欲感到无尽的悔意，向酒神忏悔谢罪。酒神谕示他在帕克托洛斯河清洗身体，这才将一切事物恢复原状。
历史上确实有位迈达斯国王，在公元前8世纪，他所辖的王国位于佛里吉亚（今天的土耳其中西部）。事实上，这个王国由于帕克托洛斯河出产的金沙而富饶无比，因此有很多关于迈达斯国王的神话。可以说，这个神话故事将黄金这种物质的本质体现得淋漓尽致，虽然许多人为了黄金可以抛弃一切，但是归根结底，除了成为富贵者的饰品，或者用于交换其他物品之外，那时的黄金没有其他任何用处。
在实际生活中，黄金的特点决定了它不具备实用性。黄金的密度高达19.3克/立方厘米，大约是铁的2.5倍，却柔软易变形，所以黄金不适合用于制作武器或工具。在铸造金币或制作饰品时，为了弥补黄金硬度不足的缺陷，必须使用银或铜，制造出银或铜含量为10％左右的合金。一直到了近代，人类才根据黄金的特性，将黄金作为牙科填充材料及电子设备材料等。
金币问世
黄金在流通领域中也有重要用途——制作金币。关于金币的出现时间和地点，历史学家公认的观点是，公元前7世纪在小亚细亚西部的吕底亚王国最早使用金币，而铸造金币的原材料则是取自帕克托洛斯河的金沙。由此我们可以推测，也许多亏了迈达斯才产生了金币。
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