后记　材料科学之美

我在这本书中考察了物质与材料的世界，希望让各位明白我们周遭的材料虽然看起来只是五颜六色的东西，其实远非如此。这些材料都是人类需求与欲望的细致展现。为了创造这些材料，满足我们对衣装服饰和蔽身之处的需要，以及对巧克力和电影的喜好，我们被迫做出一件了不起的大事：我们掌握了这些材料复杂的内在结构。这套理解世界的方式称为“材料科学”，到现在已经有数千年了。它的重要性和“人味”不下于音乐、艺术、电影与文学，却没那么为人所知。在这本书的最后一章，我想更进一步介绍材料科学的语言，因为它指出了一个涵盖所有材料的概念，不仅包括我们之前介绍过的材料，也包括没提到的。

这个涵盖一切的概念是：就算某种材料看起来只有一种颜色，摸起来只有一种感觉，就算它外表只有一个模样，那也是幻觉。任何材料其实都是由许多不同实体组成的，而这些实体会在不同尺度上展现。就像俄罗斯套娃一样，材料的结构都是一层套着一层，几乎每一层肉眼都看不见，每一层都比外层小，并紧密贴着外面那层。这个多层结构不仅让某种材料成为某种材料，也让我们成为我们。

原子是最基础的材料结构之一，但不是唯一重要的结构。一些更大的结构也很重要，如（我只举本书提过的）位错、晶体、纤维、支架、凝胶，等等。这些结构个个就像小说里的不同角色，共同塑造了材料的形状。有时某个角色主导了小说，但只有让所有角色各归其位，才能完整解释材料的性质。例如我们之前解释过，不锈钢汤匙尝起来没有味道是因为结晶内的铬原子会和空气中的氧原子反应形成氧化铬，在汤匙表面形成保护膜。就算表面刮伤，保护膜也会迅速复原，让铁锈来不及生成。于是我们吃饭再也不会尝到餐具的味道。这个分子解释令人满意，但只说明了不锈钢“没味道”的特质。唯有考虑不锈钢的所有内在结构，才能完整了解它的全部性质。