肉眼可见的尺度

介观尺度含纳了原子结构、纳米结构和微观结构，是肉眼可见的临界点，手机的触控屏幕就是很好的例子。它看来平滑细致，但只要把水滴在屏幕上，水珠就会产生放大效果，让人看见它其实是由微小的像素组成的，而且有红、蓝、绿三种颜色。这些微小的液晶可以个别调控，组合成人类肉眼能见的所有颜色，而且能迅速开关，因此可以用来看电影。瓷也是介观结构改变而得到的成果，是另一个很好的例子：由不同的玻璃和结晶结构组合在一起，创造出强韧、光滑又色泽丰富的材料。

袖珍尺度由原子结构、纳米结构、微观结构和介观结构组成，是肉眼刚巧可见的大小。丝线、头发、缝针和这本书的铅字都属于袖珍尺度。当你欣赏和抚摸木理时，就是在袖珍尺度下感受这些结构的组合。这个尺度的组合让木头拥有独特的质感，坚而不硬、轻巧温暖。同样的道理，绳索、毛毯和地毯也都属于这个尺度，当然衣服也是。那些较小结构在袖珍尺度的组合，造就了这些材料的强度、弹性、味道与触感。一条棉线的外表可能跟丝或克维拉纤维难以区别，是它们在原子、纳米、微观、介观和袖珍尺度的结构上有相当差异，让其中一个足以抵挡利刃，另一个软若牛油。我们的触觉就在这个袖珍尺度上跟物质互动。

最后是人的尺度。这个尺度是之前所有结构的集大成者，我们握在手上、放进嘴里或位于我们体内的东西都属于此类。这是雕塑和艺术品的尺度，也是管送工程、烹饪、珠宝和建筑的尺度。这个尺度的材料都是我们日常所见的物品，如塑料管、油画颜料、石头、面包和螺丝等。这些材料的外表再次显得整齐划一，但我们已知道事实并非如此。不过由于这些材料的深刻内涵必须放大才能看见，因此直到20世纪，我们才发现所有物质底下的这个多尺度结构。就是这个多重结构让我们明白，为何所有金属虽然外表相似，性质却南辕北辙，为何有些塑胶柔软好拉扯，而有些坚硬如石，还有我们为何能把沙子变成摩天大楼。这是材料科学最值得骄傲的成就，因为它解释了那么多事情。

设计不同尺度的结构让我们有能力发明新材料，但21世纪真正的难题在于结合所有尺度的结构，形成人的尺度的物体。虽然智能型手机是这种整合的实例，它结合了介观尺度的触控屏幕和纳米尺度的电子元件，因此让整个物体全接上电线，有如布满神经线路般，已经不再是不可能的任务。一旦全面实现，我们的房子、建筑甚至桥梁都将可以自行发电，传送到需要的地方，同时能侦测毁损并自我修复。如果你觉得这听起来像科幻小说，别忘了生物体内的物质早就做到这一点了。