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迷人的液體（彩圖版）：33種神奇又危險的流動物質和它們背後的科學故事

為了解決透明桌墊 不平的問題，作者（英）馬克·米奧多尼克 這樣論述：

這是一本介紹液體及其特性的材料學科普書。作者馬克•米奧多尼克用專業的材料學知識為我們解讀了日常生活裡各種各樣的液體。在一次飛機旅行中，他看到了 從水、膠水到咖啡、葡萄酒、液晶顯示幕和洗手液等各種物質的碰撞。   從革命性的鋼筆和航空煤油，到自我修復道路和電腦的前沿研究，米奧多尼克運用他幽默風 趣的科學敘事，揭示了為什麼液體能在樹裡向上流，為什麼油是有黏性的，為什麼海浪能翻湧那麼遠，以及如何泡出一杯完美的茶，等等。 馬克•米奧多尼克， 倫敦大學學院材料科學教授，英國皇家工程學會會士，“英國百大影響力科學家”。他樂於為大眾講解材料科學知識，曾擔多部紀錄片主持人，包括英國廣播公司

（BBC）第二台製作的《發明的天才》。他還是倫敦大學學院製成研究中心主任。已出版暢銷書《迷人的材料》。   1. 易燃易爆的航空煤油、橄欖油、柴油、硝化甘油 2. 令人迷醉的葡萄酒、香水 3. 無堅不摧的波浪、液態核燃料 4. 黏結萬物的樹膠、動物明膠、橡膠、強力膠 5. 如夢如幻的液晶 6. 人體分泌的唾液、汗液、眼淚 7. 提神醒腦的茶、咖啡 8. 清潔殺菌的肥皂、洗衣液、洗髮水、洗手液 9. 對抗高溫的氟氯烴、全氟化合物 、丁烷 10. 永不褪色的墨水、油墨 11. 呼雲喚雨的積雨雲、霧 12. 緩慢流動的地幔、冰川、熔岩 13. 可持續性的焦

油 我曾在機場安檢處有過一次遭遇，花生醬、蜂蜜、香蒜醬、牙膏，一股腦都被沒收了，最讓我心疼的是，還有一瓶單一麥芽威士卡。在當時的處境下，我無可奈何，只能說著“我要見你們領導”或是“花生醬不算液體”之類的話，儘管我心裡明白，它就是液體。花生醬可以流動，呈現出外包裝的形狀，這是液體的特性，所以花生醬是一種液體。然而，這件事還是讓我憤憤不平。因為即便是在充斥著“智能”技術的機場安檢處，工作人員也依舊不能區分液體麵包醬和液體炸藥。 從2006年起，機場不允許乘客攜帶超過100毫升的液體通過安檢，但我們的檢測技術在那之後並沒有取得明顯進步。X射線檢測儀可以透視你的行李箱，因此被用於

提醒安檢人員注意那些形狀可疑的物體，比如，從吹風機中識別手槍，或是從鋼筆中發現刀具。可是液體沒有固定的形狀，檢測儀只能辨識各類液體包裝物的形狀。 機場掃描技術可以檢測出液體的黏度以及一系列試劑的化學元素，但也遇到了一些麻煩。比如，易爆品硝化甘油的分子構成和花生醬的很相似，它們都含有碳、氫、氮、氧等元素，儘管前者是一種液體炸藥，後者只是一種美食。毒素、毒藥、漂白劑和病原體的種類多得嚇人，要想從更多“無辜”的液體中迅速而又準確地分辨出它們來，簡直比登天還難。不僅如此，我還從很多安檢員（包括他們的領導）那裡聽來了一個觀點：不管是我的花生醬，還是那些我似乎常會忘記從行李箱中取出來的液體物品，從某種意

義上說都是隱患。他們總是說服我去相信這個很勉強的說法。 對於性能穩定的固態物體來說，液態就是它的“第二自我”。固體材料是我們人類忠實的夥伴，衣物、鞋子、手機、汽車以及機場都擁有著固定的形態。可液體不過是流體罷了，它們可以呈現出任何形狀，除非被裝在容器中。當它們沒有被盛放的時候，總是四處漫開、滲透、侵蝕、滴落，擺脫我們的控制。當你將一塊固體物放好後，它就待在那裡不動了，除非有人強行把它搬走。一般情況下，它可以勝任很多有價值的工作，比如，支撐一座大樓，或者為一整個社區提供電力。   然而，液體可謂是無法無天，破壞物品時得心應手。舉個例子吧，在浴室，水流總是容易漏入縫隙，蓄積在地板下面幹壞事，腐蝕

並破壞木質的地板托梁，要想阻止這一切，就要打一場持久戰了。在光滑的瓷磚地面上，積水成了讓人滑倒的“絕佳”隱患，無數人因此受傷。當水在浴室的角落蓄積時，又成了藏汙納垢之所，黑漆漆、黏乎乎的真菌和細菌生長出來，隨時都有可能侵入我們身體並致病。   然而，撇開所有這些威脅不提，我們還是很鍾愛這玩意兒的。我們喜歡在水中泡澡，或是在水下沖涼，讓全身都濕透。更何況，一間浴室裡如果沒有各式各樣瓶裝的沐浴露、洗髮露、護髮素、洗面乳以及管裝的牙膏，它又怎麼稱得上是完整的呢？因為這些神奇的液體，我們感到快樂，卻又對它們充滿擔憂：它們對我們有害嗎？它們是否致癌？它們會破壞環境嗎？因為液體，歡欣與猜忌交織在了一起。它

們天生就是兩面派，既不是氣體也不是固體，而是居於兩者之間，是一類令人難以捉摸的神秘物質。 水銀，數千年來人類為之欣喜不已，卻也深受它的毒害。當我還是個孩子的時候，經常把玩液態的水銀，圍著桌面輕輕彈打水銀球，著迷於它的與眾不同，直到我知道了它有毒。不過，在很多古老的文明中，人們都認為水銀可以益壽延年、癒合骨折，維持身體的健康狀態。如今，我們已不清楚為何它會被賦予這些特性，也許是源於它的特殊性：唯一一種在室溫條件下保持液態的純金屬。中國的第一位皇帝秦始皇，為了長生不老而服用含有汞元素的丹藥，可他在49歲就駕崩了，或許是因為中毒。古希臘人將水銀製成軟膏來使用，而煉金術士們相信，水銀與硫黃的組合是形

成所有金屬的基礎，當水銀和硫黃之間的配比達到完美平衡時，便可以得到黃金。迷信由此產生了，人們以為，不同的金屬只要以恰當的配比混合就能制出黃金。儘管我們現在知道，這完全是天方夜譚，但是黃金可以在水銀中溶解是千真萬確的。如果在這種液體“吸收”了黃金後再將其加熱，它便會揮發，留下固態的金塊。對於很多古代人來說，這個過程就像變魔術。 水銀並不是唯一一種能吞噬其他物質並納入其中的液體。將食鹽加入水中，食鹽會很快消失。但食鹽肯定還存在於某處，可究竟是在哪兒呢？但若是把水換成油，食鹽就會紋絲不動，這是為什麼呢？液態的水銀可以吸收固態的黃金，但它對水十分排斥，這又是為什麼呢？水可以吸收包括氧氣在內的一些氣體

，如果不是這樣，我們就將生活在一個完全不同的世界上。正因為氧氣會在水中溶解，魚類才能在水中呼吸。雖說水不能攜帶足夠的氧氣來供人類呼吸，一些其他的液體卻可以。比如，全氟碳液體（全氟化合物），這是一種化學反應性與導電性都極低的物質。如果你將手機丟入盛有全氟化合物液體的燒杯中，這種液體的惰性會讓手機正常運轉。全氟化合物液體也可以吸收氧氣，濃度高到足以供人類呼吸。呼吸液體由此代替了呼吸空氣。這種可供呼吸的液體具有很多可能性用途，最重要的是用於治療患有呼吸窘迫綜合征的早產嬰兒。 當然，液態水具有維持生命的終極特徵。這是因為它不僅可以溶解氧氣，還含有很多其他的化學物質，包括一些碳基分子，因此能為生命的出

現、新生物的誕生提供必要的水環境。或者，至少在理論上說是這樣。所以，科學家們在其他行星上探測生命時，會先去尋找液態水。不過，宇宙中的液態水十分罕見，木星的衛星木衛二的冰蓋下倒是有可能存在液態水海洋。此外，土星的衛星土衛二上也可能存在液態水。但不管怎麼說，地球是太陽系中唯一一顆在表面上就存在大量液態水並且可直接使用的天體。 一系列特殊的環境條件，使地球表面的氣溫與氣壓有可能維持液態水存在。特別是，如果沒有地球中心那由熔融金屬形成的液態地核，便不會形成讓我們免遭太陽風襲擊的磁場，地表的水很可能早在數十億年前就消散殆盡了。總而言之，在我們的地球上，液體產生了液體，又孕育出了生命。 然而，液體也具

有破壞性。泡沫之所以觸感柔軟，是因為它很容易被壓縮。如果你跳上一條泡沫墊，會感到它在你的腳下收縮。液體不僅不會這樣，還會流動——一個分子移動到另一個分子所釋放的空穴中。你可以在河流中看到此景，或是當你打開水龍頭的時候、當你用小匙攪動咖啡的時候。當你從跳板上跳下，身體栽入水中時，水就會從你的身邊向外流開。然而，水的流動需要時間，如果你沖進去的速度比水流的速度還快，它便會對你施加反向的推力。當你以腹部入水的姿勢跳進泳池時，皮膚上的刺痛感便是源於這股推力。因此，從很高的位置落水與落在水泥地面上沒什麼兩樣。水的不可壓縮性也解釋了為什麼浪濤具有致命的威力，以及它為什麼能在海嘯中摧毀建築物和城市，像卷起一

根浮木般卷起一輛汽車。2004年，印度洋發生地震並引發一系列海嘯，造成周邊14個國家23萬人遇難，在有記錄以來的最嚴重自然災害榜上位居第八位。 液體還有個危險的特徵：爆炸性。在牛津大學攻讀博士學位的時候，我需要準備一些小樣品用來測試電子顯微鏡，其中的步驟包括將一種叫作“電解拋光液”的液體冷凍至-20℃，而這種液體是乙二醇單丁醚、乙酸和高氯酸的混合物。實驗室裡的學長安迪•戈弗雷為我演示了操作方法，我覺得自己已經掌握了。然而，幾個月後，安迪注意到我在進行電解拋光的時候，經常會任由溶液的溫度上升。有一天，他從我身後瞥見這一幕，大吃一驚：“我可不會這麼做！”我問他原因，他指了指關於危險化學品的實驗室

操作守則： 高氯酸是一種腐蝕性強酸，對人體組織有破壞性，如果吸入、吞入高氯酸，或是將其濺到皮膚、眼睛等處，都會有損健康。一旦加熱到室溫，或是在濃度達到72%以上（任何溫度）時使用，高氯酸都會變成一種強氧化性酸。有機物如果與高氯酸混合或接觸，特別容易受其影響而自燃。在通風系統的管道中，高氯酸蒸汽有可能形成對衝擊力敏感的高氯酸鹽。 換句話說，它可以爆炸。 在調查過實驗室後，我發現了很多相似的無色透明液體，大多數都無法和其他物質區分開來。比如，我們使用了氫氟酸，這玩意兒不僅是一種能鑽透水泥、金屬與鮮肉的酸，還是一種會干擾神經系統功能的接觸性毒劑。這是一個潛在的風險，當這種酸腐蝕你身體的時候，你

卻察覺不到。意外地暴露於氫氟酸環境中，很容易被人忽視，它卻能透過你的皮膚一直向體內滲入。 還有乙醇（也就是酒精），它也被列入了有毒物質的名單中。或許只是高劑量使用乙醇時才有毒，但被它殺死的人遠遠多於被氫氟酸殺死的人。在全球各地的社會與文化中，乙醇還扮演著各種各樣的角色，它在歷史上一直被作為殺菌劑、止咳藥、解毒藥、鎮靜劑和燃料使用。乙醇的獨特魅力在於，它是一種精神藥物，可以抑制神經系統。很多人要是每天不喝上一杯酒，就什麼事都做不了，而大部分社交活動也是在提供酒精的場所裡進行的。我們也許不會信任這種液體（這是對的），但不管怎麼說，我們還是愛它。 當乙醇被血液吸收的時候，我們便可以感受到它引發的

生理作用。每一次強有力的心跳都在提醒著我們，身體中的血液扮演著多麼重要的角色，以及它需要不斷地循環。我們要對心臟這台“泵”說上一句“謝謝”，當它停下來的時候，我們也就死了。在世界上所有的液體中，血液毫無疑問是最重要的液體之一。幸運的是，如今心臟也可以被替換、搭橋，或是在我們身體的裡裡外外被研究。血液本身也可以被輸入或輸出，進行儲存、共用、冷凍或復活。事實上，如果沒有血液庫，每年都將有數百萬人死于手術、戰傷或交通事故。 然而，血液也會被一些傳染病源感染，如HIV病毒或肝炎病毒，所以它在保護人體健康的同時也能帶來傷害。由此看來，我們還得考慮到血液的兩面性，所有液體都是如此。對於某種特定的液體來說

，它是否可以被信任，是好是壞，是健康的還是有毒的，是可口的還是讓人噁心的，這些都不太重要。真正重要的是，我們是否對它足夠瞭解，是否能夠駕馭它。 要想揭示我們從管控液體中獲得的力量與快感，最好的方法莫過於乘坐航班時瞥一眼那些被禁止攜帶的液體。這也是本書要講的，在一趟跨越大西洋航班上，提到了各種奇怪而又迷人的液體。我還能乘坐這趟航班，多虧當年讀博的時候沒把自己炸上天，反而繼續從事了材料學的研究，最終成為倫敦大學學院材料研究所的主任，而我的科研工作也包括探尋液體如何“偽裝”成固體。比如，修路時用的焦油、瀝青和花生、黃油都是液體，而人們往往以為它們是固體。因為這項研究，我們受邀飛往全球各地參加會議，

而這本書的內容就是這一趟從倫敦飛往三藩市的旅行報告。 這趟航班是用分子、心跳和海浪的語言來講述的。我的目的是揭開液體的神秘面紗，並解釋我們為何會變得如此依賴液體。飛機帶著我們飛過冰島的火山、格陵蘭島廣闊的冰凍地帶、哈德遜灣附近星羅棋佈的湖泊，最終向南飛到太平洋的海岸。這是一張足夠大的畫布，我們可以探討海洋、雲中的水滴等不同尺寸的液體，還可以通過機上娛樂系統看看有趣的液晶，觀察乘務員送來的飲料，當然，還有讓飛機在平流層一直飛行的航空煤油。 在這本書的每一章裡，我都介紹了一種液體的特性，也多虧了液體本身具有這麼多特性，如可燃性、溶解性，以及可釀造性。我也將告訴你，液體的芯吸效應、液滴形成過程、

黏度、溶解度、壓力、表面張力以及其他不常見的特性是如何讓我們繞著地球飛行的。與此同時，我還將揭示，水為什麼會向樹梢流動，卻又順著山坡下泄，油為什麼是黏乎乎的，波浪如何湧向遠方，物品為什麼會乾燥，液體怎麼變成晶體，自己釀酒的時候如何避免酒精中毒，當然，還有如何泡出一杯好茶。所以，請跟著我一起飛，我向你保證，這將是一趟奇異而又非凡的旅程！