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軟物質將成為21世紀科學的主流之一
送交者: mlf 2005年07月25日11:55:53 於 [教育學術] 發送悄悄話


  “軟物質”,這是法國科學家P.G.德熱納,在1991年諾貝爾物
理獎頒獎會上所作的報告的題目,雖然他是因在“超導體、液晶和聚
合物研究”方面的成就而獲獎。有一些科學家把德熱納譽稱為當代的
牛頓,這是否過分呢?那麼請認真讀一下《軟物質與硬科學》,或許
能得出同樣的看法。

  德熱納在1991年諾貝爾物理獎獲獎後,熱心於科普工作,到各個
學校作報告,介紹他開創的稱之為“軟物質”的新學科領域,他真是
一位絕妙的科普大師,從日常生活的例子出發,例如:印第安人的橡
膠靴,中國墨汁,鴨子的羽毛……,引入科學的主題,向聽眾娓娓動
聽地介紹了跨越物理、化學、生物三大學科領域的邊緣學科。而他的
助手巴比博士根據他在各地的講稿和錄音整理出了這部當代科普名著
《軟物質與硬科學》。

  反覆讀了《軟物質與硬科學》之後,不覺引起許多年輕時的往事
回憶。那是在1953年,傅鷹教授首先在北大化學系開設了“膠體化學”
課,我有幸成為第一批學生。傅鷹教授一開始就說“膠體化學”將是
一門跨世紀的新學科,我們當時則是半信半疑。傅鷹教授講課有特殊
的魅力,那就是常常從生活中的小事說起而引出科學的大道理。至今
記憶猶新的是用水調和芝麻醬,開始是越來越稠,然後才慢慢變稀,
從而說明了從油包水到水包油的變化;再如做冰淇淋,如果不加入一
點洋萊(膠體)就會有冰渣子,不好吃,當然他還講了富蘭克林實驗
和把鴨子身上的油洗掉,鴨子就會沉入水底……。聽課確實很愉快,
但是到了考試就慘了,什麼BET公式,什麼膜平衡計算,全糊裡糊塗了,
幸而傅鷹教授說:當他的學生只要得3分就是好學生了,所以當年我也
算是個“好學生”。

  雖然傅鷹教授已於1979年離我們而去,但今天讀了《軟物質與硬
科學》好象是在複習40多年前傅鷹教授講的課,當時許多年容是都點
到了,但沒有今天的認識這樣深刻,畢竟科學又發展了將近半個世紀
了。

  德熱納在一開始是從印第安人的橡膠靴子開始的,印第安人把白
色的橡膠樹的乳汁塗在腳上,20分鐘後就凝固成為一雙靴子,這是
2500年前的發明。乳汁的凝固是由於氧的作用,後來發現了橡膠的硫
化就使橡膠的應用到了新階段。橡膠的硫化是一種極其微弱的化學反
應,但已足以使物質從液態變到固態,從流體變成橡膠。德熱納說:
“這就證明物質狀態能夠通過微弱的外來作用而改變,就如雕塑家輕
輕地壓一壓大拇指就能改變黏土的形狀。這便是軟物質的核心和基本
定義。”

  德熱納最喜歡的例子是中國墨汁,碳黑用水調了就可以用來寫字,
但是放置後,碳黑就會沉降,解決的辦法是加一點膠在水中,墨汁就
穩定了。為什麼?因為膠中的長鏈糖分子——聚透明質酸,附着在碳
粒的幾個點上,從而阻擋了碳粒的彼此接近,而碳粒就不能凝集在一
起了。德熱納說:“中國墨汁發明了4000多年後,才得到這份完滿的
解釋,那還不過是十年前,因為了解了聚合物的穩定機制才獲得的解
釋,發明與獲得解釋之間,前後相差數千年。這說明,發明要遠遠早
於解釋的出現。再則,解釋的產生跟發明一樣,都是經過崎嶇彎曲的
長路,一路上不斷有人嘗試和失敗,直至最終找到正確的解釋。”

  在這本書中確實講了不少我們日常生活中遇到的感興趣的問題,
這一切都說明在20世紀的後半葉,軟物質這門學科已經悄悄興起,並
將成為21世紀科學的主流之一。

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