《迷人的材料》-精讀Day2

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№6 第二章值得信賴的紙（1）

№7 第二章值得信賴的紙（2）

№8 第二章值得信賴的紙（3）

№9 第二章值得信賴的紙（4）

№10 第二章值得信賴的紙（5）

№ 6 第二章值得信賴的紙（1）

今日導讀

一把刀的「血案」竟成了作者鑽研材料科學的機緣。刀的材料——鋼，是否也引起你了解其他材料的興趣呢？今天作者將談談我們生活中最熟悉的材料——紙。

紙在日常生活中如此普遍，以致於我們忘了，在人類歷史上的大部分時期，紙都是稀有的奢侈品。無論你走到哪裡，做什麼事情，基本都需要用到紙，那麼，我們所習以為常的紙，究竟是什麼？

筆記紙

雖然筆記紙看起來光滑平整，但這只是假象，紙其實是由大量的微小纖維疊壓而成，如同微型的乾草堆。我們覺得紙的表面很光滑，就像你從太空中看地球，覺得地球很圓，近看才發現地球坑坑窪窪滿是山巒谷地。

紙的製作原理是什麼呢？我們知道，紙張來源於樹木，確切來講是樹木里的纖維素。纖維素與木質素結合成堅硬強韌的複合體，使樹木能夠挺立數百年不倒。要萃取出纖維素，就要先經歷「去木質素」的過程，其流程是：把木材壓成碎片，摻入多種化學物質，高溫高壓烹煮，打斷木質素內的鍵結，最後釋放出纖維素。通過這個流程，我們得到的是紙的材料——木漿。

把木漿晾乾得到的是初步的粗糙的紙。接著再用漂白劑（如被稱為白堊的碳酸鈣）使之白皙，再加上其他塗料，防止墨水在紙上暈開（其實就是墨水滲進纖維里並擴散）。

會發黃的紙

如果你逛過舊書店或者家裡有許多藏書，你可能會發現，許多舊書的紙張會變黃，其實紙之所以會發黃有兩個原因：

用廉價的低階機械紙漿製成的紙裡面有殘留的木質素，木質素遇到光線會和氧氣發生化學反應，形成顏色載體——發色基。發色基濃度增加就會使紙張越來越黃。這種廉價紙通常用來製作沒有保存必要性的一次性紙製品，比如報紙。

如果在紙上塗上一層硫酸鋁，就能使紙更加光滑。可是，硫酸鋁會導致紙纖維和氫離子化學反應，使紙張變得脆弱且發黃。19、20世紀有大量的書是用這種紙製成的。如果你在圖書館看到這種淺黃色的舊書，多半用的就是這種材料了。當然，沒有塗硫酸鋁的紙張也會老化泛黃的，只不過沒那麼快和明顯。

另外，有些人還很喜歡紙張的味道，覺得聞起來甜甜的，因為紙的老化會生成容易揮發的有機分子，導致紙張散發味道。總而言之，雖然紙張的發黃、味道背後的科學真相詳細解釋了紙的老化，可是我們卻賦予它各種不同的抽象含義——舊紙張讓我們聯想起歷史往昔，勾起我們的回憶，也在某種意義上代表了權威與真相。

№ 7 第二章值得信賴的紙（2）

相片也是印在紙上的，只不過是另一種特殊的紙，正如作者給我們看的這張：

這張照片的特殊之處在於：這是二戰期間一個在比利時的英國人的德國身份證。這個人便是作者的父親。當時二戰即將爆發，作者的父親身在比利時，而作者的祖父為了作者父親的安全（德國即將入侵比利時），向英國政府請願以讓其離開比利時。如果讀者們仔細看，上面還有比利時移民局的戳印。

一張紙竟有如此神奇「功效」——正因為這張紙，作者父親避免了被關入納粹集中營的厄運。一張印有照片的紙，成為了一種標準化的認證方式。甚至有些時候，不是現實中的人定義了照片上的人是誰，而是照片定義了我們是誰。而一張紙之所以能成為照片，精確地記錄一個人的容貌，則是由於反射光與紙上的化學物質發生了反應，從而記錄下了明與暗、光與影。譬如圖上所示照片，其原理是：先在一張白紙上塗上溴化銀和氯化銀分子，在1939年拍照片的那一刻，從照片主人身上反射出的光線穿過相機鏡頭，照在這張相紙上，使氯化銀和溴化銀變成結晶，在照片上留下灰色斑點。這時還差最後一個重要步驟：必須在暗房裡用定影劑洗去尚未參與反應的氯化銀，否則，照片一見光，氯化銀會立刻發生化學反應，毀掉整張照片上的影像。這就是膠片照片形成的原理。

書籍

人類的口傳文化依賴的是口頭講述的詩歌（荷馬史詩）、故事（說書人）以及傳統的學徒制，如此才能將人類的經驗代代傳遞下去。口傳文化演變為書寫文化，無疑是人類文明史的一大進步，其中關鍵便是書寫媒介的發明與改進。我們的老祖先使用過石板、泥版，但它們既容易斷裂，又過於笨重，不便攜帶。而木板雖然較輕，但同樣不易攜帶，還容易朽爛。人類也通過繪製壁畫進行記錄，但明顯並不實用。直到中國人發明了紙，人類書寫媒介才總算髮生了質的改變。且紙作為書寫媒介，其本身的形式也在不斷變化。從捲軸形式演進到手抄本形式，「書」才算完滿誕生。

紙張之所以具有如此的革命性，是因為它薄，具有可塑性，且堆疊起來又非常堅韌，如果再給一疊紙加上封面，就成為了「書」，成為了文字的「碉堡」。羅馬「抄本」把一疊紙用單一的書脊裝訂成冊，加上封面，每張紙都可以正反面書寫，極其利於書寫閱讀。印刷術發明之後，書的大量快速複製也成為了可能。直到數字時代的今天，紙依然是我們保存記錄的最重要的媒介。

№8 第二章值得信賴的紙（3）

包裝紙

紙不僅能保存信息，還能「遮掩」信息，成為其它物品的外包裝。人類也賦予了包裝紙特殊的抽象含義，我們把遲早要顯露的東西包裝起來，以便人為製造期待感、興奮感。但是，為什麼要選擇紙，而不是其它材料呢？

我們已經知道，紙是由大量纖維素堆疊而成的。折一張紙會使被摺疊部位的纖維素斷裂，產生摺痕，但仍然有一定量的纖維素沒有斷裂，因此紙張不至於被撕裂。但這時候，如果你在紙的摺痕上撕開一個小口，你就能沿著摺痕輕鬆撕開。這些特點使得我們可以把紙折成任何形狀，由此產生了摺紙藝術。因此可以說，紙在物理構造上非常適合摺疊彎曲。而在文化層面上，又因其物理構造而被賦予了抽象意義。

發票

我們用相片、日記本來保存記錄，但有時候，紙也可以以其他方式來記錄信息，比如一張收據或者發票。當然，相比於相片或日記，我們很少要求發票能夠長期保存。你也可能會注意到，發票上的墨跡很容易褪色。因為發票所使用其實是一種特殊的紙——感熱紙。紙上面預塗了一層酸劑，一旦紙張受熱，酸劑就會和無色染料發生化學反應，使染料變成黑色。但是，變黑的染料放久了就會恢復「無色」狀態，也就是我們所謂的「褪色」。

衛生紙

以上是衛生紙的化學式，不過本節的目的倒並不在於對衛生紙的化學分析。據《國家地理》雜誌的報道，為了解決全人類的「擦屁股」需求，每天需要砍掉兩萬七千棵樹木。衛生紙用過即丟，可有時候偏偏會堵塞馬桶。作者自己便遭遇過這種尷尬。他曾到他哥哥的公寓做客，上廁所後發現大便在馬桶里沖不走，為了掩飾尷尬，作者便往裡扔幾張紙蓋住。這樣子明顯不能解決問題，於是他決定再沖一次水，慘劇發生了：水越升越高，直到溢出馬桶，流到地板上。最後他花了幾個小時清理噁心的廁所。

作者由此得出結論：儘管紙的用途多多，但衛生紙卻不是擦屁股的科學方式。相信21世紀人類會發明新的方式解決這件人生大事。

№9 第二章值得信賴的紙（4）

紙袋

我們在品牌店裡買衣服時，店員經常會將衣服放在精美的紙袋裡。紙袋原本是壓平的，可只要你將底部一推，它就會挺立起來，優雅而輕盈。但是，這樣的紙袋依然是很脆弱的，因為紙里的纖維素纖維已經和木質素分離了。雖然紙纖維在乾燥時會形成氫鍵，但只要一遇水，氫鍵消失，紙袋就會解體。

可換個角度想，也許正因為這些精美紙袋的脆弱，反而加強了衣服的高貴感？另一方面，精美的紙袋也象徵著手工、技藝，正符合高級時裝的形象，說不定它們還能促使顧客買下衣服呢（正如作者）。

封面紙

紙有好有壞，有不同的外觀、觸感。紙既能做衛生紙，也能做光鮮亮麗的雜誌封面。紙的亮度、重量、平滑度有時甚至能決定一本雜誌的成敗。雜誌用紙不能太硬，也不能太軟。紙的硬度取決於製紙過程中的「上漿」步驟，也就是添加高嶺土或碳酸鈣之類的細粉，用以降低紙張的吸水能力，阻止墨水滲入纖維，調節紙張的白色程度等。這些添加物結合了紙上的粘合劑就形成了「複合材料基質」，而正是這個基質決定了紙的重量、硬度、強度。

當然，紙也並非越薄越硬就越好，否則，如果紙的邊緣過於鋒利，便很容易像刀片般割傷你的手指！

車票

紙並非總是越薄越好，在有些情況下，堅硬的紙可以增加紙的權威，也使之不易損毀。例如車票：火車票、公車票、飛機票……作為我們的旅行憑證，車票必須具有足夠硬度，才能經得住各種人為的、機器的檢驗，防止在進出口袋、錢包時被摺疊、壓皺。正如交通工具本身必須足夠堅硬，才能給我們牢靠感，車票也是如此。當然，現在車票也在慢慢數字化了，也許有一天車票也會消失？

№10 第二章值得信賴的紙（5）

鈔票

毫無疑問，鈔票是紙張最誘人的存在形式了。它是世界上製作過程最複雜的紙，而且必須如此，否則豈不是誰都能輕易印製鈔票了？鈔票的製作之所以複雜，很大部分原因便是為了防止偽造。關於防偽，它可有幾項絕活：

用紙特殊。它的材料不是一般的木質纖維素，而是純棉。棉既能增強紙的硬度，遇水不易分解（相信大家都有過用洗衣機洗衣服時忘了把鈔票從口袋裡掏出來的經歷吧）。而且，棉還使鈔票有一種特殊的清脆的聲音。這樣的棉基紙很難偽造，自動取款機能夠偵測到它的質感，甚至人的手指也能感受得到。

第二種防偽方式是使用碘筆。普通紙里的纖維素里含有澱粉，和碘接觸發生反應從而變黑。而棉基紙不含澱粉，因此遇碘不會變色。

第三種防偽方式是水印。水印是鈔票上的圖案，你得拿鈔票對著光線才能看得清。其原理是通過改變棉的密度，使鈔票上不同位置的明暗程度不一。

電子書

說起電子書，大家可能都已經很熟悉了，例如現在流行的kindle閱讀器，就是使用了這項技術。數字革命改變了人類存儲、閱讀書籍的方式，使得人們通過互聯網可以隨意存取古今中外的文字圖像資料。

電子書的原理是使用了電子墨水，也就是把墨水粒子染成一面黑色，一面白色，兩面各帶相反電荷，這樣通過調整電荷，每個粒子，也就是屏幕上的每個像素，都可黑可白。這種粒子我們成為亞努斯粒子，名字來源於古羅馬的「變遷之神」，傳說中他有兩張臉。

電子墨水其實是真實墨水，因為在切換文字時粒子需要旋轉，所以屏幕顯示有一定延時，不像手機屏幕那樣能瞬間顯示。不過其好處時，電子墨水最大程度地模擬了閱讀紙質書的感覺。

但即便如此，在數字時代的今天它仍然無法取代紙質書。人類歷史上早已習慣了紙質書的氣味、觸感、聲音、墨香，書的價值已經超過了其載體本身。而未來會怎樣呢？

報紙

報紙頭條的呈現方式經常具有視覺衝擊力，十分引人注目。報紙本身也相對具有較高可信度，似乎印在紙上就板上釘釘，我們可以摘錄，可以張貼，可以收藏，成為史料，成為證據。一件事情成為歷史，也許只有報紙能幫助我們恢復真相。相比之下，網路新聞缺乏實體，容易修改，令人感覺不太靠譜，難辨真假。當然，其優勢也很明顯：內容的實時性與流動性。但我們也一定會像懷念紙質書一樣去懷念報紙的：用報紙墊桌角、鋪地板、包裝物品……

情書

儘管今天寫信溝通的人已經不多，但寫信的那種永恆實在感，仍無法被一封email，一個簡訊所取代。信紙結合了具體個人的字跡，具有鍵盤和印表機無法比擬的真實感。信息化時代，紙的一切都如此讓人懷念。當然，如果你已決定分手，情書的存在也倍顯尷尬，因為信中文字如同照片一般永久留存，不知讓你如何處理是好。不過幸好，我們知道紙是含碳的物質，想擺脫情傷並不難：一根火柴足矣。

【思考與討論】

你喜歡看紙質書還是電子書呢？你覺得在未來，紙質書會被電子墨水所取代嗎？為什麼？請試著從多個角度，特別是材料科學的角度進行思考。

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