引言

我从4岁起就想成为一名科学家，在我居住的新泽西州的那个小地方，人们都觉得我是一个与众不同的小女孩。我小时候非常好奇，想知道天空为什么是蓝色的，叶子为什么会变色，而雪花又为什么有6条边。从20世纪70年代末到80年代，我带着这样永无止境的好奇心，在观看电视节目的过程中产生了成为一名科学家的想法。那时候，尽管我很喜欢像《星际迷航》（包括主角斯波克）、《无敌女金刚》和《无敌金刚》这样的节目，但让我坚定地走上科学道路的是一档名叫3-2-1 Contact的公共电视节目。这档节目中反复出现一个年轻的非裔美国女孩解决问题的情节，当我看到她动脑筋的时候，我就仿佛看到了自己。

在童年的我眼里，科学充满了乐趣与惊奇。然而多年以后，当我坐在科学课堂上眼泪夺眶而出的时候，想成为科学家的梦想几近破灭。科学课一点儿也不好玩，也不会让人感觉到神奇。事实上，这些课不但枯燥乏味，而且设置的初衷是淘汰学生。化学课好似制式化的食谱，工程课是检查蒸汽机，数学课也让人完全没有学习动力。我知道这些学科比所教授的内容要精彩，于是在图书馆里花了很多时间，并且在老师和助教的帮助下勉强熬过来了。幸运的是，我发现了一个让我找回好奇心的专业，那就是材料科学这个冷门领域，从中我了解到世间万物都是原子运动的结果。

材料科学有点儿像我的家乡新泽西州，它被夹在两个更有名的实体之间。对新泽西州来说，这两个实体是纽约和费城；对材料科学来说则是化学和物理学，而且和新泽西州一样，材料科学始终没能证明它本身有多么重要。如果没有“兄弟之爱之城”（费城）或者“大苹果”（纽约），那么新泽西州将是一个受人喜爱和尊敬的地方。要是它位于西边的某个地方，比如紧挨着艾奥瓦州的话，新泽西州或许会有很好的发展，因为它有自己的历史和文化，当然它也有自己的态度。但是，“花园州”（新泽西州）在强势邻居的对比之下黯然失色。材料科学也面临着相同的窘境。

尽管我总会碰到不被欣赏的州和科学专业，但我很喜欢材料科学，部分原因是我在布朗大学读书期间，L.本·弗罗因德教授说过的一句话深深打动了我。“我们之所以没有穿过地板掉下去，我的毛线衫之所以是蓝色的，以及灯之所以能正常运转，都是因为原子相互作用的方式。”他说，“如果你能搞清楚它们是怎么做到的，就可以改变原子相互作用的方式，从而让它们做一些新的事情。”此后我开始用一种新的眼光去看待周围的一切。铅笔之所以能留下记号，是因为层层碳原子相对于彼此滑动。眼镜之所以能帮助我看清东西，是因为镜片把光折射到我的视网膜上。鞋子里的橡胶垫之所以能为我的双脚带来有弹性的舒适感，是因为其中扭曲盘绕的分子。原子做了这一切，它们告诉我的东西让我理解了整个世界。尽管我的好奇心回来了，但我花费了本科阶段的大部分时间才再次接触到它。如果我被那些难懂的基础科学课程淘汰了，很容易就会失去这个机会。毕业时，我发誓要竭尽所能不让其他人因为科学而遭受这种折磨。这本书就是我为了兑现当时的承诺而写的。

20年后，我如愿成了一名科学家，并且无意间产生了写作这本书的想法。作为一个成年人，尽管我依然喜欢追求新奇的事物，但我更偏爱那种既值得学习又令人兴奋的事物。吹制玻璃就属于后者，所以我报名参加了一些课程。

在玻璃吹制课堂上，我总是充满了敬畏，比如，当我看到我的老师雷只是简单地拉了几下，就把一块透明的玻璃变成了一匹飞驰的马的时候。但我也非常恐惧，比如，当雷警告我滴到地板上的玻璃能把我的鞋底融化出一个洞的时候。在吹制玻璃的过程中，我对它的理解比我从科学研究中获得的认识还要深刻。但很快我就学到了一些出乎我意料的东西。

一个星期三的晚上，我满怀着工作带来的负面情绪去上玻璃吹制课。通常，我在课上都会以极其仔细的态度对待熔融态液体。和在每堂课上一样，我会把管子插进大桶里，取出一小块，先吹出一个高尔夫球大小的气泡，然后将它塑造成一个小花瓶。不过在那晚的课上，我不想这么谨慎了。

在新英格兰的那个冬夜，我管子末端的玻璃量是往常的3倍，其中有些还滴到了地上，我都快举不动了。但我不在乎。我吹出一个有两个棒球那么长的气泡，然后一步步加热、塑形、再加热、转动、继续加热和塑形。当我郁闷的情绪终于得到缓解时，我发现这个花瓶是我的最佳作品之一。在接近最后阶段的时候，我举着管子把花瓶放入熔炉，然后和班上的一位同学聊起天来。我开始想一些玻璃之外的事情，而这实际上是个大错误。

在我们闲聊的同时，花瓶因待在熔炉中的时间过长而呈现出耀眼的橙色，并且在管子的末端开始向下弯曲。我刚才的骄傲感荡然无存。我把玻璃旋转了180度，却导致花瓶向此时朝下的一面弯曲。我又转了一次，它又向下弯，再转一次还是向下弯，又来一次仍然向下弯。我的上唇渐渐布满了汗珠。

我希望从开着的窗户吹进来的冬日微风能使玻璃花瓶冷却变硬，从而帮我摆脱困境。但工作室的熔炉致使室内的温度一直很高。我遇到麻烦了，玻璃似乎也感觉到了这一点。

最后，还是花瓶自己解决了这一切。当我再次旋转管子时，花瓶猛然掉落到地上。我检查了一下，玻璃碎片并没有划伤我的皮肤。然而，花瓶在杂乱的地面上有节奏地抽动着，看起来很不好。

我冲着雷大喊，他戴着石棉手套快步走过来。他一把将花瓶捡起来，重新插在我的管子上，然后放入熔炉，之后把它拿回到我的工作台。雷来回滚动着管子，切开了花瓶的密封唇口，接着用一块潮湿的木头使扁平的一边变圆。尽管玻璃花瓶即将起死回生，但它的形状和大小都跟之前不一样了。

在玻璃冷却而我也冷静下来之后，我花时间思考了一下刚才发生的事情，然后突然产生了一个想法。我塑造了玻璃，而玻璃也在塑造我。尽管我让它掉到了地上，但也赋予它形状。在这个星期三的晚上，制作玻璃花瓶这件事不仅让我暂时忘记了糟糕的一天，还让我对玻璃这种材料有了更深刻的理解与认知。这个想法或许有些许存在主义的意味，但它给了我写作这本书的灵感。材料与人类相互塑造的理念，促使我去探索在历史上材料是如何造就我们的。

这本书展现了发明家塑造材料，以及这些材料塑造人类文化的过程。每一章都以一个动词作为标题，并介绍这个词的含义形成的过程。特别要指出的是，这本书着重探讨了石英钟、钢轨、铜质通信电缆、银质感光胶片、碳质灯丝、磁性硬盘、玻璃实验器具和硅片，如何从根本上改变了我们互动、连接、通信、拍摄、看见、分享、发现和思考的方式。这本书通过讲述鲜为人知的发明家的故事，以及从另一个角度来看待那些著名的发明家，填补了大多数技术专著的空白。我之所以选择关注这些空白和历史上无人问津的问题，是因为它们对于人类文化的形成同样具有启发性。我之所以突出强调这些问题，是为了让更多的人看到它们带来的影响。我想以讲故事的方式把科学的神奇与乐趣带给更多的人。

我希望当你读完这本书的时候，不仅能了解各种各样的技术，还会产生一种紧迫感。为了成就最好的自己，我们需要用批判的眼光来看待周围的工具，这本书的目的就是培养这种思维方式。在这本书中，你会获得很多的聚会谈资和一些值得反复思考的见解。

总的来说，这本书旨在创造人与世界、人与历史及人与人之间的一种新的连接。不可否认，科学与文化之间的联系似乎是一个有些轻率的概念，但20世纪博学多才的社会学家麦当娜在有关我们生活在一个物质世界的歌曲里，唱到了这一点。她是完全正确的，我们周围的一切都由某种东西构成。然而，我们不仅生活在一个物质世界中，还在与这些物质共舞。我们塑造了它们，它们反过来也造就了我们。这就是在那个星期三的冬夜，变形的花瓶给予我的最深刻的教训。让我们从它的牺牲中汲取经验，并且探究其中的奥秘吧。

艾妮莎·拉米雷斯博士

于康涅狄格州纽黑文市