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什么是软物质?

2001-02-14 来源:中华读书报 □郭正谊 我有话说

“软物质”,这是法国科学家P.G.德热纳,在1991年诺贝尔物理奖颁奖会上所作的报告的题目,虽然他是因在“超导体、液晶和聚合物研究”方面的成就而获奖。有一些科学家把德热纳誉称为当代的牛顿,这是否过分呢?那么请认真读一下《软物质与硬科学》,或许能得出同样的看法。

德热纳在1991年诺贝尔物理奖获奖后,热心于科普工作,到各个学校作报告,介绍他开创的称之为“软物质”的新学科领域,他真是一位绝妙的科普大师,从日常生活的例子出发,例如:印第安人的橡胶靴,中国墨汁,鸭子的羽毛……,引入科学的主题,向听众娓娓动听地介绍了跨越物理、化学、生物三大学科领域的边缘学科。而他的助手巴比博士根据他在各地的讲稿和录音整理出了这部当代科普名著《软物质与硬科学》。

反复读了《软物质与硬科学》之后,不觉引起许多年轻时的往事回忆。那是在1953年,傅鹰教授首先在北大化学系开设了“胶体化学”课,我有幸成为第一批学生。傅鹰教授一开始就说“胶体化学”将是一门跨世纪的新学科,我们当时则是半信半疑。傅鹰教授讲课有特殊的魅力,那就是常常从生活中的小事说起而引出科学的大道理。至今记忆犹新的是用水调和芝麻酱,开始是越来越稠,然后才慢慢变稀,从而说明了从油包水到水包油的变化;再如做冰淇淋,如果不加入一点洋莱(胶体)就会有冰渣子,不好吃,当然他还讲了富兰克林实验和把鸭子身上的油洗掉,鸭子就会沉入水底……。听课确实很愉快,但是到了考试就惨了,什么BET公式,什么膜平衡计算,全糊里糊涂了,幸而傅鹰教授说:当他的学生只要得3分就是好学生了,所以当年我也算是个“好学生”。

虽然傅鹰教授已于1979年离我们而去,但今天读了《软物质与硬科学》好象是在复习40多年前傅鹰教授讲的课,当时许多年容是都点到了,但没有今天的认识这样深刻,毕竟科学又发展了将近半个世纪了。

德热纳在一开始是从印第安人的橡胶靴子开始的,印第安人把白色的橡胶树的乳汁涂在脚上,20分钟后就凝固成为一双靴子,这是2500年前的发明。乳汁的凝固是由于氧的作用,后来发现了橡胶的硫化就使橡胶的应用到了新阶段。橡胶的硫化是一种极其微弱的化学反应,但已足以使物质从液态变到固态,从流体变成橡胶。德热纳说:“这就证明物质状态能够通过微弱的外来作用而改变,就如雕塑家轻轻地压一压大拇指就能改变黏土的形状。这便是软物质的核心和基本定义。”

德热纳最喜欢的例子是中国墨汁,碳黑用水调了就可以用来写字,但是放置后,碳黑就会沉降,解决的办法是加一点胶在水中,墨汁就稳定了。为什么?因为胶中的长链糖分子——聚透明质酸,附着在碳粒的几个点上,从而阻挡了碳粒的彼此接近,而碳粒就不能凝集在一起了。德热纳说:“中国墨汁发明了4000多年后,才得到这份完满的解释,那还不过是十年前,因为了解了聚合物的稳定机制才获得的解释,发明与获得解释之间,前后相差数千年。这说明,发明要远远早于解释的出现。再则,解释的产生跟发明一样,都是经过崎岖弯曲的长路,一路上不断有人尝试和失败,直至最终找到正确的解释。”

在这本书中确实讲了不少我们日常生活中遇到的感兴趣的问题,这一切都说明在20世纪的后半叶,软物质这门学科已经悄悄兴起,并将成为21世纪科学的主流之一。

这本书中用一定篇幅讲了作者对科学研究、教育工作改革的看法。这些看法一方面是从他的科研实践中总结的;另一方面是从他参与的科普活动中体验到的。作为德热纳的同龄人,我在科学造诣上当然比不上德热纳,但在科普的经验上也许不比德热纳差。在这里我赞同德热纳的论点,至少我认为为本书写导读的院士并没有读懂德热纳的思想,这或许是由于对中国基层的现实缺乏了解。所以我希望大家都来认真的读一读这本《软物质与硬科学》,不要被导读所左右(至少在科学研究和教育思想方面),一定会有所收获。

这是一本好书,青少年、老师、家长要读,教育家、科学家也要读。现在不是要鼓励科学院院士搞科普吗!我想我们的院士们也应读一读,如果我们科学院院士的科普能达到《软物质与硬科学》的水平,那就好了!

(《软物质与硬科学》,(法)P.G.德热纳、J.巴杜著,卢定传等译,“世界科普名著精选”丛书之一,湖南教育出版社2000年8月第1版,22.70元(精),19.90元(平))

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