复旦-华盛顿大学EMBA科创的奥E丨《神奇的材料》与被塑造的我们

Posted 2022-08-04 资讯快报

复旦大学-华盛顿大学EMBA项目【科创的奥E】读书栏目本期带来《神奇的材料》。

你碰触过的一切会因你而改变，你改变过的一切也会改变你……

——奥克塔维亚·E·巴特勒

书籍扉页上这句来自科幻小说家奥克塔维亚·E·巴特勒的名言，就是《神奇的材料》这本书最好的注解。作者艾妮莎·拉米雷斯（AinissaRamirez）是一位材料科学家，也是广受欢迎的科普作家。她曾供职于著名的贝尔实验室，任教于耶鲁大学，拥有多项发明专利，为《时代》周刊等诸多著名刊物撰写过科普文章，还多次在媒体上发表科普演讲，是一位精力充沛、才华横溢的黑人女性科学家。《神奇的材料》这本书是她最受欢迎的科普著作之一。

从出售时间到失去睡眠

Fromsellingtimetolosingsleep

人类祖先的睡眠方式是分段睡眠，晚上九十点睡觉，午夜之后醒来，中场休息一小时左右，用来阅读、祈祷、吃东西、打扫、与邻居聊天……感到疲倦时再次入睡。在钟表走入寻常百姓家前，由天文台通过天文观测获得准确的时间，再由专人将时间消息送往各处。英国贝尔维尔家族从事传达和出售准确时间的业务，他们持有一只精度较高的怀表，前往天文台校准时间，再奔波到各处，将时间告知买家。钟表匠本杰明·亨茨曼改进了钟表内弹簧的材料——坩埚钢，从而提高了钟表的准确度。贝尔实验室的马里森则利用石英的压电性能（受挤压的石英会产生微弱电流，持续震荡），制造了第一台石英钟。在提高计时器精度的过程中，人类确定了标准时间，划分了时区，全世界被统一在精确的时钟时间之下。同时，人类抛弃了日出日落这样的自然信号，失去了分段睡眠的自然方式，我们体内的睡眠时间与机械时间的不一致引发了各种睡眠问题。

出售时间的露丝·贝尔维尔

连接世界的钢铁

Thesteelthatconnectstheworld

1865年，林肯遇刺，遗体被放在一列火车上，沿着600英里长的铁轨穿越全美，供美国人哀悼瞻仰。数百万人参加了这场特殊的葬礼。此时铁轨成为连接器，让美国成为一个整体。此后，炼钢技术突进，钢轨取代了铁轨。亨利·贝塞麦利用空气中和铁中的碳，控制碳的含量，从而练出了优良的钢铁。铁轨每隔2年就需要更换，而钢轨能维持18年。钢轨构建了出行网络，铁路沿线的许多小镇变成了发达的城市，城市规模扩大，商品被大量制造并迅速运送到各地，经济得到极大发展。

被电报线路塑造的文风

Thestyleofwritingshapedbythetelegraph

美国人莫尔斯发明了电报机，架设了电报线路，使人们能够通过简短的语言瞬时传递重大消息。这一发明对新闻传播产生了深远影响，催生了海明威式的简洁文风。

今天习惯了即时通信的人类对于即时回复的期待更加焦虑，并正在逐渐失去一些文字层面之外的沟通能力，如表情，声音，肢体语言等。面对面交谈所获得的真实反馈，是任何动图、表情符号和颜文字都无法完全传递的。

记录我们生活的感光材料

Thephotosensitivematerialthatrecordsourlives

1793年起，法国发明家尼埃普斯开始从事用感光材料做永久性保留影像的试验。1826年他拍摄了世界上第一张永久保存的照片。直到19世纪70年代，照相机都只能拍摄静态的照片，被拍摄者需要在摄影棚里一动不动地站或坐将近60秒。富商斯坦福为了证明奔跑中的马会在某一刻四脚腾空，聘请摄影师迈布里奇拍摄运动中的马的照片。迈布里奇从电铃获得启发，借助电流闪电般的速度，大大提升了快门的触发频率，从而拍摄出了第一张马匹腾空的照片。在拍摄过程中，他设置了12部相机，拍下了马匹奔驰每个阶段的影像，后来他把这些照片放到一个在光源前面旋转的玻璃盘上，合成一套原始的动画。他的动物西洋镜为托马斯·爱迪生提供了研究并发明电影的灵感。

迈布里奇拍摄的奔马

照片底片起初是玻璃材质的，美国牧师、摄影爱好者汉尼拔·古德温(HannibalGoodwin)，成功地把感光乳剂涂布在赛璐珞薄片上，制作出易于携带的胶片作为摄影底片。胶片不仅定格了影像，也定格了文化中的偏见。20世纪60年代，彩色照片已被广泛使用，但黑人妈妈们发现，自己孩子在学校的集体照中失去了面部特征，变成了一块黑斑。问题出在底片上。传统的彩色底片，仅仅针对白色皮肤做了优化，黑人们的皮肤在被拍摄时则因曝光不足而失真严重。当时的彩色胶片生产商柯达公司接到黑人妈妈们的投诉，却不予理会。直到家具制造商和巧克力生产商对照片的暗色处理提出抗议，才促使柯达公司研发了新的胶片配方。

被灯光改变的我们

Changedbythelight

人类对驱散黑暗的追求与渴望，催生了火把、蜡烛、油灯、煤气灯的发明。随着西方世界工业化的发展，人们迫切需要找到更稳定、明亮和清洁的光源。美国发明家威廉·华莱士用通电的碳片制造出足够明亮的弧光灯，让自己工厂里的工人实现了两班倒。爱迪生因此得到灵感，发明了更适合住宅照明的碳丝灯，从而彻底改变了人类日出而作日落而栖的古老生活方式。时至今日，人工照明系统的泛滥扰乱了人们的生物钟，并诱发了一系列疾病。研究表明，昼夜节律与人类细胞修复DNA损伤的方式有关，来自医学报告的数据支撑了失明的女性患乳腺癌的风险较低这一观点，我们需要黑暗的治愈。

分享数据与被分享的人类

Shareandbeshared

1877年，爱迪生发明了留声机，使得声音可以不受时空限制地自由传播。留声机改变了数据的形态，信息从古老的羊皮纸上的文字，蜕变为锡箔上戳出的小孔。此后，磁带通过将声波转化为电流，并用二进制数字“1”和“0”来表示强弱不同的磁性，从而完成录音过程。从此，我们的世界进入了二进制时代。二进制这种计算机语言的广泛应用实现了机器之间的相互交流，赋予了计算机思考能力。如今，音乐以数据形式被分享和传播，同时，听众对音乐的偏好，听歌时长，乃至听众所在的地点，互相关联的人……这些信息也被服务商记录并分享给他人——人类也变成了数据。正如爱迪生努力捕捉声音一样，如今的我们正努力控制和保护自己的数据。

爱迪生和他的留声机

玻璃与电子时代

Glassandelectronicage

玻璃是一种对科学而言非常重要的材料。人们用玻璃制成各种容器来进行科学试验，也透过它制成的望远镜、显微镜来观察世界。19世纪晚期，德国化学家奥托·肖特研制的玻璃成为世界上最受欢迎的用于科研的玻璃，德国也因此几乎垄断了当时的国际玻璃市场。20世纪初，美国康宁玻璃厂另辟蹊径，将玻璃用于烹饪器皿，并在此后通过战争手段没收德国专利，彻底取代德国成为玻璃制品行业的新垄断寡头。1897年，英国物理学家约瑟夫·汤姆逊制造了一个真空状态的玻璃管，通过研究阴极射线确定了电子的存在。电子的发现打开了一扇科学的大门，扩展了我们对物质的认知，让我们从根本上了解了星系、恒星和原子的形成过程，还揭示了电路、磁铁、发电机、晶体管的原理，人类自此进入了电子时代。如今人类享受到的几乎所有现代科技产品都有赖于电子的发现。

电话、芯片与重塑人脑

Telephones,chipsandthereshapedbrain

量子力学诞生后，科学家们寻找到了控制原子和电子运动排列的方法，以半导体硅为材料，制作出速度快稳定性好的硅晶体管，这成为了现代计算机的基本元件。计算机出现后的世界已经完全不同了，互联网正在重塑我们的大脑。多年前，家人的电话号码是我们重要而珍贵的记忆，如今我们只知道拿起手机搜索号码。当涉及某条信息时，我们的大脑会优先考虑“它在哪里”，而不是“它是什么”。

互联网、智能设备和计算机引出了一个关于人类价值的问题。那些对于算法来说很重要的东西，如搜索速度，搜索条目的数量，搜索前列的条目是什么，并不会让人类变得更有价值。我们的睡眠质量、节日、语言、同理心、偏见、科学突破、隐私、思维方式等，算法却毫不关心。计算机的崛起迫使我们认真深入地思考一个问题：到底是什么让我们成为人类？我们正处于一个岔路口，必须做出选择：是要制造出更好的机器，还是要成为更出色的物种？无论如何，技术与人类应该携手共进，不能以牺牲人类自身为代价，当我们意识到前进的方向有所偏差，必须有勇气改变。

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