觸覺是我們認識世界的另一種方式。

俗話：眼見為實。但在這世界上能夠欺騙眼睛的太多太多。象石材仿木、木材仿石、肉形石、食材假山、假花、假人、布景、3D技術……人類太聰明了，眼睛太容易受騙了，還好我們還有雙手，可以通過觸覺來檢驗真與假。

著名的肉形石

世間諸物，有一萬種形體就有一萬種接觸方式，就算有有質無形的也就有有形無質的。每一種物質的觸感都是不一樣的。觸覺也可以神化，對于大家來說，印象最深的應該算是老版《西遊記》裡孫悟空懸絲診脈一節吧？孫大聖僅憑三根毫毛變成的金線就測出了國王的試探，其實這是電視劇原創的劇情。但也是根據古代神醫的傳說改編的。傳說有一種“摸骨人”，他們往往是瞎子，但光憑一雙手對人進行“摸骨”，也能道盡對方的前生因緣，今世沉浮。

懸絲診脈

我們當然沒有這樣神奇的本領，但能夠以觸覺來判斷物質的能力是每一個人都具有的。可我們有沒有思考過這些物質的觸覺為什麼會如此不同呢？

這就要涉及微觀世界了。因為各種物質的細微構成存在差異。

在當代這個科學昌明的社會，我們都知道，萬物都是由原子構成的。但原子隻是其基礎，真正純粹由單一原子組成的事物很少。就算存在，還要減去一部分無法用觸覺感知的物質，如氣體、等離子體，還有一部分不能觸碰的物質，如堿金屬，隻要它們與空氣接觸馬上就會被氧化，也就是說你碰到的已經是化合物了。

這樣，我們真正能夠觸碰到的單質很少很少。黃金可以算一個，隻是你遇到它的概率應該和中獎是一樣的。如果你能有心找到，記着用指尖掐一掐，看看是不是真貨。黃金質軟，也許這一掐就好幾張毛爺爺了。

天然金塊

我們日常接觸的其實是各種無機或者有機的化合物或者合金。如木材，其實也就是碳水化合物，我們的身體也是，最多加上鈣和其他的一些微量元素。而加多了就成了石材。如果其他元素少些，水分多些，就成了凝膠，一種像固體卻又有些液體性質的物質，果凍、未幹的水泥、瀝青都是。凝膠成為固體還是液體是依靠環境決定的。氣溫高些，裡面的水份可能會蒸發，變成真正的固體，但如果太高了，把裡面的固體部份如金屬也熔了，就又成液體了。

金屬是個特别的存在。有些朋友可能會認為鋼鐵是單質。其實不是，純鐵是很軟的，幾乎不能為人所用。事實上鋼鐵是鐵碳合金。技師通過各種方式，把碳元素加入了鐵裡面。這就象在米裡摻芝麻粉。等完全混合後就要比單一物質強得多。但它可是個真正的技術活。如果摻多了的話就是生鐵，雖然硬但是脆。摻少了的話就是熟鐵，還是很軟。隻有恰到好處的比例才能做到又硬又韌，這就是鋼。但這個比例到底是多少，就更複雜了。你甚至還可以摻入鎢、錳、鉻等其他金屬，以實現不同的金屬性能。這裡的秘密就太深了，現在很多也是國家機密。

鋼材結構

我們隻需知道，但凡合金，都會比單一金屬更硬。由銅錫合成的青銅和金銀合金的首飾都是這樣。這是因為金屬原子也有大小之分，從這個層級它們與碳沒什麼區别。

你要用觸覺把金屬和木頭、石頭分辨出來很容易。因為金屬有着更高的導熱系數。也就是說，你剛接觸它時會感覺很冷，但很快就會感覺到它的升溫，不過隻要你手一拿開就會降溫。從這個角度來看，古人把女孩子稱為“西方少陰”應該不光因為脂粉中有金屬鉛，真的是太形象了。

盡管在現實中幾乎沒有能像在武俠小說中那樣将金鐵搓圓揉扁的人。但我們也可以通過能否彎曲金屬薄片來判斷材質的金屬性。金屬一般都是能夠多次彎折的。那是因為金屬本身是由一個一個小粒的金屬晶體組成。無論金屬表面多麼完美，這些晶體排列都是無序的。這也是使金屬與翡翠、水晶這些晶體呈現不同的外觀的原因。而金屬晶體内部就有“位錯”，那是偏離應該所在晶體位置的原子。金屬晶體彼此間依靠“金屬鍵”聯結，但它們發生位移時卻主要是依靠位錯。當你扳折一個回形針時，都有數以百億計的位錯在移動。這就是金屬所以能夠多次反複拗折變形而不斷裂的原因。對于有些含雜質又或者加工不良的金屬，反複變形可能會讓位錯變大，進而斷裂，這叫“塑性斷裂”。這也是金屬的一項特質。

金屬晶體位錯

相應的就有“脆性斷裂”，即物質象餅幹一樣，幾乎不存在任何變形的折斷。它主要發生在木材或者石材上面，而這些物質與金屬的觸感也有很大不同。

木材的導熱系數不象金屬那麼大，也就是說在冬天它不會象金屬一樣凍手，不會發生把你的舌頭沾在上面拔不下來的悲劇。這是因為組成木材的不是金屬晶體，而是一根又一根的木纖維。它也比金屬更柔軟一些。木纖維間多少有些空氣，不像是金屬晶體一樣成“晶格狀”緊挨着。讓木頭結合成一個整體的物質叫“木質素”。它是一種聚合物，将每一根木纖維緊緊拉着。其實我們可以通過切割、蒸煮，把木頭打碎，把裡面的木纖維解放出來。泡在水裡的木纖維就是木漿。把它們撈起，攤平，曬幹，我們就得到了紙。盡管我們眼睛看到的紙雪白光滑，但在顯微鏡下它就是一個亂柴垛。所以紙的本質還是木頭，我們如果将它們折一下就會産生不會消失的折痕，這是因為其内部發生了脆性斷裂。但紙不會斷開，這是因為還是有足夠的纖維沒有被損壞，但隻要在紙邊緣上找到一個缺口用手一撕，你就會很輕易地又把柴垛分成兩份。

顯微鏡下的紙張

紙可以通過膠水再次變得像木頭一樣結實。但遺憾的是，現在它卻不會象以前那樣防水。因為紙裡已經沒有了木質素，而由氫鍵構成的膠水很容易被水所溶解。

從金屬和紙的不同我們可以了解，将物體成型有整體和粘合兩種方式。整體成型是整個物體内外都是一種結構，就象石材。而粘合成型則是将幾個單位物體通過某種物質粘接起來。在這其中，對我們生活影響最大的莫過于混凝土。它就是依靠水泥作為粘接劑，将石子、鋼筋、河沙粘貼成一個整體，這種物質我們也叫“複合材料”。

發明複合材料的目的就是為了改善整體成型材料的性能。陶碗過于粗糙，于是上一層釉就會變成感覺精緻的瓷器。同樣的方式也可以用在紙上，讓其變成亮面紙，這樣它們的邊緣可以把人手指割傷。這樣就改變了它們的觸感。還有如果凍，軟軟的、肉肉的，就象液體。事實上它也的确是液體。隻是這種液體被包裹在以食用明膠構築的籠子裡。而液體的表面張力又讓它不會流淌出來。科學家聰明地用更牢固的二氧化矽取代了明膠，用液體溶劑如酒精之類取代了水。再将其放在高壓高溫的環境中，讓裡面的液體不經蒸發就直接汽化。這樣我們就得到了重量極輕的氣凝膠，這是一種劃時代的發泡材料。将其托在手裡感覺就象雲朵一樣輕柔。因為它具有強大的隔熱性，在工業和食品領域都有很好的應用前景。

氣凝膠

有時複合材料也能聚為晶體，這就是孩子們常吃的巧克力，廣告都說了的嘛：隻溶你口，不融你手。這是因為組成巧克力的物質是大分子的可可脂。這種分子堆棧越密，它的結晶也就越結實，熔點也就越高，更硬，更穩定。而人們通過多次試驗，找到了一個最佳配方，使巧克力正好能被人口腔中的溫度所融解，也就是打斷了晶體的分子鍊。而它是不會被手上的溫度所融解的。當然，練了火系神功的除外。

固體可以變成液體，液體也可以變成固體。塑料就是這種物質。世界最早的塑料叫賽璐璐，它的原料是火棉膠，是用木漿混合硝酸而成，又叫硝酸纖維。它幹燥後成為固體，本來是用來替代象牙材料的，但其缺點是特别易燃，甚至兩顆球高速撞擊都會着火。後來發明者在裡面加入了含樟腦的溶劑，這才改善了其性能。

塑料有很多種，第一種完全合成塑料的發明者是美國化學家利奧·貝克蘭。20世紀初，他将兩種液體混合在了一起，一種是酚類，來自桦木樹脂。另一種是一種防腐液，也就是甲醛。它們合成的産品其實是一種強力粘合劑，因為生成的新分子有一個多餘的化學鍵可以粘合更多的物體。當這些物質穩定凝固後，生成的就是堅固的塑料。後來人們就用苯酚和甲醛兩種化學物質做成了雙組分黏合劑，它的穩定性是如此可靠以至于可以用來制造飛機。

利奧·貝克蘭

塑料有軟有硬，這是因為它們的分子組成方式既有堅固的立體結構，也有松軟的鍊狀結構。後者在同一根鍊條的内部接合力很強，但在兩根鍊條之間的結合力卻很弱。這樣就決定了不同塑料的不同性能。更好的例子莫過于石墨與金剛石。人們是很晚才确定它們是同種物質，因為一個晶瑩堅硬，另一個卻烏黑柔軟，性能天差地遠。一直到1772年，近代化學之父拉瓦錫在毀滅了好幾塊價值不菲的鑽石後才證實兩者都是用碳構成的 。

鑽石與石墨所以有着完全不同的硬度和外表，原因就在于組成鑽石的碳原子構成了三維的晶塔結構，而石墨裡的碳原子單體組成卻是六邊形環。其他物質也是一樣，就象用繩子固定，無論是原子還是分子，由好幾個方向固定的都會比單單從一兩個方向固定的要穩定。如果某種物質隻有一個方向固定。那就是個開口，可以從其他物體那裡奪取分子或原子。如果這種物質能抓取的是油和水，那就是肥皂。

鑽石和石墨原子結構

肥皂總是滑滑的，因為它本來就是改性脂肪。傳說世界上最早的肥皂就是公元前700年一個無意打翻油罐的廚師發明的。情急之下，他将草木灰灑在油脂上，将它們包起扔掉，然後他發現手變得特别幹淨，于是才有了肥皂的誕生。

當肥皂與油滴接觸時，它分子裡親水的那頭極力想擺脫油滴，而親油的那頭卻插入油滴，兩者作用下，就将油滴從要清洗的物體表面拔了出來，和肥皂分子一起溶于水中，物體就變得幹淨了。

肥皂分子模型

混合了肥皂分子的水開始變得渾濁，用手拔弄也感覺開始粘稠。這是因為液體和固體也是一樣的，裡面分子越多的話也就越不好流動。有些物質很難判斷它是固體還是液體。就象玻璃，曾經有個說法說它其實是液體，隻是流動得特别慢，慢到億萬年才移動幾個分子的樣子。包括我在内，很多人相信過這說法。然而它其實是錯的。玻璃的确有一些液體的特性，但它依然是固體，不會流動。真要過億萬年的話，它的表面可能變得粗糙，這叫“非玻化”，但這不是流動。但真正的看似固體實則液體的物質也有，那就是瀝青。1927年，昆士蘭大學的托馬斯·帕内爾教授制作了一個裝置，用以說明瀝青的液體屬性。它其實就是個裝有瀝青的開口漏鬥。近一百年時間，瀝青隻滴下了九滴。差不多9年左右一滴。

瀝青滴落試驗

除了流動性外，液體還有很多固體沒有的特性，比如它是很難壓縮的，就象波浪，在某地有退潮，另一邊就肯定有漲潮。這也就是液壓機的工作原理。

一些液體比較容易蒸發，那就會帶走熱量，這使得它們摸起來會比其他液體涼一些，根據這個發明了用于冰箱制冷的氟裡昂，但它的洩漏破壞了大氣層。愛因斯坦曾想發明一種更安全的冰箱，但沒有成功。其實有些固體溶化也可以産生同樣的效果，如硝石。這是古人制冰的方法。

一些液體還有很強的腐蝕性，接觸它會讓你的皮膚疼痛。這就是酸堿溶液了。對于你的身體它們很危險。其中最有名的莫過于王水。它是硝酸與鹽酸的混合物，其腐蝕性足以化掉金塊。其實就是最普通的水也有一定腐蝕作用。不過這裡應該叫“滲透”。我們每次洗澡，身體都有一小部分溶解在水裡，我們的手指會起皺。這就是滲透的作用。

泡水太久，手指起皺

但更危險的液體還有，例如水銀。它具有很強的浮力。将它灑在地上，表面張力會使水銀滴自已收縮成能滾來滾去的圓珠，很多金屬，即使是金銀，也能被水銀融合，不是溶解，形成汞合金。這種金屬特别堅硬，以前曾經拿來補牙。

但水銀蒸氣是有劇毒的，水銀自身也好不到哪去。我們還是少接觸為妙。有說它最擅長滲入傷口。但很多帝王将相用它來當防腐劑，裡面最有名的就是秦始皇。

有趣但危險的水銀滴

以上這些就是我們能夠接觸到的大部分材料的微結構。當我們了解了它們後也許可以構想一些更神奇的新材料。比如一種能夠在你手上迅速凝結成一次性手套的液體，又或者可以随體溫變化顔色的布料。八十年代有一部科幻小說《波》，就是說通過發射各種的“波”來欺騙人們的感官，其中就包含光波、聲波，帶觸覺的波也有。誰說它們就一定隻是幻想呢？這不就是佛教所謂的“萬法皆空”嗎？

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