人類文明的發(fā)展，人類社會的每一次改革都與材料息息相關(guān)，從石器時(shí)代到當(dāng)今的信息化時(shí)代，材料遍布于世界的各個(gè)角落。在這里，將細(xì)述那些伴隨了人類發(fā)展歷程，并對歷史發(fā)展影響深遠(yuǎn)的關(guān)鍵材料。

    如果沒有木材、陶瓷、玻璃、以及鋼鐵，我們又會是怎么樣呢？如果沒有木材、陶瓷、玻璃、以及鋼鐵，我們又會是怎么樣呢？倘若沒有諸如此類的重要材料，人類文明也就不會像如今一樣如此燦爛輝煌。在這里，列舉了10種從最古老的種類到那些重塑21世紀(jì)的的材料，它們對人類社會有著深遠(yuǎn)的影響。

    1.木材

    木材先于石頭而存在。畢竟，我們?nèi)祟愂巧值漠a(chǎn)物。沒有任何一種材料像木頭一樣，從幾百萬年前的非洲之心到現(xiàn)在，一直親密地陪伴了我們種族的發(fā)展歷程。雖然在考古學(xué)家們對更為持久的物質(zhì)（如石頭和磚）懷抱解讀激情時(shí)，這一簡單的事實(shí)往往會被忽視掉，但我們的物質(zhì)世界曾經(jīng)幾乎完全是由木頭所構(gòu)成的，譬如原木、棍棒、樹皮、細(xì)枝、竹子和無數(shù)種自然界中木材的其他形式。

    沒有材料像木材一樣在其多樣化的使用性上如此令人印象深刻。這歸因于大自然的鬼斧神工，賦予了植物如此多樣化的強(qiáng)度、密度、以及靈活性。反過來，這主要是因?yàn)槟静谋旧硭邆涞膹?fù)合結(jié)構(gòu)——高強(qiáng)度的纖維與牢固的粘合劑的結(jié)合。這樣結(jié)合后的結(jié)果，可能會如橡樹或鵝耳櫪一般致密、沉重，可能會像輕木一樣，柔軟、質(zhì)輕，可能會像柳木或者月桂一樣，非常靈活，也可能會如柚木、桃花心木一般強(qiáng)韌。

    對木材的熟練使用使得人類可以將河流、海洋，從障礙轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚偻ǖ溃簧踔廉?dāng)一些小石頭可用時(shí)，利用木材可以構(gòu)筑籬笆、家、以及圍墻；從床、椅到水桶等一切木制品，都可以用來便利他們的生活。在上個(gè)世紀(jì)左右，這種對木材原本形態(tài)的熟練應(yīng)用已經(jīng)拓展到了一個(gè)全新的模式，包含了切片、層壓合板、顆粒以及碎屑等不同形式。

    2.陶瓷

    在21世紀(jì)，我們往往不會對陶罐在意太多，或者說是對任何一種由粘土燒制的容器。但對于考古學(xué)家而言，陶瓷的存在與否是人類社會發(fā)展階段的一個(gè)最基本的重要指標(biāo)。在“陶瓷”社會，食物和水的存儲只有很少的幾種方式，因而農(nóng)業(yè)的發(fā)展依舊停滯在原始階段，并且受限很大，直到人類學(xué)會了如何燒制粘土，這才有所改觀。

    塑形后的粘土在干燥后會發(fā)生硬化，但只有在足夠高的溫度下燒結(jié)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)才會發(fā)生永久性的轉(zhuǎn)變，從而不滲透液體，且不易變形。最早的人類偉大文明起源于美索不達(dá)米亞（如今的伊朗）、中國以及印度地區(qū)，在其繁榮發(fā)展的過程中，不僅僅創(chuàng)造了各種實(shí)用的容器，而且還有多姿多彩的瓦、雕塑，以及珠寶。通過結(jié)合其他礦物材料，燒結(jié)后的混合粘土顏色豐富多彩——第一種釉料的由來。

    頗具嘲諷意味的是，對于這種最古老的加工原料，在21世紀(jì)實(shí)驗(yàn)室中，一些最先進(jìn)的物質(zhì)，如高溫超導(dǎo)體，其本質(zhì)竟然也是陶瓷。

    3.纖維&布料

    我們很難想象無處不在的布料同樣也是一種材料，但它卻是人類掌握最早的復(fù)雜制造業(yè)。在自然界中，雖然存在數(shù)量有限的纖維，但卻不存在布。像絲綢、棉花，或者羊毛，這些纖維的確存在，但在織成布料之前，必須對它們進(jìn)行加工改造。人類是如何掌握將成百上千根單一的羊毛搓成粗紡線紗，或者他們是如何獲知將亞麻植物的枝桿通過浸泡來分離纖維，從而擰成亞麻線，這是我們早期歷史的偉大奧秘之一。

    古往今來，布的種類一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)之一。也許早在5000年前，中國人就發(fā)現(xiàn)他們可以利用蠶絲編織極薄的精致布料。大約在相同時(shí)期，印度和埃及的布料制造商們利用棉花纖維進(jìn)行紡紗，制成了用途極其廣泛的、紋理和輕重各異的布料。在世界大部分地方，我們的祖先們發(fā)現(xiàn)他們可以利用各種放牧動(dòng)物的毛，從駱駝到羊，制成一些已知的非常柔軟的織物，或者那些扎人的粗糙布料。

    它來源于試管，而并不是農(nóng)場。

    隨著現(xiàn)代化學(xué)在布料改善中的應(yīng)用，布的多用性和多樣性并沒有銳減，反而有所提升。然而利用人造纖維以及聚酯等合成材料來制造時(shí)尚衣物的一些早期努力，在當(dāng)時(shí)卻變成了笑柄。而今，它是一類不具有布的特性的罕見衣物，其來源于試管，而并不是農(nóng)場。

    4.青銅

    銅是人類能夠謹(jǐn)慎使用的第一種金屬。它的發(fā)現(xiàn)純屬偶然，其當(dāng)時(shí)被誤以為是金塊。在通常情況下，銅更易從礦石中還原出來的它相當(dāng)?shù)刭|(zhì)軟，并且?guī)缀醪淮嬖诶饨恰Ｇ嚆~作為摻有少量錫的一種銅合金，其應(yīng)用更為廣泛。雖然我們不知道工匠是如何設(shè)計(jì)出這種結(jié)合方式的，但在青銅發(fā)現(xiàn)之前的5000到6000年里，（在許多地方）已經(jīng)有數(shù)千年的加工銅的歷史了。

    作為第一種人類有目的地生產(chǎn)的合金，青銅為金屬的廣泛使用開辟了先河，尤其是在武器方面。第一把劍就是青銅劍身，其具備銳利的劍鋒，抗碎裂、斷裂的能力或許就是它最重要的屬性。

    在青銅的組分中，錫是最為不常見的，它們可能是長途貿(mào)易的第一批產(chǎn)物。即使在古典時(shí)期，在地中海地區(qū)，有關(guān)銅的大規(guī)模貿(mào)易都來自于塞浦路斯（它的名字來自希臘字的金屬），有關(guān)于錫的，則來自于遠(yuǎn)在西南方的英國（康沃爾）。

    5.鐵&鋼

    即便是在21世紀(jì)，鐵仍舊是最重要的金屬，這一真實(shí)性已有3000年之久。可用的鐵礦石幾乎隨處可見，大量的技術(shù)可以用來生產(chǎn)不同形態(tài)、不同特性的金屬。從歷史角度來看，鐵有三種基本的形式：純鐵、鑄鐵，以及鋼。對它們形態(tài)的辨別，工匠們完全依賴于經(jīng)驗(yàn)和觀察，并且對鐵的使用已有數(shù)個(gè)世紀(jì)。直到19世紀(jì)，人們才理解了它們成分的差異，尤其是其中碳的重要作用。

    純鐵幾乎不含其它雜質(zhì)，可以在車間便捷地使用，并且韌性很好，可鍛造成型。而鑄鐵則有明顯的碳含量，混合在金屬之中的碳（物理和化學(xué)結(jié)合都有）有時(shí)可多達(dá)5%。不像純鐵一樣，這種新構(gòu)建的產(chǎn)物可以熔融在炭爐中，然后利用熔漿和模子澆注成型。雖然鑄鐵硬度很高，但其質(zhì)地比較脆。就其歷史而言，或許早在2500年前，中國的金屬匠就第一次使用了這種高爐的產(chǎn)物——鑄鐵。

    在上半個(gè)世紀(jì)，鐵最重要的形式是鋼。鋼的成分很廣，其性質(zhì)在很大程度上取決于碳（0.5%-2%）和其他合金材料的含量。一般來說，鋼同時(shí)具備了純鐵的韌性和鑄鐵的硬度，因此在歷史上多用于制造刀片和彈簧等。在19世紀(jì)中期之前，要實(shí)現(xiàn)這種均衡的性能需要高超的技藝，但是新工具以及新工藝的發(fā)現(xiàn)，比如平爐冶煉和酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼法（第一種廉價(jià)的用鐵來生產(chǎn)鋼的工業(yè)制鋼法），降低了鋼的價(jià)格，并實(shí)現(xiàn)了大量生產(chǎn)，從而鋼材得到了廣泛的應(yīng)用。

    6.玻璃

    因?yàn)樯匙硬唤?jīng)意的掉入，然后在爐中熔化，第一塊玻璃也許就這樣偶然地產(chǎn)生了。這類似于冷脆性陶瓷的材料，其結(jié)構(gòu)和性能卻與陶瓷差異很大。雖然我們通常認(rèn)為玻璃是透明的，但透明玻璃的產(chǎn)生經(jīng)歷了長達(dá)數(shù)個(gè)世紀(jì)的試驗(yàn)，或許直到羅馬時(shí)期才被生產(chǎn)出來。

    玻璃可以通過加熱沙子（二氧化硅）和一種可以降低混合物熔點(diǎn)的礦物（比如碳酸鈉）“流體”來制造。玻璃的顏色和清晰度取決于原料的純度和沙子與“流體”的特殊組合。透明或者半透明的這種材料脆性很大，但從物理方面來講，它屬于液體而不是固體。換句話說，玻璃沒有固定的晶體結(jié)構(gòu)，它實(shí)際上是可以流動(dòng)的，雖然其流動(dòng)速度異常緩慢。

    玻璃纖維電纜構(gòu)成了我們信息時(shí)代的支柱

    能夠連續(xù)穩(wěn)定地生產(chǎn)真正意義上的透明玻璃的首位制造商，非威尼斯人莫屬，他們的“點(diǎn)評”構(gòu)成了中世紀(jì)晚期評判優(yōu)良玻璃的標(biāo)準(zhǔn)。直到大約17世紀(jì)，玻璃才普遍用在窗戶上，而真正意義上的廣泛應(yīng)用則是在19世界大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)之后。當(dāng)玻璃纖維電纜構(gòu)成了我們信息時(shí)代的支柱時(shí)，玻璃的多用性才不斷涌現(xiàn)出來。

    7.紙

    在紙出現(xiàn)之前的幾千年里，通過在石頭、粘土、木頭、布、皮膚以及其他表面上書寫，人類把他們的語言記錄了下來。盡管存在多種多樣的選擇，再加上后來電子媒介的出現(xiàn)，一個(gè)沒有紙的世界將會和我們所熟知的大相徑庭。

    在大約2000年前的驚人的創(chuàng)作時(shí)期，作為眾多發(fā)明中的一項(xiàng)，紙被中國人所發(fā)明。當(dāng)那些來直接自于植物，或者更為典型地來自于廢棄衣物的纖維被浸泡、部分腐爛時(shí)，它們可以被重構(gòu)成隨機(jī)纏繞的片狀材料。通過小心翼翼地按壓這些片材直到干燥為止，然后利用淀粉給它們上漿（密封纖維之間的空隙），這樣就得到了多用性的紙。最終紙張的樣式繁多，從精細(xì)的薄紙到韌性十足的牛皮紙以及其他包裝紙類，再到可以用來糊燈籠、做屏風(fēng)、做墻紙的日本和紙。

    8.塑料與橡膠

    幾千年來，對于那些少數(shù)表面光滑和外表艷麗的材料，我們的祖先很是欣羨。象牙、玳瑁、角可以制作成小型的奢飾品，它們所帶來的溫暖和優(yōu)雅是其他物質(zhì)力所不及的。在19世紀(jì)，市場的不斷拓展，再加上人們對化學(xué)理解的大幅度加深，產(chǎn)生了一類全新的人造材料，因?yàn)樗鼈兊某霈F(xiàn)，使得在較低成本的條件下，大量制造奢飾品成為了可能。由硝化棉和莰酮制得的賽璐珞是第一種商業(yè)化塑料。在一定壓強(qiáng)下，加熱這種混合物，它會轉(zhuǎn)變成一種用途異常廣泛的物質(zhì)。賽璐珞幾乎可以做成任何東西，從梳子和衣領(lǐng)到玩偶、卡牌，以及最后的乒乓球。

    在20世紀(jì)，這種塑料可以與甚至更具塑性的大量物質(zhì)相結(jié)合。通常由煤和石油的副產(chǎn)物所制得的這種新塑料，有時(shí)可以加工成更為奢飾的代用物品。但由于它們獨(dú)特的屬性，所以大量使用于科技當(dāng)中，從電話和其他電子產(chǎn)品到人體部件替代品和其他醫(yī)療器械，對于其他材料而言，這是幾乎是不可想象的。

    和塑料緊密相關(guān)的材料應(yīng)屬橡膠，由南美開拓者引入歐洲的這種材料，最初只是一種天然產(chǎn)物。當(dāng)?shù)厝擞孟鹉z樹的乳白色汁液做防水處理，以及制作彈跳球。后來，歐洲人利用干燥后的橡膠樹液碎塊來擦除鉛筆筆跡，因而這種材料被命名為“橡膠”。直到大約1840年，Charles Goodyear才發(fā)現(xiàn)如何將這種材料制作成各種穩(wěn)定的形態(tài)，可以用制作從梳子到充氣筏等幾乎所有的東西。橡膠充氣輪胎被證明在20世紀(jì)的汽車運(yùn)輸中是必不可少的，正是因?yàn)檫@種依賴，所以促使了合成橡膠的發(fā)明，其制作方式與塑料如出一轍。

    9.鋁

    幾千年來，可以用于制造物體的金屬僅有有限的那么幾種元素。除了貨幣所用的貴金屬和珠寶外，實(shí)用的金屬幾乎全是鉛、銅或者鐵及其合金。在19世紀(jì)后期，特別是由于鋁的引入，這種格局才被打破。直到200年前，當(dāng)化學(xué)家們開始使用新的工具來探索普通礦物的成分時(shí)，這種金屬才被發(fā)現(xiàn)。

    他們研究的礦石之一就是明礬，自古以來人們就把它做當(dāng)作收斂劑和染料穩(wěn)定劑來使用。這種材料的金屬來源不明，直到1820年左右，鋁才被分離出來，對它的提純則是到了大約1850年才實(shí)現(xiàn)。盡管這樣，但它依舊十分昂貴，并且很難制備。鋁的優(yōu)良特性——特別是輕質(zhì)以及銀色光澤——引起了人們廣泛的關(guān)注。珍貴的珠寶以及譬如觀物鏡等異域物品就是由鋁制造而成的。完成于1884年的華盛頓紀(jì)念碑，其頂端的那個(gè)小尖甚至被認(rèn)為是由純鋁所構(gòu)筑的。

    20世紀(jì)初期的航空賦予了鋁新的戰(zhàn)略價(jià)值

    19世紀(jì)80年代，當(dāng)來自法國和美國的兩名年輕的化學(xué)家發(fā)現(xiàn)了如何利用大電流生成純鋁后，鋁的地位發(fā)生了翻天覆地的變化。這種“電解過程”使得鋁便捷易得，此制備方法僅取決于廉價(jià)的電力供給。20世紀(jì)初期的航空給予了鋁新的戰(zhàn)略價(jià)值，為了滿足戰(zhàn)時(shí)需求，從而擴(kuò)大了鋁的生產(chǎn)，這使得鋁成為了20世紀(jì)無所不在的金屬。

    10.半導(dǎo)體

    當(dāng)科學(xué)家們開始對材料的各種性能進(jìn)行更為深入的研究時(shí)，特別是從19世紀(jì)中葉開始，他們所在意的材料的一個(gè)重要行為就是電流的傳導(dǎo)——一個(gè)能否在材料中穩(wěn)定傳導(dǎo)或者不能傳導(dǎo)的問題。一些物質(zhì)，如木頭或者玻璃似乎能夠抵制電流的傳導(dǎo)，而另外一些材料則易于導(dǎo)電。前一種材料為絕緣體，而后一種，譬如銅和鋁，作為導(dǎo)體，在各種電線中屢見不鮮。對電學(xué)性能的研究，促使了另外一類材料（半導(dǎo)體）的產(chǎn)生，其性能位居先前兩種材料之間。包括碳在內(nèi)的這種“半導(dǎo)體”，它允許電流通過，但其物理響應(yīng)卻很弱。（例如，碳易于升溫，這也就是為什么愛迪生認(rèn)為它適用于做燈絲材料的原因。）

    這些19世紀(jì)的研究人員可能從未料想到，在下個(gè)世紀(jì)末，這些半導(dǎo)體會對我們的世界產(chǎn)生比以往其他任何材料都巨大的影響。20世紀(jì)早期，發(fā)明家設(shè)計(jì)出了多種巧妙地控制電流和電波的方法，促進(jìn)產(chǎn)生了多種新的通信方式，比如廣播和電視。他們發(fā)現(xiàn)的關(guān)于控制電子行為的方法：當(dāng)這些運(yùn)動(dòng)被精確地控制時(shí)，聲音、光和其他現(xiàn)象可以以前所未有的方式被收集、傳播、復(fù)制、放大和操縱，從而實(shí)現(xiàn)通知、娛樂、調(diào)查和計(jì)算。

    最初，雖然這種電子行為的操控依賴于真空管，但它對能量、速度、以及效率的消耗很大。在第二次世界大戰(zhàn)的刺激下，以及對通信和控制技術(shù)需求的迅速擴(kuò)大，真空管的替代品，如晶體管，開始出現(xiàn)在戰(zhàn)后的歲月里。最初，這些替代品是用非常奇特和昂貴的半導(dǎo)體材料制成的，因而它們的制造或使用并不那么容易。但是當(dāng)化學(xué)家們發(fā)現(xiàn)如何制造大量的晶體硅時(shí)，所有的不可能都變成了可能。隨著在硅晶片上廉價(jià)穩(wěn)定地印刷完整復(fù)雜電路技術(shù)的發(fā)展，包括數(shù)字計(jì)算機(jī)在內(nèi)的工作方式，使得信息和通信革命成為了可能——一種我們都可以看得到的革命。