《迷人的材料》书评
(中国科学院大学, 北京 101499)
摘要: 《迷人的材料》是英国材料学家马克·米奥多尼克撰写的一部极具魅力的科普佳作。本书以独特的视角和生动的叙事, 选取了钢、纸、混凝土、巧克力、泡沫、塑料、玻璃、石墨、植入物 (仿生材料) 等十种基础且关键的材料, 深入探讨了它们如何从原子和分子层面决定其宏观特性, 并最终深刻塑造了人类文明的进程。米奥多尼克成功地将深奥的材料科学原理融于日常物品与历史故事之中, 揭示了物质世界背后隐藏的科学之美, 展现了材料科学与人类文化、经济和生活方式的深刻联结。
关键词: 材料科学, 马克·米奥多尼克, 微观结构, 文明史
引用格式: 张骥闽. 《迷人的材料》书评[J]. 工程材料与结构, 2026, 5(1): 1-4.
文章类型: 书评
收稿日期: 2025-11-21
接收日期: 2025-12-15
出版日期: 2026-03-28
0 引言
想象一下，清晨唤醒你的不锈钢杯、承载你思想的纸张、你脚下的混凝土路面乃至让你愉悦的一块巧克力……我们被一个“人造材料”的世界所包围，却对构成这个世界的基本要素知之甚少。《迷人的材料》[1]正是这样一部引导我们重新审视身边寻常之物的非凡之作。作者米奥多尼克并非以高高在上的专家姿态布道，而是如同一位充满好奇的向导，从一杯茶的顿悟开始，带领读者踏上一场从微观原子到宏观文明的发现之旅。本书的核心魅力在于，它回答了每个现代人都曾有过的朴素疑问:为什么玻璃是透明的?为什么钢又硬又韧?为什么巧克力在口中融化得如此恰到好处?这些问题的答案，共同指向了材料科学的核心——结构决定性质。
1 内容解读
米奥多尼克在《迷人的材料》中构建了一套从日常经验切入科学原理的有效叙事路径。他并未遵循传统的材料学科分类，而是通过结合个人经历、历史典故与科学阐释，使每种材料的科学内核变得生动可感。
全书以“不屈不挠的钢”开篇，具有奠基性意义。作者从大马士革钢的传奇切入，借助自己不慎被手术刀(钢材)划伤却未严重感染的经历，引出对铁碳原子键合形成坚硬马氏体的解释。他阐释了钢的强度与韧性源于其内部可移动的“位错”这一微观机制，并将其与贝塞麦转炉炼钢法引发的现代城市景观变革相联系，展现了从微观结构到宏观文明的叙事跨度。
“可口的巧克力”一章则典型地体现了作者化寻常为奇妙的功力。他将巧克力的独特口感归因于可可脂的同质多晶现象(指同一物质具有多种晶体结构)——在六种晶体形态中，仅第五种能带来丝滑口感与清脆断裂声。这不仅是关于食品科学的趣味知识，更直观地揭示了材料科学中相图、结晶温度与性能稳定性的重要性，说明了通过精确控制加工条件可获得理想微观结构的核心思想。
对“透明的玻璃”的探讨则延伸至科学史与哲学层面。作者解释了玻璃的透明性源于其非晶态结构对可见光光子的禁带隙(决定了材料对光的吸收与透过特性)，进而论述了玻璃镜的发明如何影响人类自我认知，以及玻璃透镜如何助推天文学与微生物学的诞生，阐明了材料作为工具对人类认知边界的拓展作用。
除上述详述的材料外，本书对其他材料的解读同样体现了“结构-性质-影响”的框架。例如，“纸”的探讨超越了其纤维素纤维结构，深入分析了其作为信息载体对文明传播的革命性作用;“混凝土”从古罗马万神殿的耐久性讲到现代钢筋混凝土的力学原理，揭示了这种复合材料如何塑造城市肌理;“泡沫”聚焦于其多孔结构的隔热与缓冲性能，并辩证讨论了发泡塑料的应用与环境挑战;“塑料”部分详述了聚合物长链带来的可塑性，既肯定了其实现设计“民主化”的积极意义，也批判了其“用即弃”文化带来的环境问题;“石墨”一章通过铅笔芯与钻石的对比，展示了碳原子排列方式对性质的巨大影响，并引申至石墨烯等新型碳材料;而对“植入物”(仿生材料)的介绍，则聚焦于生物相容性概念，展现了材料科学在医疗领域如何模仿并融合生命系统。
通观全书，米奥多尼克的叙述在微观机理、宏观性能与文明影响之间建立了有机联系。所选案例，如钢与巧克力，因其日常性、历史代表性或科学趣味性，能有效引发读者共鸣并阐释核心原理。这种全景式的叙事策略，成功地将材料科学知识融入更广阔的历史与社会文化语境之中。
2 研究发现和主要贡献
《迷人的材料》通过对十种代表性材料的深入剖析，系统性地呈现了材料科学的核心研究发现:材料的宏观性能从根本上由其微观原子与分子结构所决定，而材料的开发与应用历程则与人类文明进程形成了深刻的协同演化关系。例如，书中通过钢的“位错”机制、巧克力的同质多晶现象、玻璃的非晶态结构等案例，生动验证了“结构决定性质”这一材料学基本原理。同时，本书超越了单纯的科学原理阐释，通过将每一种材料置于具体的历史与社会语境中，揭示了材料不仅是技术产物，更是推动艺术风格变迁、经济模式转型乃至哲学观念革新的重要动因，如玻璃对科学革命的助推、塑料对消费文化的影响等。
本书的首要学术价值在于其构建了一套有效的科学传播范式。作者米奥多尼克成功地将材料科学的知识体系从专业实验室语境中剥离，并将其锚定在读者的日常经验之上。他所采用的“材料-生活-文明”三维解读框架，以及从具体感知到抽象原理的认知路径，显著降低了公众理解科学知识的门槛。这种以“具身认知”为基点的写作策略，为如何跨越专业壁垒、激发普通读者对基础科学的内在兴趣提供了可资借鉴的范例。
其次，本书的贡献体现在其成功的跨学科整合。它将材料科学的核心概念，如化学键合、晶体结构与相变，与历史分析、社会批评及文化研究无缝衔接。这种叙事方式不仅阐释了材料的技术特性，更生动演示了技术与社会如何相互塑造。例如，对塑料的讨论既涵盖了其聚合物链的化学基础，也深入分析了其如何通过“民主化设计”提升大众生活水平，并批判性反思了其带来的环境可持续性挑战。这种处理方式，使本书同时具备了科普读物与科技社会史论述的双重价值。
本书的另一重要价值在于其有助于培养一种批判性的“材料意识”。它引导读者超越对日用品的工具性认知，转而关注其物质构成、来源、微观结构及生命周期。这种视角转变促使读者将身边的人工环境视为一个由材料构成的“设计宇宙”，从而更深入地理解技术如何嵌入社会，并激发对负责任消费与创新的思考。这对于提升公众的科学素养具有积极意义。
当然，本书在选材上亦存在一定的局限性。作为一部面向大众的导论性读物，其为了叙事的集中与可读性，未能涵盖一些对现代社会至关重要的材料，例如作为信息技术基石的半导体材料，以及广泛应用于航空航天等高端领域的先进复合材料。这种取舍在科普写作中虽属常见，但读者若需获取更全面的材料科学图景，则需要进一步参阅专业性更强的著作。
3 结束语
《迷人的材料》成功地将材料科学的核心原理与人文背景相结合，为普通读者提供了一种理解物质世界的新视角。米奥多尼克通过日常材料的故事，有效地阐释了“结构决定性质”这一基本科学原则，并揭示了材料与人类文明发展的深刻联系。
本书在科普创作方法上的启示意义值得关注。其从具体经验出发、连接微观结构与宏观文明的叙事策略，为跨学科的科学传播提供了有益借鉴。尽管本书在材料选择上侧重于基础与日常品类，未能充分涵盖如半导体、复合材料等对当代科技具有颠覆性影响的先进材料，但这一定位与其面向大众普及核心概念的初衷相符。读者若需深入了解材料科学的前沿，可进一步参阅更专业的论著。
展望未来，材料科学正朝着可持续性、智能化与多功能融合的方向快速发展。生物可降解材料、钙钛矿光伏材料、智能响应材料等前沿领域，有望为解决能源、环境、健康等全球性挑战提供新路径。《迷人的材料》所培育的“材料意识”和对材料特性的基本理解，有助于公众更好地认识和迎接这些由新材料驱动的变革。因此，本书的价值不仅在于知识的传递，更在于为读者理解一个日益由人工材料构成的未来世界奠定了必要的基础。
利益冲突: 作者声明无利益冲突。
[①] 通讯作者 Corresponding author:张骥闽，zhangjm2003@126.com
收稿日期:2025-11-21; 录用日期:2025-12-15; 发表日期:2026-03-28
参考文献(References)
[1] 马克·米奥多尼克. 迷人的材料: 10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事[M/OL]. 赖盈满, 译. 北京联合出版公司, 2015[2025-11-21].
https://book.douban.com/subject/26593084/.
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https://doi.org/10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2024.22.001.
Book Review of Stuff Matters:Exploring the Marvelous Materials That Shape Our Man-Made World
(University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 101499, China)
Abstract: Stuff Matters: Exploring the Marvelous Materials That Shape Our Man-Made World by British materials scientist Mark Miodownik is an outstanding work of popular science. From a unique perspective and with vivid storytelling, the book selects ten fundamental and key materials—including steel, paper, concrete, chocolate, foam, plastic, glass, graphite, and implants (biomaterials) —and delves into how their macroscopic properties are determined at the atomic and molecular levels, ultimately shaping the course of human civilization. By integrating profound principles of materials science with everyday objects and historical narratives, Miodownik reveals the hidden scientific beauty behind the material world and demonstrates the profound connections between materials science and human culture, economy, and lifestyle.
Keywords: Materials science, Mark Miodownik, microstructure, history of civilization
Citation: ZHANG Jimin. Book review of Stuff Matters: Exploring the Marvelous Materials That Shape Our Man-Made World[J]. Engineering Materials and Structures 2026, 5(1): 1-4.