清晨第一缕阳光徐徐洒进窗沿，枕巾上的闹铃便叮叮地响起。你伸了个懒腰爬起，瞄了一眼睡衣袖口上显示的今日天气。你顺手捞起床边的起居服，摸到衣角的显示屏，手指飞快滑动，各大品牌新出的衣服图案轮番刷刷显示。指尖一定，个性的T恤设计已显示在你的衣服上。厨房里飘出了咖啡香，你还紧盯着窗帘，看美女主持人为你播放早间新闻。换了运动服去跑步，短裤的口袋里为你记录着行进的速度与距离，上衣则在你汗流浃背时缓缓降温……这些似乎存在于科幻故事里的情节，也许不久将来到你我身边。

智能织物将不仅仅在时尚业中大展拳脚。想象一下，硝烟弥漫的战场上，军装将可与指挥部的电脑相连，随时传递士兵的位置与受伤信息，为救援伤兵争取许多的时间。化学实验室中，操作人员的白大褂可随时更新环境中微生物、化学药品污染与辐射指标，提供更多保护。这些智能织物甚至可以为行人监控空气中的污染物，随时测量心脏病人的生理指标。除了作为人们日常穿着的衣物，智能织物的技术还可更广泛运用于许多工程制造业中，如柔性电池、超级电容器、超导直线电机、氢能储存系统等。长久以来被称为“夕阳行业”、以技术门槛低为名的纺织业，即将迎来其高科技的春天。

想让你的衣服变成iPad? 这需要将织物变成电子设备，配备以传感器与电池等部件。天然的棉毛丝麻纤维，自然无法追赶上高科技的步伐。高分子工业的迅速发展，也无法使尼龙或粘胶纤维的电学性能变得出神入化。而传统的导电材料——金属则显得沉重笨拙，冰冷坚硬。谁也不愿意每日穿得像钢铁侠一般行走生活。

碳纳米管的问世，使新材料的前景焕然一新。这种中空细管由石墨碳原子形成蜂窝般的六角结构并环绕而成，直径不过1纳米——相当于把一根头发分成10万份。这些肉眼不可见的细管却是十八般武艺汇集一身。它们的强度远胜于钢铁，热传递则远超于铜。同时它们还拥有非常优秀的导电性能。通过控制碳纳米管的尺寸与结构，它们的导电性能可与金属或半导体相媲美。然而，如何将这些琐碎细小的碳纳米管“织就”成衣衫？科学家们费尽心思，尝试了各种方法。

2008年，密歇根大学化学工程系教授Nicholas Kotov将碳纳米管倒入导电高分子溶液中，然后不断将棉纱浸入溶液并取出晾干。这使得碳纳米管均匀分布于棉纱表面，并牢牢与纤维结合，为棉纱表面镀上了导电材料。为了证实棉纱可以导电，Kotov在两根棉纱间架起了电路，发光二极管竟神奇地熠熠发光。这表示织物已经可以承担相当大的电流，在技术上是一个很大的突破。Kotov更在溶液中添加了可与人类血清白蛋白反映的物质。他发现，棉纱间通过的电流与白蛋白数量有关联。这个技术进展为制造监控伤员的军服迈进了一大步。

斯坦福大学材料科学与工程系副教授崔屹则希望制造“纺织电池”。他将碳纳米管制成“墨水”。将织物浸泡于这种“墨水”中，碳纳米管附着于织物表面，交错的纤维为电流形成导电的通路，使织物呈现良好的导电性能。即使将织物折叠、弯曲、洗涤，碳纳米管也不会脱落。这种新型织物可以储存能量，预示着新一代柔性电池的模样。这种“纺织电池”质轻价廉，可迅速充放电，也许有朝一日，它们将可以驱动一些日常的小装置。然而，它储存的能量总量并不高，也许无法满足人们的需求。

德克萨斯大学纳米技术中心教授Ray Baughman试图解决这个问题——为纤维镀粉末。粉末的表面积大，可以实现更高的存储密度。然而粉末易脱落，也无法经受洗涤。Baughman另辟蹊径，先培育出一片碳纳米管“森林”，用管轴将其碾成一个50纳米厚的纳米管网，在其表面喷涂粉末。纳米管网的空隙困住了粉末，使其无法自由行动。这些纳米管网随即旋转加捻成纱，再与棉或毛纱混织，形成导电性能优异的超导织物。这种智能织物不仅耐洗耐揉搓，还拥有自洁功能。

如今，美国化学制造商Lintech与碳纳米管纺织制造公司Nanocomp都已经瞄上了这些新技术。他们正积极与科学家们展开合作，希冀有进一步的技术突破。也许不远的将来，我们便可以穿上这些智能织物，在电子时代里走得更远。

1983年以前，肖天存是陕西眉县一农民家庭的孩子。1987年，他从西北大学化学系毕业，在中科院兰州化学物理研究所读博。1993年他受聘于山东大学环境工程系，六年后赴英国牛津大学成为化学系访问学者。2003年，牛津催化公司在他六项研究专利基础上成立。两年后公司上市，成功融资6500万英镑。如今，肖天存担任牛津大学化学系高级研究员，牛津催化公司与沙特-牛津KACST科技公司的首席技术官。

而采访者Fujia如是说：“在做今年科学松鼠会的圈圈坐栏目前，土摩托不知从哪听来的八卦，问我：‘你要采访肖老师啊？他人超级好的。’ 而小蓟则再三叮嘱：要注意大时代中人物的跌荡。我最后见到的是一位优秀、朴实、真诚的老师，在滚滚向前的历史潮流中经历了其传奇丰富的人生。科学圈圈坐，你我一起坐听前人故事。”

肖天存自己则说：命运经常会给你开玩笑，你永远不知道接下来会发生什么。

科研成就

Fujia（下简称F）：老师先介绍一下您的研究吧。

肖天存（下简称肖）：我一开始做的是催化剂，有六项专利。基于这些专利，我和牛津大学、投资者一起成立了牛津催化公司。2006年公司上市的时候，主要依靠的技术是常温下制备氢气、气变油催化剂和加氢脱硫催化剂。我所制备的常温制氢催化剂，可以在常温下让甲醇和过氧化氢生成氢气，当时氢能技术很热门，我们这个技术在伦敦金融城引起轰动，直到现在依然独一无二。不过现在氢能已经没有太多市场了。

F：新能源市场变化太快。那这项技术还有其他用途么？

肖：我们现在利用这个技术来做超高温蒸汽。现在地热能很火，人们可以采用深度钻孔技术，钻探地热来发电。这个超高温蒸汽可以钻至地下几千米，一来用高温将土壤融化，二来也可以把土壤组织打散，方便钻探。这个技术在我们公司，光许可费就卖了几十万美元，之后客户的收益我们还有分成。当然这个独一无二技术的其他用途有待拓展。

F：从制备燃料电池到超高温蒸汽，这个技术是可以完全转化的么？

肖：只要把反应物比例调一下就好。我们制备氢气是用甲醇与过氧化氢反应，化学反应式是：

CH₃OH+H₂O₂+H₂O→2H₂+CO₂+2H₂O

水在这里只用以稀释过氧化氢，不起作用，因为纯过氧化氢非常危险的。但如果增加过氧化氢的量，反应结果就不一样了，化学方程式则变成：

CH₃OH+3H₂0₂ +H₂O→CO₂+4H₂O

这个反应可以放出大量的热，比之前那个反应式放出的能量要高，可形成超高温蒸汽，比金刚石等钻探的效率高。

F：但在常温下，甲醇和过氧化氢可以反应吗？

肖：不能。常温下，过氧化氢只能自己分解。所以我们所做的催化剂非常关键，可以使甲醇和过氧化氢产生反应。这就是我们的专利了。这个催化剂实际上是铂金。但普通的铂金，譬如首饰这种，是没有办法催化这个反应的。所以我们需要对它进行处理制备，让它同时活化甲醇与过氧化氢。不同的制备技巧，会导致不同的表面结构，能量也就不一样。所以我们在催化剂制备上下了很多功夫。

F：老师能解释下这个催化剂的作用么？

肖：催化剂是一个表面反应。它可以是粉末，也可以是颗粒，表面形状可以完全不一样。我们将白金涂在载体表面，让它有一个很高的分散。白金晶体有三个面，有些面上能量特别高，可以同时活化过氧化氢和甲醇。但有些面上特别稳定，甲醇就不会起任何反应，过氧化氢就只能自己分解了。过氧化氢与甲醇都是极性分子，而过氧化氢的稳定性比甲醇要差，所以我们的催化剂便是可以使得两者同时进行反应。

F：那么我们可以用纯白金晶体来做催化剂吗？为什么还需要载体？

肖：纯白金金属颗粒的分散性小， 小的颗粒受到高温时容易烧结。 而化学反应许多都是高温反应。比如氧化铝就非常稳定，但金就很不稳定，一烧就融在一起了。所以我们需要象氧化铝这样的多孔载体让它分散并固定。催化剂是很大一个行业，所有人就是想办法让它变得既稳定，表面能量又高，可以活化别的物质，自己还不会损失。我们只需要几毫克的催化剂就足够了。这个反应一旦启动，就可以一直做下去。只要原料足够，反应就不会停止，所以做钻探特别好。几千米的深度，金刚石根本不起作用，但我们的超高温蒸汽就特别好。而且蒸汽还可以调细度，把土壤烧熔打松。

肖：有一个英国人特别会做生意，把我们这个东西拿去做科普教育。演示实验时，大家可以看到，当催化剂制备不好时，只有水流出来。而催化剂得当时，反应物一下变红了，把水烧起来了，表示反应成功开始放热。这是一个相当好的科普教育工具。后来美国能源部的一个教授还把这个实验拿去给他的学生做演示，他的学生一看，都对催化剂感兴趣了。（笑）

F：当时的研究程度？

肖：03年我们这个专利出来。当时和我合作的格林教授在化学界非常著名，地位也很高，他不相信我这个东西是可行的。后来我们去伦敦上市路演的时候，在金融城里引起了轰动。因为这个实验非常直观，把液体倒进去，点火点不起来，经过催化剂之后，一下就变红了。

F：之前没有人尝试过这个方向吗？

肖：之前大家觉得这个东西没有用，所以都不感兴趣。之前有日本人想过用甲醇制氢气，将甲醇加热到200度，就可以放出蒸汽。但用甲醇与过氧化氢协同反应产生蒸汽，我是第一个。这看起来是很简单的一个事情，但大家都没想到。

F：那这个主意是老师第一个想出来的咯？

肖：这个不是想出来的，是试出来的（大笑）。一般大家都知道铂金是个很好的催化剂，可以分别活化过氧化氢和甲醇，但没人想到可以把这两者放到一起，也没人能做到将两者同时活化。当时我也试过许多其他的催化剂，包括铜、镍、金等，但铂金是最好、反应最快的。当然，我个人比较喜欢应用研究，所以到现在我也不知道到底是晶体哪个晶面作用，我也没有做更多的研究，也没时间做深入研究，因为我觉得能应用就够了。

F：这个实验有多长时间？辛苦么？

肖：我试验了半年多时间。过氧化氢是个漂白剂，实验时一不小心弄在手上，手就白了，变成迈克尔.杰克逊了（大笑）。

F：最初刚开始这个研究时，想到现在的应用成果么？

肖：这个没有（笑）。最初只是为了制备燃料电池，希望可以掌握制备氢气的技术。但实验结果发现，用甲醇制成的氢气中含有一些一氧化碳，而很多燃料电池对一氧化碳相当敏感。另外，燃料电池的市场最近几年有所下降，人们都开始研发电动车了。但现在超高温蒸汽的市场特别好。

F：那后来怎么想到可以做超高温蒸汽这个方向的？

肖：一开始我是想用来做发动机的。但后来比较倒霉。2005年时伦敦地铁受恐怖袭击，恐怖分子用的就是过氧化氢。他们买来女孩子用的头发漂白剂，把浓度从15%蒸到70%，就成炸弹了。所以之后，整个欧盟对过氧化氢就有了严格限制。当时大家还觉得我们制出来的蒸汽没什么用，但后来发现，蒸汽的用途比纯氢气广。比如在医院做蒸汽消毒，或者处理有毒有害化学品，蒸汽就很好用。一般制备蒸汽需要高温和高压锅炉等，很危险。但我们这个不需要，不受气压的限制，只要到了400-500度的时候，哗一下就能出来了。

F: 现在在国际上这个超高温蒸汽，除了老师之后，还有其他人在做么？

肖：化学超高温蒸汽就只有我了。但我们公司的方向也在慢慢改变，往生物质能方向走去了。因为一个产品从实验室到工业生产，需要很长时间。公司需要生存，是不愿意等这个时间的。在公司做研究和在大学不一样，我不能单凭我的兴趣做研究，必须要考虑公司的生存。

产业化道路

F：老师和大部分学术圈科学家不太一样。您走的是一条产业化的道路。您认为这个产业化道路的优势和劣势分别是怎样？

肖：现代的科学研究和以前不一样。以前的诺贝尔奖都只奖励纯科学，但在现代社会里，纯学术研究越来越难了。牛津与剑桥大学以前都属于学术的象牙塔，但现在不一样了。你做科研是拿政府的钱，所以你必须为社会服务。有一阵子大家就说：“拿十个诺贝尔奖，不如一个比尔盖茨。”盖茨可以给社会带来许多财富，解决许多就业问题。拿诺贝尔奖拿了就拿了，但成果不转化， 就很难为社会做出很大的贡献。所以现在英国和美国一样，也越来越注重应用研究。你可以做你自己感兴趣的事情，学校不干涉，但如果你做纯学术，你个人的生活质量就会受影响。因为你只能拿科研基金，雇人工作。在国内还有个科研基金提成，这里没有，你就只能靠死工资过日子，买房都成问题。

F：也就是说，产业化的意义就是帮科学家改善生活质量？

肖：不止如此。科学产业化可以给社会增加许多就业，给社会增添价值。这个是很重要的。英国大学院系有一个RAE评比（国家院系学术与教学质量评比），当时我们化学系让我和一些大牌教授代表系里参加。其实我并不是系里的灵魂人物，但我的公司创造了30多个就业机会，给学校也创收了不少。这个成就不一定能比一篇《科学》或《自然》高，但肯定比其他期刊论文要高。因为它有意义，它表示，我们牛津大学化学系不只是能拿政府的钱，花政府的钱，我们还能为学校创收，对社会也有贡献。这个非常重要。而对于个人来说，你的研究变成生产力，个人收入也会增加，也是个人价值的体现。，所以做应用比较有意义，我对做纯科学研究兴趣不太大。。

F：在中国也好，英国也好，大学都是公立大学，都是政府在投资。这也就是说，如果大学能自给自足，就可以为政府减轻负担？

肖：一点不假。当然大学理论上不应干涉教授们的研究。但如果在研究中，有可以应用的东西，就应加以产业化。美国一直特别重视这个，英国现在也开始。我们讲“知识经济”，其实就是这么回事。

F：老师如何开始你的知识经济？

肖： 我的研究方向是多相催化，01年开始有自己的第一个专利，但是一些著名教授对多相催化不十分重视， 因为这是一个和工业紧密相关的应用研究领域。当时大学也刚刚成立技术产业化的机构，叫ISIS。他们对的专利十分重视， 现在教授们都忙着找ISIS，因为大家都尝到这个甜头。牛津大学这个机制挺好，你个人没有风险。一来你个人生活可以改善，另外你的研究也有了资金支持。因为你最终还是要把你的东西拿出来试试，你自己说你做得很好没有用，要工业上能做出来才是好的。比如高锟的光导纤维，这么多年大家用起来都觉得好，所以他最后就拿了诺贝尔奖。

F：但这个和研究方向有关吧？有些科学家就是做理论方向，他们就不可能能做到应用研究啊？

肖：这也不一定。知识是不可能被限制只能做纯科学的。比如数学，最初做费马大定理啊什么的，都是纯科学，但现在金融数学模型等应用开始出来了。美国的兰德公司，做密码的，一开始也是纯理论研究，但一旦做到一个程度之后，就有用了。我们国内有一个密码专家，叫王小云。她当时在山东大学是我的同事。她一开始研究数论，你知道，这是最理论的数学研究，没有任何实用意义。但她后来开始做密码，好多人请她去写语言。还有比如最初写DOS语言那个人， 5万美元将这个语言卖给盖茨，现在盖茨是亿万富翁了，就因为他发现了这个语言的用处。所以知识是没有纯理论的限制的，就看你怎么样应用它。

F：这么说，老师觉得发现应用的人比做出基础理论的人更重要？

肖：都很重要。首先你先要有先进东西出来，然后需要有人给它找到应用，接下来是商人把它推广到市场，这整个链条都很重要。这就是国外知识产业化(Knowledge transfer)的意义。现在牛津大学在这一块做得好，每一个环节都在帮助链条的行进。

F：老师觉得牛津大学在哪方面帮到了您的科学产业化事业？

肖：每一个方面。我01年时只有几个专利，自己没有闲钱投资，老板有一阵自己的经费也很少，让我去其他地方找工作。当时ISIS有一个种子基金，可用以投资有前景的技术，给发明人发工资。我和ISIS谈了下，他们觉得这些专利有前景，可以工业化，就给我资助。这个钱不是白给的，如果你成功了，这个钱作为投资，失败了就算了，相当于风险投资。当时他们投了30多个项目，就我这个成功了，他们把所有的钱全赚回来了。两年里，他们给我投了12万多，后来公司上市了，这12万多变成了400多万。

F：除了资金方面的资助，大学还在哪些其他方面给予你帮助呢？

肖：还有就是这个机制。初始阶段时，它帮你申请专利，然后帮你找个项目经理来帮你找市场，了解用户和投资人的观点，没有这些也是不行的。一开始的时候，你一个做科研的，不认识银行和投资者，不认识工业界的用户，让你去写一个商业计划，你也写不出来。学校就免费帮你做这些事情。公司成立之后就是你自己的事情了，学校成了股东。

F：现在国内讲产业化讲得很多，老师觉得国内和这边的制度有什么区别？

肖：国内的机制有些现在还是不够明确。比如牛津大学有明确规定，公司成立之后，学校占50%的股份。而国内的情况依每个案例而有不同。比如有些老师会说：我是院士，我是重量级人物，我为学校服务了20年，你必须多给我一点。这种完全随个例来做事情的方法就没法谈，也没法管了。再有，国内的大学从政府拿到钱，不用在大学建设上，而用以投资，不需要回报，好多教授就没有责任心，很多公司都白投了。在牛津，大学自己的钱是绝不能用来投资的。大学帮教授申请专利，专利归大学所有，但学校是不可以给你成立的公司投钱的，你必须有外来的基金。即使ISIS的种子基金，也是由外部的金融机构来管，而不是学校领导说了算。这个制度很关键。国内现在做不到这一点。不过国内到牛津来学习的不少，教育部、科技部都来过这里观摩，ISIS INNOVATION 也被邀请在世界许多地方做培训。

F：除了制度以外，国内外的教授在产业化这块有其他区别吗？

肖：教授必须把自己的责任分清楚。比如我现在，每天在公司两天，学校三天，公司就给我发两天的工资，学校用我的项目资金，给我发三天工资，这个东西就是很明确的。国内可能不十分明朗，教授们把学生找来，就给他自己的公司打工。这一来影响公司，另外责任也不明确，大家搞不清楚。我如果有个学生，要在学校做公司的事情，公司必须给学校付人头费，这样学校和公司都不损失。但在国内，有些教授认为，公司是我的，学生也是我的，我可以让学生给公司做事情，这就搞不清楚。另外，我现在在学校和公司做的事情完全不重叠。在学校做的项目和公司彻底不同，这样从学校出来的东西，是学校的专利，公司如果想要，需要给学校付许可费。这样能划清界限就能说清楚。国内不少教授在公司做这个业务，在学校还是做这个业务，这样到底是学校的职务发明，还是公司的职务发明，他也说不清楚了。这个对于大家都容易引起很大的问题，因为专利就牵扯到谁的使用权的问题。这其实也还是制度问题。

奋斗经历

F：老师能介绍一下你的成长背景吗？

肖：我这个背景很简单。我是陕西眉县人，出生在汤峪乡，在农村长大。我姐姐、妹妹和弟弟现在都还在陕西。在村里上小学，附近一个镇上念中学。我父母都在家里务农。家里希望我能读书，因为读书总是好事。有一阵子我压力比较大，觉得自己读书读不好，我爸爸说：“不要紧，读不好就回来。哪个时代都会需要农民的，回来种地也行。”（大笑）

F：那跟您现在的情况还差别蛮大的哦。

肖：（笑）所以我有时候说，命运经常会给你开玩笑，你永远不知道接下来会发生什么。人嘛，都随风飘，飘到哪算哪。

F：来牛津之前，老师在国内读书工作，对吧？

肖：我本科在西北大学，硕士博士在兰州的中国科学院化学物理研究所，1993年毕业的时候家里很穷，也没什么背景。刚好教育部出台一个政策，规定高校教师队伍里必须有适当数量的博士学位的人。在没有这个政策之前，92以前年的时候，很多国外毕业海归的博士都找不到满意的工作。有了这个政策，山东大学给我安家费，还给房子，于是我就去山东大学任教了。所以说，人必须赶上大环境。

F：当时你就想过要做应用性的研究？

肖：没有，这也是后来的阴差阳错。在山东大学那几年，我恰好和工业界有许多接触。当时山东省在做一些污水管网，热电、集中供热等环境保护项目，世界银行给贷款了1亿多美元，还有100多万美元的赠款。在谈判时他们遇到了问题，需要有懂专业而英语好的人，当时我在山东大学环境科学中心，就让我去试一试。做环境项目必须做污染源调查，于是我走遍了山东省十几个地市去看排污，所以莫名其妙跟政府打交道就特别多。（笑）世界银行做事情很严谨，而环境项目贷款是低息贷款，所以他们特别强调是否这个项目对环境有好处。联合国环境规划署又要求要做清洁生产。当时大家都不太知道怎么回事，很多人连这个名词都没听说过。后来我和山东省是行项目办说：这是个好事情，就是让你审计自己的生产过程是否有问题、污染排放等，然后山东省在世行项目中， 率先执行了清洁生产审计， 我所在的山东大学就引进了这个研究。所以8年后，中国清洁生产立法了，我还是很自豪的。

F：这么说，老师的职业生涯一直都和能源环境紧密相关，这刚好也是现在这个时代的焦点。这是因为您对这个方向感兴趣，还是刚好赶上了这个时代？

肖：这真是赶上了一个时代。我小时候对自己的未来是完全没有概念的，到现在我也不知道以后会怎样，纯粹跟着感觉走（大笑）。

F：现在中国经济发展很快，老师的事业也是到了一个新的高峰，有想过投入国内的这个经济发展潮流吗？

肖：当然了。我出国这几年，确实能看到中国经济的飞速发展。我觉得中国这种相对权力集中的政策，有时也是个好事情。国家如果没有这种控制力，就发展不起来。这十几年中国有天翻地覆的变化，虽然民主与人权上还是有问题，但总体大方向是很好的。国外为什么会有经济危机呢？不是银行家造成的，是政客搞错了。人的私欲是永远满足不了的， 社会也没法满足每个人的欲望， 必须奖勤惩懒。你看欧洲与美国的福利制度， 尤其是欧洲，大量有工作能力而不愿工作，他们只强调了保护和福利， 而不鼓励勤奋工作，就养着很多人什么活都不干地吃着喝着，中国人甚至亚洲人的国家负担相比就很轻， 因为亚洲的文化是勤奋工作和积极向上的文化。另外中国有丰富的人力资源，这些年高等教育大跃进式的发展， 培养了大量的人才，现在人才又开始闲置。所以从09年开始，我就想在国内做点事情，当时广州开发区有一个开发区领军人才计划，聘请了我，于是我去年在广州已经成立了一个研发型公司，做的项目和英国的公司大学也完全不一样。广州发展比较好，做事情比较正规，我觉得我的选择还是没有错的。

F：那您觉得在国内外做研发企业有什么区别吗？

肖：一个很大的差别是，在国外不用担心专利被侵权之类的问题，在国内就比较麻烦。所以对于一个研发型企业，如果市场在国内，这个企业就很有可能活不下去。所以我研发放在国内，专利在全世界申请，客户从国外开始，市场在美国、泰国和德国等。在国内办企业的优势是包括政府支持，但最大的优势还是国内的人力资源。国内的人能吃苦，积极性高，招人很容易招，而员工的素质是可以培养的。

 [作者按]

如果可以随意拨动时间指针，那大概会是世间最有趣的游戏。
因为威廉王子的大婚，今天的英国一派欢腾鼓舞的景象。
如果向前拨动58年会怎样？——1953年4月25日《自然》杂志发表了沃森和克里克合写的《脱氧核糖核酸结构》，首次发布了DNA双螺旋结构，剑桥潺潺的河水孕育的智慧被广而告之，人类从此知晓了自然界代代繁衍生存的秘密。
如果继续拨动2年呢？——1951年的英国，废墟中的伦敦，你会见到匆匆而过的行人，脸上仍抹不去战争留下的忧伤。



（这是什么？答案稍候揭晓）

战后的西方世界，科学如火如荼地发展。此时，“大不列颠节日”(Festival of Britain)——一个全国性的科技艺术展览活动正在举行，为纪念百年前在伦敦举行的世界上第一场世博会，也为鼓舞人们投入战后英国的重建工作。科学家，工程师，艺术家，制造商，都带着新兴的希望，纷纷涌向泰晤士河边，这其中也包括一群优秀的前沿科学家——X射线晶体学家。

若要列出“十大战后最激动人心之科技发展”，X射线晶体技术无疑将榜上有名。我们在自然光下为景物拍照，X射线晶体科学家则用X射线为晶体摄影，以窥探晶体中原子的位置排列，进而理解微观世界里的秘密。这也直接促进了DNA双螺旋结构的发现。

1912年，德国物理学家劳厄率先发现了晶体中X射线的衍射现象，并因此获得1914年诺贝尔物理学奖。此后，这个领域发展迅猛，其中最为杰出的当为英国物理学家布拉格父子（William Bragg）。他们利用X射线衍射技术分析晶体结构，并据此提出“布拉格衍射理论”，并分享了1915年的诺贝尔物理学奖。

（老布拉格与他的研究仪器分光仪）

（小布拉格早期的实验笔记）

自然的微观世界里叹为观止的奇妙结构，激活了科学家们的文艺细胞。在“大不列颠节日”展览中，科学家们将他们用X射线衍射技术所得到的结构图案交给了艺术家与制造商，从而诞生了“节日图案项目组”(FestivalPattern Group)。包括蛋白质晶体在内的图案，从科学家们的实验室和X光的照射下走出，跃然于花布、墙纸、玻璃、餐具之上。更有伦敦泰晤士河南岸的Regatta餐馆，以间苯二酚图案为羊毛地毯，三水铝石结晶图案为菜单花边，侍者们身着衍射图案的制服，端着胰岛素结构的盘子穿梭于客人间，科学、艺术与生活紧密不可分。

此时已是诺奖得主的小布拉格，便是此项目爱好者。他参与绘图设计的绿宝石晶体结构图，被绣花机绣出了蕾丝花边，裁成秀丽的小礼服。1951年在斯德哥尔摩举行的国际结晶学联合会年会中，布拉格太太身着此锦衣出席会议，艳惊四座。

（由小布拉格测得的绿宝石晶体结构而制作的绣花蕾丝）

（布拉格太太参加1951年国际结晶学联合会年会所着的绿宝石晶体结构裙子）

在物理与艺术边界起舞的，少不了女性柔媚的身影，剑桥大学卡文迪什实验室的海伦,梅高(Dr.Helen Dick Megaw)便带着科学家严谨的审视目光，与女性浪漫诗意的想象，成为了“节日图案项目组”的组织者，她献出的水合硅酸钙晶体结构图被制为羊毛、棉与人造丝混纺的花布，并被裁为窗帘，悬挂于Regatta餐馆。而“大不列颠节日”的科学展馆里，则大量布置了以水合硅酸钙晶体图案为元素而设计的墙纸。梅高的氢氧化铝晶体结构图案则被著名丝绸织造商Vanners看中，制作成贾卡机织丝绸领带，成为该展览中最为畅销的商品之一。

（海伦.梅高与她的光电测角仪，该仪器用以拍取晶体的x 射线照片。她身旁的模型为水合硅酸钙晶体结构）

（梅高的水合硅酸钙晶体结构图）

（以水合硅酸钙晶体结构图案所设计的花布裙子）

（水合硅酸钙是一种自然结晶矿物，也可由人工制成。这个贾卡机织花布由羊毛、棉与人造丝混纺，取水合硅酸钙晶体结构为设计元素。所制成的窗帘被用于伦敦Regatta餐馆。）

（“大不列颠节日”的科学展馆入口，布置了水合硅酸钙晶体图案组成的墙纸）

（Vanners制作的氢氧护铝晶体结构的贾卡机织丝绸领带，为展览中最为畅销的产品之一。晶体图案由梅高提供）

X射线晶体技术的魅力远不只在物理化学领域四射光芒。它还能帮助生物学家从微观结构中，探究生命的起源。剑桥大学卡文迪什实验室的马克思.佩鲁茨 (MaxPerutz) 便倾心以x射线晶体技术研究血红蛋白的结构，并由此获得1962年诺贝尔化学奖。血红蛋白本是用以运载氧的蛋白质分子，但在设计师眼中，它是可被简化的几何构型，也是可被填色的抽象图案。除了棉制的绣花蕾丝，ICI公司还特别设计了一种血红蛋白晶体图案的墙纸，将其结构简化并扩大，使得图案更加空灵。而佩鲁茨太太也在1951年的国际结晶学联合会议上，身着高铁血红蛋白图案的印花绉布裙子款款出席。

与佩鲁茨同享诺奖的亲密同事约翰.肯德鲁（JohnKendrew），则贡献出了肌红蛋白晶体结构图案。这种在肌肉中储存氧的蛋白分子，予ICI 公司灵感，设计出用以装饰”大不列颠英国“展览的墙纸。

（分子生物学家佩鲁茨）

（血红蛋白形成的晶体）

（血红蛋白晶体衍射图案）

（血红蛋白：血液中携带氧的蛋白质分子）

（以血红蛋白晶体结构为蓝本的棉制绣花蕾丝）

（ICI公司设计的墙纸，以血红蛋白晶体结构为元素）

（马的高铁血红蛋白晶体结构。在这种血红蛋白里，铁原子无法携带氧，血液呈棕色。）

（佩鲁茨太太穿着的高铁血红蛋白图案的印花绉布）

（马的肌红蛋白晶体结构图案，由肯德鲁提供）

（ICI设计的肌红蛋白晶体结构墙纸）

梅高的好友、于1964年获得诺贝尔化学奖的牛津大学化学家多萝西.霍奇金(DorothyHodgkin)，在梅高的推荐下，也将其得意之作——胰岛素的晶体结构图案送到“节日图案项目组”。在她笔下，这种用以降低血糖的蛋白质激素雅致而灿烂，仿似万红丛中捧出了怒放的牡丹。Regatta餐馆选择将图案简化，配以暗色调制成墙纸，远看确似朵朵争艳的蔷薇。而展览设计师则选用另种胰岛素晶体结构，并简单排列成色彩明快的墙纸，用于“大不列颠英国”展览的电影院墙壁。ICI公司选择了对比色，给胰岛素图案添了几分鲜艳与童稚。而Dunlop公司则很好地把握住原图的精致秀气，以桃红色淡淡勾勒出几朵小花，更显娇嫩。

（多萝西.霍奇金绘制的胰岛素晶体结构）

（由胰岛素晶体结构所制得的墙纸）

ICI公司采取胰岛素结构元素制的墙纸

（“大不列颠英国”展览电影院的墙纸，以胰岛素晶体结构为元素。）

（Dunlop公司设计的胰岛素晶体结构墙纸）

王尔德曾说：“艺术并非模仿生活，生活总在模仿艺术。”如果他可以穿越到1951年的伦敦，来看到艺术如何模仿微观中的自然结构，不知会做如何感想。今天，x射线晶体学的发展推动了科学界的无数重要进展，其技术本身也早已有许多突破。然而，多年风尘也未能覆盖这些图案的熠熠闪光。科学曾经、也将一直可以，如此美好浪漫地与艺术肩并肩，抚慰人们的创伤，赐予未来勇气与希望。

本文已发表于《艺术世界》杂志。

日本福岛第一核电站的事故又将“辐射”一词提升为热门话题。一时间，翩翩白衣成了流行色，“孕妇专用”的“防辐射服”炙手可热。然而，白色衣物是否便是乌蚕宝衣？“防辐射服”能否成为金刚护甲？

白色衣服“仅能”反射可见光

人视觉所见的白色，源于物体表面几乎将所有可见光线反射回来，这与是否反射核辐射没有任何关系。核辐射的能量大大高于可见光，物体反射或阻挡核辐射的能力与其颜色并无联系。

日常衣物的白色来自纺织染整工序中的漂白或添加荧光增白剂。漂白衣物时，加入的过氧化物破坏纤维原本所带的发色团，使其失去颜色。而添加的荧光增白剂则可吸收紫外光，并发射出蓝光，使织物在人眼中显得更加洁白。但荧光增白剂并不能吸收高能量的核辐射。

防辐射服“只为”电磁辐射

防辐射服的原理是在织物中加入金属。金属有导电性，可以屏蔽部分电磁辐射。手机信号等电磁辐射的波长远高于核辐射，对人体也无甚危害。普通金属电子数不大，对伽玛或x射线的高能核辐射并没有阻挡效用。

市面上防辐射服的制造方法不一，或为纺织纤维表面镀金属，或为金属纤维与纺织纤维混纺而成。织物中所含金属越多，则其防辐射性能也越好。然而金属可大大增加织物的重量，影响穿着的舒适感，织物的孔隙也显著减少其防辐射功能。更重要的是，在衣服的领口、袖口等地方，电磁波可轻易侵入人体。如果“防辐射服”不将人体完全包裹住，其屏蔽效果便非常微弱。

如何挡住核辐射？

核电站所发射的辐射大约包括α、β、γ与衍生的x射线。这其中，α与β粒子对人体造成伤害更为巨大。如若进入体内，它们难以穿透身体，只能将其全部能量用以与身体各组织碰撞。但它们也很容易被截留，能量最低的α粒子可以轻易被一页薄纸挡住，β粒子也仅需1厘米厚的塑料便可被抵挡在外。织物的密度与厚度可以决定其是否能阻挡这些高能例子。

高能的γ与x射线则可由真正的“防辐射服”——铅服来阻挡。铅拥有很高的电子数，这些数目众多的电子可以大幅度阻挡伽玛与x射线的行进。这种沉重的防护用铅服便是放射专业人员的工作服。但一般γ与x射线能量极高，可以直接穿透人体，短期暴露并不对人体有太大伤害。

如果核辐射来临，逗留室内是最好的选择。大部分阿法与贝塔粒子可以轻易被家中墙壁隔离在外。户外活动需避免将皮肤暴露在外，增加穿着衣服的厚度。怀疑已被核污染的衣物应当迅速更换丢弃。

走在去MIT的路上，我脑子里出现的影像居然是《生活大爆炸》的Howard Wolowitz。在八面玲珑已成为高尚品质的学术圈中，Wolowitz这般低情商的geek似乎只能生存于肥皂剧中。但MIT博物馆似乎也秉着“将 geeky进行到底”的原则，遍布表情怪异的机器人与远看梦露近看糟老头——爱因斯坦的图片。科学与技术在这里耀武扬威地炫耀它们对世界与世界观的改造。

然而拐过一个转角，展厅里的氛围突然变得柔情万种。这里的机械没有最先进的激光与芯片，却有着Wolowitz这等工程师们熟悉的齿轮、蜗杆、皮带轮等。坚硬的金属在微黄的灯光下失去了往日的冰冷，温暖地反射着亮光。传动装置缓慢而不停歇地运动，偶尔发出金属撞击的窸窣声音，反而凸显环境的静谧。蒸汽朋克的味道缓缓铺陈，少了欧洲维多利亚式的雕花砌纹，却多了美国式的生气勃勃与简洁明快。这里是“手势工程”（Gestural engineering）在MIT博物馆的特别展览。

艺术家Arthur Ganson是一个机械工程师，也是一个舞蹈编排师——似乎很难想象一个与冰冷机械打交道的工程师，洗净手上的机油，踮起脚尖一个旋转，便跳起《天鹅湖》。在他看来，机械可以是织物、油脂、粘稠的液体，甚至是感觉中的运动、冥想与释放，或者是创造者心中的喜悦。自上世纪80年代起，他着手创造“动态雕塑”。“雕塑是一项非常有挑战性的活动，你需要表达足够的含义，但又不能表达太多；要和一些可以辨认的事物联系，但又得让观者可以得出自己的结论，得到个人的感悟。”

作品《23张废纸的机器》便是富有代表性的“动态雕塑”之一。齿轮带动滚轴上的偏心轮旋转，使连接偏心轮的细铁丝杆不住往返上下运动。铁丝杆另一端连接着纸片，纸片质地粗犷，边缘被随意地撕成锯齿状，略呈椭圆形。23张纸片均由铁丝杆控制着，两端相对中轴线上下往复运动，恰似23只白鸟展翅飞翔。滚轴、铁丝杆与纸片的运动不停不息，齿轮摩擦的细碎声音不绝于耳，整体雕塑却安然宁谧，让人想起鸟儿飞翔、白衣飘飘的静好岁月。

《我的小提琴》亦有异曲同工之效。细铁丝弯成齿轮，环环相扣着带动两只机械臂运动，一上一下仿似两只手臂般环抱着一把小提琴。深棕色的羽毛连接着机械臂，缓缓穿过琴板滑过琴面，温柔地轻抚着小提琴。每一个往复都由着惯性扭转着纤维，流连于曾触碰的印迹。金属的冷感、羽毛的细软，小提琴泛着的木质的温暖光泽，感官的两极相得益彰而紧密相连，画面柔情地如同秋日傍晚轻吟的爵士怀旧曲。

《球链机器》则有着与众不同的诡异感。金属球链不停从管道中涌出，在光滑的圆盘上随着相互作用力堆积、挤压、推搡、蠕动，最后被圆盘内含的黑洞吞噬。这个作品很容易令人产生长虫出洞等不快的联想，又像是不停新生、拥挤、挣扎、最后消亡的人世间。

同一类型的作品还有《滚链机器》。滚链循环着由滚轮送上托盘又被带下，在托盘上自身扭曲咬合，由牵引力、重力与部件间的相互作用力而不停运动。每当滚链纠结到无法稳定的程度，高高堆积的滚链一下崩塌，扭曲结构重新做了排布，又继续缓缓的扭曲蠕动。在这里，生物学家看见生物的蠕动前行，物理学家看见牛顿经典力学，厌世的哲学家也许可以看到人生循环的终极无意义。



有评论称Ganson的作品是“工程中的诗歌”。他的作品挖掘出了工程机械中的复杂情感，所有的机械部件在这里似乎都得到生命而轻舞飞扬。如同所有的 geeks一般，只有热爱并深刻了解一个领域，才能从中寻求到常人所不可见的美好。感谢《生活大爆炸》让我们开始听说弦论，感谢Ganson让我们看到，冰冷机械也会有春天。

本文已发表于果壳网《文艺科学》

一

还是在不经事的学生时光。那一天，老师布置了大作业：设计一座桥。

所有人都很激动。之前所有纸上谈兵的课程、作业与考卷，如今终于化为真切的实际工程。成人世界的职业之旅似乎与我们只有一步之遥，想想自己终于可以小试牛刀，兴奋与激动总是难免的。

作业的具体要求是：美国农业部森林部门与国防部公开招募工程师队伍，以设计轻便、易运输组装的小桥，供抢救森林火灾使用。美国政府方的委托人——老师将在听过各支队伍的设计方案后，选中最终承建的队伍。

同学们各自组建小组，以各人所长组合工程师团队，分别提出设计方案参加投标，并每周向顾客委托人汇报工作。我的团队里另有三位男生，分别来自希腊、委内瑞拉与韩国。

匆匆组合的多国部队很快定下了大方向：复合材料拱桥。与混凝土相比，复合材料具有轻质结实的优点，方便卡车迅速运载，制造过程也比其他材料简单，正适合救灾。

委内瑞拉男生是我们组的项目经理。毕竟与其他一心只关心技术细节的工程师们不同，他在第一周的各团队汇报会议中，便高瞻远瞩地向顾客提出：既然美国需要这种森林救灾用桥，邻近的加拿大地广树多，肯定也会有这个需求。如果友好邻邦也愿意同来共享这个项目，多下一些订单，我们队伍可以考虑给美方降低一些咨询费。

美方委托人果真很满意，我们队伍一下得到了好评。项目经理再接再厉，做出一份市场报告给顾客：如果你有了我们这个复合材料桥的技术，以后还可以卖给欧洲、澳大利亚，还有中国。中国是多大一个市场……最后一句话是我提醒他的。

哗，这项目好大个前景！

二

再漂亮的项目，最终还是会回到枯燥的工作细节中来。作为团队中的材料工程师，我日日跟伙伴们窝在一块，啃冷三明治睡图书馆，事无巨细日日夜夜讨论工作。

希腊男生是我们的结构工程师，也是一个狂热的乐高积木爱好者。他提出：灾情如战情，为了节省建筑时间，桥梁结构可以分解为事先制作好的各个部件。当灾情紧急降临时，卡车将各部件运至峡谷边，将部件互相穿插勾搭，如积木般搭建起来。由于在复合材料上打孔加铆钉，会造成局部应力集中而导致破裂，他建议所有部件间以粘合剂粘起。

（讨论用的草稿纸，哈～）

拱桥的各个曲率角度都是需要精心计算的。现代的工程师要比赵州桥时代的同行幸运得多，计算机使我们如虎添翼。在ProEngineer软件里，我们的桥雏形已现。

结构工程师告诉我，桥板需要能耐弯的材料。我兴冲冲地说：三明治结构呗。碳纤维层合板在两端提供刚度，铝制的蜂窝状结构吸收能量，价格才6000多美元。我那位热爱中国菜的室友兼对手组组长，在我炒的宫保鸡丁前投降泄密：他们要将近十万美元的预算呢。我们的桥真是物美价廉！

三

我们信心满满地去参加二次验收会议了。

按照之前熬夜通宵的准备工作，我顺利地完成了汇报。我们的顾客一直笑眯眯地一言不发。我突然有不详的预感。

项目经理做完最后的总结报告后，老师开话了：作为救火所用的桥，你们的桥是否能经得起高温烈焰？

我们一下都傻眼了。我一咬牙，突然理解了对手组昂贵的预算来自何方。

“作为工程师，要时刻记得产品设计所需的用途，各种细节都要完整考虑，严格保证质量。否则再漂亮的产品，在现实面前都是豆腐渣。”

老师甩下话后离身。“严重警告，责一周内修正设计。再犯类似大错，你们的职业生涯是小事，民众的生命是无法挽回的。”

结构已成，材料已定，再做大修改已经来不及了。我连夜查找各个材料供应商的网页，给桥板桥梁上都涂上防火涂层，并仔细计算在高温下结构材料的各种表现。伙伴们也陪着我反复讨论检验，所有人都忐忑不安。

终于在下一次验收会议上，顾客满意了我们的修正，同意不把我们团队从竞标队伍中去除。但我们再也不敢大意了。

四

第二天就要进行最后的验收报告，并决定哪一组可以获得最高分而中标了。当夜下起了大雪，我在窗前灯下，独自查阅这四个月来厚厚的工作报告、累牍的计算稿纸、电脑中无数的文档，内心洋溢着满足感。

但临睡前，漫天大雪似乎落进了心底，我突然莫名心慌了：我们所有的计算结果，真的可以保证质量吗？

应该是没有问题的。我们严格按照标准，反复计算验证，考虑了所有几乎不可能的因素。四个月来不眠不休，大家都瘦了好多圈。但看着电脑屏幕上的模拟图，我似乎可以见到桥板片片飞落，桥梁的连接处断塌，桥上的卡车落入河中……

一个孩子也许会因为我的粗心而失去父亲，一位母亲也许会因为我的闪失而失去儿子，美满的家庭也许因我的错误分崩离析，挚爱的亲人也许会因我的不慎而生死茫茫。

我越想越害怕，一夜无眠。

多年后再想起这一夜，我终于可以微笑坦然，并嘲笑一番当年幼稚的自己。也许每一个年轻的孩子第一次进入职业训练，都会有对自己的不自信。不知道多年所修是否能终成正果，是否能得到众人认可。在现实的工程师操作中，有着更多规范守则，以保证将工作的差错率降至最低。

但如今我依然欣赏当年那份幼稚的紧张。也许我们手下的每一步计算，都将关系着日后顾客的安全。如同养兵千日的军官上战场，操习多年的实习医生上手术台，我们的职业都关系到他人的生命健康，一个疏忽也许便可酿成大错——虽然工程师的工作并不看起来那般直接。

当年岁渐增，经验渐长，年轻时的青涩会逐渐逝去。但我依然愿意保留当年那种因为紧张害怕而小心翼翼、认真细致的工作态度，这是工程师工作所赋予我的责任。

谨以此文，献给那段不经事的学生时光，与最终拿得最高分的大作业。