- 《自然》期刊等各大科學媒體盛讚！
- Amazon讀者4.5顆星高度好評！
- 焦傳金（國立自然科學博物館館長）、黃俊儒（科學新聞解剖室創辦人），聯手推薦！
「絕對狂野的旅程……生氣勃勃且有趣。（黏黏滑滑）是2020年極好的一本大眾科普書籍，獻給所有對我們與世界互動有興趣的人：無論是老是少，是一般人或專業科學傢。」——《自然》期刊
緊貼錶麵？滑動鬆開？錶麵之間的互動，展現它們彼此的愛恨情仇。
錶麵原子的互動參與瞭世界每一刻的日常：我們抓起東西，便利貼貼在牆上，蓮花齣淤泥而不染等。就讓錶麵科學揭露無處不在的祕密，並讓我們加以應用。
就讓本書告訴你，它們相愛相殺的祕密如何在我們日常發生。隻要你懂錶麵，錶麵就會幫你：
- 瞬間膠其實不是因「乾掉」而凝固黏著，而是因為吸收水氣，還能用在你的傷口
- 鐵弗龍不沾黏還很滑，是因為鐵弗龍分子隻喜歡彼此
- 壁虎的腳趾結構不隻幫助牠們附著在天花闆，也被用在太空機器人抓取東西
- 高爾夫球的錶麵凹洞，原來能降低空氣阻力，讓球飛更遠
本書特色
1.從太空船到地震，原來摩擦力與錶麵科學都參與其中！
錶麵科學是日常的一部份，我們拿東西、走路、黏東西、鐵弗龍不沾等都參與其中，但就連飛機、太空船、貨輪、賽車、球類運動乃至地底的地震，其實全都有摩擦力與錶麵科學的參與。就讓本書帶你大開眼界。
2.各領域專傢的訪談精華總結！
作者羅麗・溫剋裏斯訪談各公司與各領域專傢，不僅得知他們如何應用摩擦力與錶麵科學，更以流暢具故事性的文筆讓我們一眼明瞭。就讓作者帶你探訪各專傢，來一趟摩擦與錶麵之旅吧。
名人推薦
焦傳金（國立自然科學博物館館長）
黃俊儒（科學新聞解剖室創辦人）
Amazon讀者好評
-我是機械貿易的檢查員，機械錶麵質地是最容易被誤解的專業之一。整體來說，這本書吸引我的目光，因為我正在尋求專傢對此主題的看法。從油漆到動物及機械加工的錶麵，本書細節令人經驗，描述的相關應用相當有趣。相當有趣，容易閱讀，文筆優美。
-本書不僅提供良好有趣的錶麵科學綜觀（範圍之廣令人訝異），並且賦予我們一個窗口，讓我們思索日常生活中經歷、聽聞的事物如何運作。本書整體行文風格令人著迷，並且錶現齣對這主題的明顯熱情。
具體描述
好的，這是一本關於宇宙膨脹的早期階段與弦理論統一的嘗試的圖書簡介。 --- 坍縮的彼岸：早期宇宙的量化引力與高維拓撲結構 作者： 埃莉諾·凡·德·威爾德 齣版社： 普林斯頓大學齣版社（理論物理分部） 頁數： 780頁 定價： 79.99美元（精裝版） 內容提要 在人類對宇宙的理解中，最宏大、最令人睏惑的領域莫過於宇宙的創生之初——普朗剋時期。在這個時間尺度上，我們熟悉的時空結構尚未完全形成，引力與量子力學必須在統一的框架下得到描述。本書《坍縮的彼岸：早期宇宙的量化引力與高維拓撲結構》並非探討日常現象或材料科學的細節，而是深入探究宇宙學前沿最尖銳的問題：如何利用弦理論、M理論及其相關的對偶性，構建一個可被觀測檢驗的早期宇宙模型？ 本書的核心論點在於，標準宇宙學模型（Lambda-CDM）在奇點問題上的失敗，迫使理論物理學傢必須轉嚮更高維度的數學結構來尋找引力的量子化描述。作者凡·德·威爾德教授，一位在弦理論和宇宙學交叉領域享有盛譽的學者，用極其嚴謹的數學語言和清晰的物理直覺，構建瞭一套連接暴脹理論（Inflation）與AdS/CFT對偶性的全新橋梁。 第一部分：暴脹的睏境與量子引力的呼喚 (The Inflationary Impasse and the Call for Quantum Gravity) 本書的開篇，首先對標準熱大爆炸模型（Big Bang Model）及其伴隨的暴脹修正進行瞭全麵的梳理。作者沒有停留在描述暴脹如何解決視界問題和平坦性問題，而是著重批判瞭暴脹理論內部的“多重宇宙的無限性”（The Infinity of Universes）問題，以及如何從理論上確定一個可測量的“初始條件”。 凡·德·威爾德認為，要解決這些睏境，必須將暴脹的驅動場——“暴脹子”（Inflaton）——置於一個更深層次的量子幾何背景之下。因此，本書將焦點轉嚮瞭霍金輻射（Hawking Radiation）在黑洞信息悖論中的角色，並將其數學工具引入到宇宙的初始奇點。書中詳細推導瞭在卡魯紮-剋萊因（Kaluza-Klein）緊緻化模型中，早期宇宙的有效作用量如何演化，從而暗示瞭在極高能量下，額外的維度是如何“凍結”或“展開”的。 第二部分：弦論的幾何學基礎與拓撲缺陷 (Geometric Foundations of String Theory and Topological Defects) 本書的第二部分是理論核心，它完全專注於弦理論和M理論的數學構造。作者深入探討瞭Calabi-Yau流形（Calabi-Yau Manifolds）的拓撲不變量如何決定瞭我們觀測到的四維時空中的基本物理常數。 重點章節包括： 1. 拓撲弦理論（Topological String Theory）：如何利用共形場論（CFT）的工具來計算這些流形的上同調群，並將其與宇宙學中的原初引力波（Primordial Gravitational Waves）的功率譜聯係起來。 2. T對偶與S對偶（T-duality and S-duality）：作者詳細闡述瞭在不同弦論版本（Type IIA, Type IIB, Heterotic E8xE8等）之間進行轉換的操作，並構建瞭一個“宇宙學對偶圖”（Cosmological Duality Map），試圖展示即使在不同的維度背景下，物理現象（例如，早期宇宙的標量譜指數 $n_s$）也應保持不變。 3. 膜（Branes）動力學：如何使用D-膜的場論來描述宇宙學中的“疇壁”（Domain Walls）或“宇宙弦”（Cosmic Strings）等拓撲缺陷，並計算這些缺陷在宇宙早期冷卻過程中可能留下的可觀測信號。 第三部分：AdS/CFT與宇宙學邊界 (AdS/CFT Correspondence and Cosmological Boundaries) 本書最具創新性的部分在於對反德西特空間/共形場論（AdS/CFT）對偶性在非靜力學背景下的應用。傳統上，AdS/CFT用於描述黑洞或量子場論在靜態背景下的等價性。凡·德·威爾德教授將其推廣到“膨脹的AdS空間”（Inflating AdS Space），試圖尋找一個描述早期宇宙的邊界CFT。 書中詳盡推導瞭一個基於大N展開（Large N Expansion）的“哈密頓量形式化”（Hamiltonian Formalism），該形式化允許物理學傢在不直接處理普朗剋尺度奇點的情況下，對宇宙的演化進行有限的、可計算的預測。特彆地，本書提齣瞭一種新的“邊界量子化條件”，用以限製多重宇宙的可能性，使得隻有那些在CFT側具有特定共形維度（Conformal Dimension）的宇宙演化路徑纔被允許存在。 結論：超越標準模型的觀測路綫圖 《坍縮的彼岸》的結論部分並非停留在純粹的數學推演，而是為實驗物理學傢提供瞭具體的觀測目標。作者指齣，如果高維幾何結構在早期宇宙中留下瞭印記，那麼這些印記最有可能通過以下方式被探測到： 1. 引力波背景的非高斯性（Non-Gaussianity in GW Background）：標準暴脹預測的引力波信號是高度隨機的，而弦理論修正可能會引入特定的、可識彆的非高斯特徵。 2. 精細結構常數的微小時變（Temporal Variations in Fundamental Constants）：在維度緊緻化過程中，可能存在“泄漏”的能量，導緻光速或精細結構常數在早期宇宙中錶現齣細微的波動，這些波動可能在今天被極高精度的原子鍾實驗所捕捉。 本書是理論物理學傢、宇宙學傢和數學物理學傢的重要參考書。它要求讀者對微分幾何、規範場論和量子場論有紮實的掌握，但迴報是讀者將獲得一個關於宇宙起源的最前沿、最統一的視角。它旨在將我們從描述性的宇宙學推嚮一個可被高維幾何約束的、量化的起源敘事。 --- 作者簡介： 埃莉諾·凡·德·威爾德教授是劍橋大學卡文迪許實驗室理論物理係的終身教授，專注於超對稱性、弦理論中的拓撲性質及其在宇宙學早期階段的應用。她因其在計算Calabi-Yau模空間上同調群方麵的開創性工作而聞名。
著者信息
作者簡介
羅麗．溫剋裏斯 (Laurie Winkless)
愛爾蘭籍，從物理學傢轉職為科普作傢，目前居住於紐西蘭。長期緻力於科普，喜歡在不同形式的媒介談論科學。
畢業後成為英國國傢物理實驗室的研究科學傢，專精於功能性材料研究。離開實驗室後，曾與科學組織、工程公司、大學與太空人一同閤作。
文章曾刊登於《富比世》、《連線》（Wired）、《君子雜誌》（Esquire）與《經濟學人》等著名媒體。第一本著作《科學與城市》（Science and the City）在2016年由布倫斯伯裏西格瑪（Bloomsbury Sigma）齣版。之後於2021年齣版本書原文版，對摩擦與錶麵科學進行探索。
譯者簡介
田昕旻
專職英文譯者。熱愛文字與閱讀，漫漫譯途有書香與貓毛相伴。
個人譯作有《跑步的科學與實務》、《正麵迎擊！難產的早期預防及處置》、《科學大解密》、《氣象大解密》、《自然直覺》等書。
羅麗．溫剋裏斯 (Laurie Winkless)
愛爾蘭籍，從物理學傢轉職為科普作傢，目前居住於紐西蘭。長期緻力於科普，喜歡在不同形式的媒介談論科學。
畢業後成為英國國傢物理實驗室的研究科學傢，專精於功能性材料研究。離開實驗室後，曾與科學組織、工程公司、大學與太空人一同閤作。
文章曾刊登於《富比世》、《連線》（Wired）、《君子雜誌》（Esquire）與《經濟學人》等著名媒體。第一本著作《科學與城市》（Science and the City）在2016年由布倫斯伯裏西格瑪（Bloomsbury Sigma）齣版。之後於2021年齣版本書原文版，對摩擦與錶麵科學進行探索。
譯者簡介
田昕旻
專職英文譯者。熱愛文字與閱讀，漫漫譯途有書香與貓毛相伴。
個人譯作有《跑步的科學與實務》、《正麵迎擊！難產的早期預防及處置》、《科學大解密》、《氣象大解密》、《自然直覺》等書。
圖書目錄
序 Hello
第一章、黏還是不黏 To Stick or Not to Stick
第二章、壁虎的爬牆功 A Gecko’s Grip
第三章、遊泳去 Gone Swimming
第四章、翱翔天際 Flying High
第五章、上路齣發 Hit The Road
第六章、搖晃的群島 These Shaky Isles
第七章、破冰 Break the Ice
第八章、觸摸的力量 The Human Touch
第九章、緊密接觸 Close Contact
延伸閱讀
緻謝
第一章、黏還是不黏 To Stick or Not to Stick
第二章、壁虎的爬牆功 A Gecko’s Grip
第三章、遊泳去 Gone Swimming
第四章、翱翔天際 Flying High
第五章、上路齣發 Hit The Road
第六章、搖晃的群島 These Shaky Isles
第七章、破冰 Break the Ice
第八章、觸摸的力量 The Human Touch
第九章、緊密接觸 Close Contact
延伸閱讀
緻謝
圖書試讀
作者序
網路上有一張隨處可見的流程圖，喜歡自己動手修繕和組裝物品的人應該都很熟悉。這張流程圖的最上方是一句問句，「這東西會動嗎？」底下則提供瞭兩個選擇：如果想要固定物品，請選大力膠布，如果想要讓物品滑順好轉，請選WD-40®。這兩樣產品長久以來都被視為傢庭必備好物。也是任何工作坊的必備工具；它們因為萬用而成瞭傢傢戶戶的常備用品。兩者我都非常喜歡。
幾年前，當這本書的初步構想在我腦海中嘎嘎作響時，我對這些產品有瞭一些領悟。因為其中之一是緊貼錶麵，另一個則是在物體之間滑動來鬆開它們，兩者經常被視為相反；彷彿各據「黏－滑量錶」的兩端。真實世界中並沒有這樣的量錶存在——不管是日常生活還是在實驗室的受控環境。那是因為「黏」和「滑」這兩個字很模稜兩可，當然也不確切處於對立的兩端。雖然它們廣為大傢使用，但是在不同情況下，對不同的人而言，它們都代錶不同的意義。依情況而異，它們一個可能讓人聯想到口香糖、大力膠布和糖漿的畫麵，而另一個則會聯想到冰雪路麵、WD-40和濕磁磚。
「黏」和「滑」這兩個字也不像堅硬和導熱性那樣，是真正的材料性質。它們沒有大傢都同意的科學定義，也沒有確切的指標可以用來量化或比較。明明每天日常生活都會用到這兩個字，但卻沒有科學文獻支持，這樣的反差正是我決定把這本書取名《黏黏滑滑》的原因之一*。
註解：*原因就是這樣，而且我剛好覺得這是個很不賴的標題。
據我看，這組熟悉的詞彙可以找到新用途，應用於各式各樣有趣的作用中：特別是發生在錶麵上和錶麵之間所有怪奇又美好的事物。兩件物體接觸時會發生很多科學變化；無論是空氣流經彎麯的錶麵、兩塊金屬貼著彼此互相滑動，或膠水塗抹到木闆上。雖然黏性無法測量或定義，但是有許多相關特性可以測量，且有一整個研究領域都緻力於定義它們。
摩擦學（tribology）就是其中之一†。有時候會稱為「摩擦與滑動」的科學，主要焦點在於兩個移動的錶麵如何相互作用。雖然乍看之下似乎有點小眾，但我們之後會發現，這樣的相互作用在我們身邊比比皆是，且解釋瞭冰川在充滿岩石的地形中的移動方式，以及你電腦硬碟發齣的運轉聲。無論專攻哪個研究領域，所有摩擦學傢皆著迷於摩擦力，也就是與錶麵平行的阻力，無論是讓靜止物體保持在原處〔靜摩擦（static friction）〕，或是讓移動的物體慢下來〔動摩擦（kinetic friction）〕的力量。
註解：†摩擦學這個名詞源自希臘文——「tribos」，意思是「我摩擦」
透過測量材料之間的摩擦力，並將之融入幾十年來不斷發展和更新的數學模型中，摩擦學傢可對錶麵產生有深度且高明的見解。如此一來，他們就能找到方法控製作用於錶麵的摩擦力。所有有相連零件的係統，不管是經過工程設計或生物與生俱來，在設計時都會考慮到摩擦力。有時候目標是要盡量提高摩擦力；提供元件之間的抓力或牽引力，就算是在極端條件下。其他時候摩擦力則被視為勁敵，因為會導緻物品真的磨到靜止為止。不管是哪種情況，我們都無法忽略摩擦力，正因如此，摩擦力是本書的核心，貫穿全書每個章節。
從很多方麵來說，摩擦學都不是一門新興科學。人類已探索和控製錶麵的相互作用近韆年之久，比我們發展齣用來描述摩擦力所需的算式或工具還久遠得多。在傑鬍提霍特普（Djehutihotep）的陵墓就有個著名的例子。他是有權有勢的首都首長，四韆年前居住在上埃及（Upper Egypt）。這座陵墓裝飾得富麗堂皇的牆上，有一幅現稱為《巨像的運輸（Transport of the Colossus）》的壁畫。這幅畫像的內容是一副木橇上載著一座巨大的石像，由一群工人拖行。在石像腳邊站著一個人，直接把水倒在木橇前方，起初被解讀為純粹隻是一種儀式行為。工程師日後看著這幅畫，思量其中是否有更深的含意。這個液體有可能也是早期的潤滑劑嗎？為瞭要讓沉重的木橇比較容易在沙地上滑行嗎？
2014年，由丹尼爾．波恩（Daniel Bonn）教授帶領的團隊開始尋找這個疑問的解答。實驗設計相當簡單——他們裝載一塊載瞭砝碼的木橇，沿著混閤瞭不同水量的沙堆樣本拖行，測量使用的力量。他們最感興趣的衡量標準是摩擦係數μ（coefficient of friction，μ發音為「mu」，類似華語「謬」）。這個比值大量用於摩擦學研究（一般來說，還有工程學與科學）中，因其能讓你大概明白兩種材料錶麵的作用強度*。此數值愈近零，錶麵愈容易開始滑動。所以，鋼放在冰塊上的μ值會比木頭放在冰塊上還低一點（μ分別為0.03與0.05），而在乾燥柏油上的橡膠的摩擦作用，則比兩者都高18～30倍（μ＝0.9）。這也說明瞭輪胎有助於汽車停留在路麵上的部分原因；我們在第五章會再詳述。藉由測量在愈來愈濕的沙地上拖行的木橇之摩擦係數，波恩就能直接確認倒水對沙子「滑度」的影響。
註解：*更具體地說，μ是兩個錶麵之間抵抗活動的摩擦力以及正嚮力（normal force，錶麵對其上方物體所施加的「支撐」力或壓力）之間的比例。如同動摩擦和靜摩擦，μ依錶麵是靜止或活動也會有不同的數值。我們在這本書中會經常提到μ。
所有乾燥沙體的摩擦力都偏高，基本μ值為0.55。波恩把此歸咎於「木橇前方的沙堆早在它真的開始移動之前就形成瞭」。當他增加含水量，沙堆的體積就減少，μ值也是。某些情況下，單純透過加水，木橇與沙之間的摩擦力即可下降40％。但是一旦沙子含水量超過約5％，摩擦力就會再次開始攀升，導緻木橇較難拉動。研究人員推斷，要在沙漠中的沙子上運送物品，可加入理想的水量以助滑動。其背後機製對於曾用水桶裝水和倒水來堆成沙堡的人來說應該很熟悉。如果內部的沙是乾的，水就能不受限地流動和擴散。相反的，濕沙則會保持其形狀，這要歸功於砂粒之間形成「水橋」。如果你混閤的比例剛剛好，水會團結這些材料，形成平滑、堅硬的錶麵，可滑動上方的重物。迴到2014年，波恩嚮《華盛頓郵報》（Washington Post）提到，如果把這個潤滑機製放大到巨大石碑那樣的規模，就代錶「相較於乾沙，埃及人在濕沙上隻需要用上一半的人力就能拉動物品……而埃及人很可能對這個有用的訣竅心知肚明。」
水的應用讓潤滑的世界大幅往前邁進。如今市麵上有上韆款市售潤滑劑可供選用，主要的基本原料是礦物油（也就是石油）。這些產品有共通目的：減少錶麵之間移動的摩擦力，無論是廉價割草機的內部或高科技的火星車（Martian Rover）。這些用來減少摩擦力的閤成物有龐大的全球市場，2020年市值超過1500億美元（相當於1070億英鎊）。我們會在第九章介紹一些目前最先進的固態潤滑劑。水依然偶爾會影響潤滑，尤其是在像山崩這樣的地質作用，以及第六章和第七章會提到的地震與冰。但是水多半會像其他液體般對錶麵產生摩擦力；它會拖住物體，減慢它們的移動速度。這些特定的阻力可透過流體力學（也就是液體與氣體移動的科學）理解，且影響範圍廣泛。我們在第四章中還會提到，所有球體和飛機的飛行都會受周遭氣體控製。而如果你是遊泳者，第三章會揭露水中前行需要什麼，你將認識一些把水推離錶麵而降低其影響的水下科技。
不過，還有很多內容齣於各種不同的原因無法囊括於本書中。例如，我一開始原本打算用一章的篇幅討論錶麵科學在醫學的應用，從經由特殊設計微粒給藥的標靶藥物，到設計齣有利細胞黏附和生長的植入物。有鑑於我在撰寫本書時（2021年一月），新冠肺炎大流行仍透過可經由空氣和錶麵傳播的病毒影響全球每個人的日常生活，這樣的疏忽令人遺憾。但事實是，我的時間和篇幅都不夠，無法再擴及需要大量時間與篇幅的主題。其他章節則僅僅改變瞭焦點。第二章原本是要探討動物使用錶麵科學領航和控製周圍環境的許多方法。蜘蛛、海膽和鯊魚都是原本可能入選的生物。結果那一章現在隻著重於一種動物——壁虎。在蒐集這隻爬行動物相關資料的過程中，我被牠圈粉瞭：我深深著迷於牠的攀爬能力背後蘊藏的驚人機製，以及受牠啟發的眾多科技。還有其他來自自然界的範例散佈於全書其他段落。在第八章，我採用瞭物理學傢對觸覺的觀點，及其在人類社會中扮演的角色。最後，或也許該說最初，第一章是所有黏閤力相關事物的入門，包括說明一些我經常被詢問的黏滑物品真正的運作原理。
《黏黏滑滑》一書的核心與材料及材料影響其錶麵的力量有關。無論如何，我從2007年開始便在工作上投入這個主題。那是我第一次參與運用微結構錶麵（patterned surface）控製摩擦力與液體流動的研究專題，別的先不提，這個專題讓我開始研究防潑水（water-repellent）材料。後來，當我撰寫《科學與城市》（Science and the City）一書時，這些錶麵的相互作用不斷浮上我的心頭，從葉子在鐵路上的滑度，到輪胎的抓地力。相較於我們對摩擦力的認知與理解，它對現代世界的重要性似乎大得荒唐。那就是《黏黏滑滑》一書的概念真正紮根的時刻。我開始用「發生在錶麵的事情」觀點看待萬物之後，就一發不可收拾。本書於焉誕生。
《黏黏滑滑》這本書不是要徹底探究所有已知的錶麵相互作用；也不是想成為一本物理學教科書、摩擦力的數學專著，或深入探究市麵上效果最好的膠水。如果您追求的是那種程度的知識，那麼我很樂意與您分享許多其他參考資料*。相反地，我在本書集結瞭自己最愛的範例，想讓各位讀者明白，作用於材料外錶的力量如何實際和象徵性地影響我們的周遭世界。這些力量的含意會穿越科學的各領域，因此，我們的旅程將經歷一些齣乎意料的轉摺。我想（或者該說我希望？）這本書對所有人而言都有其意義。
註解：*本書最後的延伸閱讀附錄有列齣重點參考資料。前往我的個人網站可以找到所有參考資料（若有相關連結便會附上）。
在探究這些主題時，我有幸可以與科學界和社會上一些瞭不起的人物交流；他們都是各自領域的專傢，卻願意慷慨撥冗與我對談，並分享他們的知識。要說「我欠他們一份情」太過輕描淡寫。我很期待各位讀者可以與這些專傢相遇。
那麼，現在就請您滑到舒適的角落，燒一壺水，聽我說一些有趣的故事吧。
網路上有一張隨處可見的流程圖，喜歡自己動手修繕和組裝物品的人應該都很熟悉。這張流程圖的最上方是一句問句，「這東西會動嗎？」底下則提供瞭兩個選擇：如果想要固定物品，請選大力膠布，如果想要讓物品滑順好轉，請選WD-40®。這兩樣產品長久以來都被視為傢庭必備好物。也是任何工作坊的必備工具；它們因為萬用而成瞭傢傢戶戶的常備用品。兩者我都非常喜歡。
幾年前，當這本書的初步構想在我腦海中嘎嘎作響時，我對這些產品有瞭一些領悟。因為其中之一是緊貼錶麵，另一個則是在物體之間滑動來鬆開它們，兩者經常被視為相反；彷彿各據「黏－滑量錶」的兩端。真實世界中並沒有這樣的量錶存在——不管是日常生活還是在實驗室的受控環境。那是因為「黏」和「滑」這兩個字很模稜兩可，當然也不確切處於對立的兩端。雖然它們廣為大傢使用，但是在不同情況下，對不同的人而言，它們都代錶不同的意義。依情況而異，它們一個可能讓人聯想到口香糖、大力膠布和糖漿的畫麵，而另一個則會聯想到冰雪路麵、WD-40和濕磁磚。
「黏」和「滑」這兩個字也不像堅硬和導熱性那樣，是真正的材料性質。它們沒有大傢都同意的科學定義，也沒有確切的指標可以用來量化或比較。明明每天日常生活都會用到這兩個字，但卻沒有科學文獻支持，這樣的反差正是我決定把這本書取名《黏黏滑滑》的原因之一*。
註解：*原因就是這樣，而且我剛好覺得這是個很不賴的標題。
據我看，這組熟悉的詞彙可以找到新用途，應用於各式各樣有趣的作用中：特別是發生在錶麵上和錶麵之間所有怪奇又美好的事物。兩件物體接觸時會發生很多科學變化；無論是空氣流經彎麯的錶麵、兩塊金屬貼著彼此互相滑動，或膠水塗抹到木闆上。雖然黏性無法測量或定義，但是有許多相關特性可以測量，且有一整個研究領域都緻力於定義它們。
摩擦學（tribology）就是其中之一†。有時候會稱為「摩擦與滑動」的科學，主要焦點在於兩個移動的錶麵如何相互作用。雖然乍看之下似乎有點小眾，但我們之後會發現，這樣的相互作用在我們身邊比比皆是，且解釋瞭冰川在充滿岩石的地形中的移動方式，以及你電腦硬碟發齣的運轉聲。無論專攻哪個研究領域，所有摩擦學傢皆著迷於摩擦力，也就是與錶麵平行的阻力，無論是讓靜止物體保持在原處〔靜摩擦（static friction）〕，或是讓移動的物體慢下來〔動摩擦（kinetic friction）〕的力量。
註解：†摩擦學這個名詞源自希臘文——「tribos」，意思是「我摩擦」
透過測量材料之間的摩擦力，並將之融入幾十年來不斷發展和更新的數學模型中，摩擦學傢可對錶麵產生有深度且高明的見解。如此一來，他們就能找到方法控製作用於錶麵的摩擦力。所有有相連零件的係統，不管是經過工程設計或生物與生俱來，在設計時都會考慮到摩擦力。有時候目標是要盡量提高摩擦力；提供元件之間的抓力或牽引力，就算是在極端條件下。其他時候摩擦力則被視為勁敵，因為會導緻物品真的磨到靜止為止。不管是哪種情況，我們都無法忽略摩擦力，正因如此，摩擦力是本書的核心，貫穿全書每個章節。
從很多方麵來說，摩擦學都不是一門新興科學。人類已探索和控製錶麵的相互作用近韆年之久，比我們發展齣用來描述摩擦力所需的算式或工具還久遠得多。在傑鬍提霍特普（Djehutihotep）的陵墓就有個著名的例子。他是有權有勢的首都首長，四韆年前居住在上埃及（Upper Egypt）。這座陵墓裝飾得富麗堂皇的牆上，有一幅現稱為《巨像的運輸（Transport of the Colossus）》的壁畫。這幅畫像的內容是一副木橇上載著一座巨大的石像，由一群工人拖行。在石像腳邊站著一個人，直接把水倒在木橇前方，起初被解讀為純粹隻是一種儀式行為。工程師日後看著這幅畫，思量其中是否有更深的含意。這個液體有可能也是早期的潤滑劑嗎？為瞭要讓沉重的木橇比較容易在沙地上滑行嗎？
2014年，由丹尼爾．波恩（Daniel Bonn）教授帶領的團隊開始尋找這個疑問的解答。實驗設計相當簡單——他們裝載一塊載瞭砝碼的木橇，沿著混閤瞭不同水量的沙堆樣本拖行，測量使用的力量。他們最感興趣的衡量標準是摩擦係數μ（coefficient of friction，μ發音為「mu」，類似華語「謬」）。這個比值大量用於摩擦學研究（一般來說，還有工程學與科學）中，因其能讓你大概明白兩種材料錶麵的作用強度*。此數值愈近零，錶麵愈容易開始滑動。所以，鋼放在冰塊上的μ值會比木頭放在冰塊上還低一點（μ分別為0.03與0.05），而在乾燥柏油上的橡膠的摩擦作用，則比兩者都高18～30倍（μ＝0.9）。這也說明瞭輪胎有助於汽車停留在路麵上的部分原因；我們在第五章會再詳述。藉由測量在愈來愈濕的沙地上拖行的木橇之摩擦係數，波恩就能直接確認倒水對沙子「滑度」的影響。
註解：*更具體地說，μ是兩個錶麵之間抵抗活動的摩擦力以及正嚮力（normal force，錶麵對其上方物體所施加的「支撐」力或壓力）之間的比例。如同動摩擦和靜摩擦，μ依錶麵是靜止或活動也會有不同的數值。我們在這本書中會經常提到μ。
所有乾燥沙體的摩擦力都偏高，基本μ值為0.55。波恩把此歸咎於「木橇前方的沙堆早在它真的開始移動之前就形成瞭」。當他增加含水量，沙堆的體積就減少，μ值也是。某些情況下，單純透過加水，木橇與沙之間的摩擦力即可下降40％。但是一旦沙子含水量超過約5％，摩擦力就會再次開始攀升，導緻木橇較難拉動。研究人員推斷，要在沙漠中的沙子上運送物品，可加入理想的水量以助滑動。其背後機製對於曾用水桶裝水和倒水來堆成沙堡的人來說應該很熟悉。如果內部的沙是乾的，水就能不受限地流動和擴散。相反的，濕沙則會保持其形狀，這要歸功於砂粒之間形成「水橋」。如果你混閤的比例剛剛好，水會團結這些材料，形成平滑、堅硬的錶麵，可滑動上方的重物。迴到2014年，波恩嚮《華盛頓郵報》（Washington Post）提到，如果把這個潤滑機製放大到巨大石碑那樣的規模，就代錶「相較於乾沙，埃及人在濕沙上隻需要用上一半的人力就能拉動物品……而埃及人很可能對這個有用的訣竅心知肚明。」
水的應用讓潤滑的世界大幅往前邁進。如今市麵上有上韆款市售潤滑劑可供選用，主要的基本原料是礦物油（也就是石油）。這些產品有共通目的：減少錶麵之間移動的摩擦力，無論是廉價割草機的內部或高科技的火星車（Martian Rover）。這些用來減少摩擦力的閤成物有龐大的全球市場，2020年市值超過1500億美元（相當於1070億英鎊）。我們會在第九章介紹一些目前最先進的固態潤滑劑。水依然偶爾會影響潤滑，尤其是在像山崩這樣的地質作用，以及第六章和第七章會提到的地震與冰。但是水多半會像其他液體般對錶麵產生摩擦力；它會拖住物體，減慢它們的移動速度。這些特定的阻力可透過流體力學（也就是液體與氣體移動的科學）理解，且影響範圍廣泛。我們在第四章中還會提到，所有球體和飛機的飛行都會受周遭氣體控製。而如果你是遊泳者，第三章會揭露水中前行需要什麼，你將認識一些把水推離錶麵而降低其影響的水下科技。
不過，還有很多內容齣於各種不同的原因無法囊括於本書中。例如，我一開始原本打算用一章的篇幅討論錶麵科學在醫學的應用，從經由特殊設計微粒給藥的標靶藥物，到設計齣有利細胞黏附和生長的植入物。有鑑於我在撰寫本書時（2021年一月），新冠肺炎大流行仍透過可經由空氣和錶麵傳播的病毒影響全球每個人的日常生活，這樣的疏忽令人遺憾。但事實是，我的時間和篇幅都不夠，無法再擴及需要大量時間與篇幅的主題。其他章節則僅僅改變瞭焦點。第二章原本是要探討動物使用錶麵科學領航和控製周圍環境的許多方法。蜘蛛、海膽和鯊魚都是原本可能入選的生物。結果那一章現在隻著重於一種動物——壁虎。在蒐集這隻爬行動物相關資料的過程中，我被牠圈粉瞭：我深深著迷於牠的攀爬能力背後蘊藏的驚人機製，以及受牠啟發的眾多科技。還有其他來自自然界的範例散佈於全書其他段落。在第八章，我採用瞭物理學傢對觸覺的觀點，及其在人類社會中扮演的角色。最後，或也許該說最初，第一章是所有黏閤力相關事物的入門，包括說明一些我經常被詢問的黏滑物品真正的運作原理。
《黏黏滑滑》一書的核心與材料及材料影響其錶麵的力量有關。無論如何，我從2007年開始便在工作上投入這個主題。那是我第一次參與運用微結構錶麵（patterned surface）控製摩擦力與液體流動的研究專題，別的先不提，這個專題讓我開始研究防潑水（water-repellent）材料。後來，當我撰寫《科學與城市》（Science and the City）一書時，這些錶麵的相互作用不斷浮上我的心頭，從葉子在鐵路上的滑度，到輪胎的抓地力。相較於我們對摩擦力的認知與理解，它對現代世界的重要性似乎大得荒唐。那就是《黏黏滑滑》一書的概念真正紮根的時刻。我開始用「發生在錶麵的事情」觀點看待萬物之後，就一發不可收拾。本書於焉誕生。
《黏黏滑滑》這本書不是要徹底探究所有已知的錶麵相互作用；也不是想成為一本物理學教科書、摩擦力的數學專著，或深入探究市麵上效果最好的膠水。如果您追求的是那種程度的知識，那麼我很樂意與您分享許多其他參考資料*。相反地，我在本書集結瞭自己最愛的範例，想讓各位讀者明白，作用於材料外錶的力量如何實際和象徵性地影響我們的周遭世界。這些力量的含意會穿越科學的各領域，因此，我們的旅程將經歷一些齣乎意料的轉摺。我想（或者該說我希望？）這本書對所有人而言都有其意義。
註解：*本書最後的延伸閱讀附錄有列齣重點參考資料。前往我的個人網站可以找到所有參考資料（若有相關連結便會附上）。
在探究這些主題時，我有幸可以與科學界和社會上一些瞭不起的人物交流；他們都是各自領域的專傢，卻願意慷慨撥冗與我對談，並分享他們的知識。要說「我欠他們一份情」太過輕描淡寫。我很期待各位讀者可以與這些專傢相遇。
那麼，現在就請您滑到舒適的角落，燒一壺水，聽我說一些有趣的故事吧。
用戶評價
评分
這本書的圖示設計達到瞭教科書級彆的嚴謹，卻又擁有雜誌般的視覺吸引力。它沒有陷入使用過於簡陋的黑白綫條圖的窠臼，而是大量運用瞭彩色剖麵圖和三維透視圖來解釋微觀層麵的作用機製，比如分子間的範德華力或者材料錶麵的粗糙度模型。特彆是在解釋“接觸麵積”和“法嚮力”的關係時，那些模擬圖清晰地展示瞭納米尺度上點接觸和麵接觸的區彆，即便沒有物理背景的讀者也能大緻把握其核心概念。更難得的是，這些圖錶都緊密服務於文字內容，而非純粹為瞭美觀而堆砌，每次翻到需要深入理解的地方，圖示總能提供一錘定音的視覺輔助，大大降低瞭理解難度的門檻，可以說是圖文結閤的典範。
评分從一個純粹對技術應用感興趣的讀者的角度來看，這本書最讓我驚喜的是它對於“前沿應用”的探討。它沒有止步於闡述基礎物理定律，而是將目光投嚮瞭未來材料的研發，比如自清潔塗層、仿生學的運動錶麵（想想壁虎的腳掌）、乃至半導體製造中對超精密打磨的要求。書中對於這些高科技領域的描繪，並非空泛的口號，而是深入到材料的化學結構層麵去討論如何通過調控錶麵能來實現特定的功能。這種將基礎理論與産業最尖端動態緊密結閤的寫法，讓這本書的價值超越瞭普通科普的範疇，更像是一本麵嚮未來技術趨勢的“工具書索引”，激發瞭我對材料工程領域未來發展的濃厚興趣和探索欲望。
评分我必須贊賞作者在引述曆史脈絡和科學發展史上的處理手法。很多科普書在提到牛頓、庫侖這些經典人物時，往往隻是點到為止，草草帶過。但這本讀物卻花瞭相當篇幅去描繪這些科學傢在發現摩擦力定律過程中經曆的掙紮、爭論，甚至是早期的誤解。這種對科學“人味”的刻畫，使得那些原本冰冷的定律變得有溫度、有血有肉。讀者不僅知道“是什麼”，更理解瞭“為什麼會這樣想”，以及“後來是如何修正”的。這種對科學思想演進過程的細緻梳理，讓讀者能夠更深刻地理解科學的本質——它是一個不斷試錯、不斷修正的過程，而非一蹴而就的真理。這對於培養年輕讀者的批判性思維非常有幫助，讓他們知道科學知識是活的。
评分這本書的敘事節奏掌握得極佳，它不像有些硬核的科學書籍那樣，一開始就拋齣一大堆復雜的公式和定義，讓人望而卻步。作者的開篇像是帶著讀者走進一個充滿生活氣息的場景，可能是清晨推開那扇略微卡住的木門，或是雨後踩到濕滑青石闆路上的那一瞬間。他巧妙地將我們日常生活裏那些“理所當然”的現象——比如為什麼鞋子有防滑紋路、機器零件為什麼需要潤滑油——進行瞭解構。這種敘事手法非常高明，它不是直接告訴你“這是摩擦力”，而是讓你先“感受”到摩擦力的存在和作用，然後纔順理成章地引齣背後的科學原理。讀起來一點都不覺得枯燥，反而像是在聽一位博學的長輩，用他豐富的人生經驗，把抽象的物理概念轉化為生動的生命體驗，讓人在不知不覺中就吸收瞭知識。
评分這本書的裝幀設計實在是太有巧思瞭！封麵那種磨砂配上局部UV的效果，摸起來滑溜溜的，卻又帶著一絲黏滯感，光是觸感就讓人忍不住一直把玩，感覺好像在預演書裏的某個主題。內頁的紙張質感也選得很好，不是那種死白的反光紙，而是溫和的米白色，油墨印上去的色彩非常飽滿，即便是涉及到復雜的物理示意圖，那些箭頭、嚮量的綫條也清晰銳利，完全沒有廉價感。看到這種用心製作的書籍，就知道作者和齣版社對“錶麵”這個議題的重視程度，不是隨便糊弄人的科普讀物。裝幀的用心程度，已經提升瞭閱讀體驗的層次，光是擺在書架上，它自己就像一個小小的藝術品，無聲地訴說著材料學的美感。而且，書脊的鎖綫膠裝做得相當紮實，翻閱起來很順手，不必擔心會掉頁，這點對於需要經常查閱或深度閱讀的讀者來說非常重要，設計團隊絕對是下瞭功夫的。
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