液體

我在機場安檢被沒收過花生醬、蜂蜜、青醬和牙膏，最慘的是，我還被沒收了一整瓶純麥威士忌。每回遇到這種事，我總是腦袋空白，說一些「去叫你們長官來」或「花生醬不是液體」之類的話。

即使我知道花生醬是液體，因為它會流動，形狀會隨容器而改變，這些全是液體的特性。儘管如此，我還是氣得要命。世界上明明有那麼多「智慧」科技，安檢還是分不清液體抹醬和液體炸藥的區別。

雖然全球機場自2006 年就禁止攜帶一百毫升以上的罐裝液體登機，我們的偵測技術卻沒有進步多少。X 光可以穿透你的行李偵測物體，主要協助安檢人員留意可疑形狀，辨別是槍還是吹風機，是刀還是筆。但液體沒有形狀，裝進什麼東西就變成什麼模樣。

機場的掃描設備除了形狀還能分辨密度及一些化學元素，但有時仍會遇上麻煩。例如，硝化甘油的分子結構就和花生醬相去不遠，都是由碳氫氮氧組成，只是一個會爆炸，另一個只會，呃，讓人流口水。

生活中有太多危險的毒素、毒藥、漂白劑和病原體，它們都跟無害的液體太過相似，幾乎找不到迅速有效的方法加以區別。許多安檢人員（和他們的長官）都會搬出這個理由，而我也通常會屈服，「勉強」同意花生醬和我老是忘了從隨身行李拿出來的那些液體確實大有風險。

● 無法無天的液體

液體是可靠固體的另一個自我。固體是人類忠實的朋友，以衣服、鞋子、電話、車輛等永恆的形狀出現在人們四周—當然還有機場。液體卻是流動的，只要是被裝著或包著，它可以變成任何形狀；只要沒被裝著，液體永遠在動，永遠在滲入、腐蝕、滴漏，溢出我們的掌控。

你把固體放在哪裡，它就會待在那裡（除非被強行移走）而且通常很有用處，不是支撐建築，就是供應整個社區電力。然而，液體卻無法無天，是永遠的破壞高手。例如，浴室總是在和水搏鬥，要防止它滲入縫隙蓄積在地板下，因為水什麼好事都不幹，只會侵蝕和破壞托樑。

如果鋪的是亮面磁磚，水就是完美的香蕉皮，讓我們大小傷不斷，蓄積在角落就會孳生黑黑黏黏的黴菌與細菌，侵入人體害我們生病。更別提有哪一間浴室不是擺滿沐浴乳、洗髮精、潤髮液、乳霜、面霜和牙膏？ 這些神奇的液體討人歡喜，也讓人擔心。它們有害嗎？ 會致癌嗎？ 還是會破壞環境？

我們對液體喜憂參半。它們生性善欺，既非氣體，也非固體，而是介於兩者之間，難以揣度，不可思議。

就拿汞（水銀）來說吧，這東西已經愉悅和毒害人類幾千年了。我小時候經常玩水銀，讓它在桌面上滾來滾去，感覺像是來自另一個世界的東西，讓我深深著迷，直到我發現它很毒為止。然而，許多古文明都認為汞能保健、延壽和治療骨折，原因為何我們並不清楚，或許由於汞是唯一常溫下為液態的純金屬。

中國首位帝王秦始皇服用汞（譯注：丹砂）來延年益壽，但年紀輕輕便駕崩了，或許就是汞害的。即便如此，他的陵寢裡依然流著水銀大海。

古希臘人會在藥膏裡加汞，煉金術士則認為所有金屬都由汞和另一個基本物質「硫」化合而成，一旦調配得當就能煉出純金。這就是許多人誤信不同金屬只要混合比例正確就能得到純金的由來。

雖然事實證明一切都是傳說，但金確實會溶於水銀，只要加熱溶有純金的汞，汞蒸發後就會留下金塊。對大多數古代人來說，這件事無異於神蹟。

汞不是唯一能吸納其他物質的液體，鹽加到水裡也會很快消失：它一定還在，只是去哪裡了？ 但若加到油裡，鹽就哪兒也不會去，為什麼？ 汞能吸納純金，卻排斥水，道理何在？

水能吸納氣體，包括氧氣，否則我們生活的世界會和現在大不相同。氧溶於水，才讓魚得以呼吸。儘管水能吸納的氧氣量不足以供人類呼吸，其他液體卻可以。比方說有一種油（全氟碳化物，PFCs）很難和電反應，也幾乎不起化學作用，其惰性之強，就算手機泡在裝滿這種液體的燒杯裡仍能正常運作。全氟碳化物還能吸納大量氧氣，足以讓人呼吸。這種液態呼吸（liquid breathing，呼吸液體而非空氣）用途廣泛，最重要的是治療患有呼吸窘迫症候群的早產兒。

說到維繫生命，關鍵還是握在水的手中。這是由於水不僅能溶解氧，還能溶解許多其他化學物質，包括碳基分子，故能提供孕育生命所需的水相環境，讓生物得以自發誕生，至少理論這樣主張。

這就是為什麼科學家在其他星球尋找生命時，總是從水找起。但水在宇宙是稀有品。木衛二（木星的衛星）的冰封地殼下可能有大片液態水，土衛二（土星的衛星）可能也有，但地球是太陽系唯一表面就有大量液態水的星體。

地球的某些地質條件使得地表溫度與壓力足以維持液態水存在，尤其地心如果不是熔融金屬，無法產生磁場抵擋太陽風，地表的水可能幾十億年前就消失無蹤了。總之，在我們生存的這顆星球上，液體催生液體，最後孕育了生命。

● 似水，並不柔情

但液體也能摧毀生命。

泡棉感覺很軟，因為它很好壓縮。跳到泡棉床墊上，你會感覺它跟著你下陷。液體不會這樣，而是會流開，後一個分子移到前一個分子讓開的位置。你可以在河裡、開水龍頭或湯匙攪拌咖啡時見到這個現象。

從跳板縱身入水時，水必然從你身邊流開，但流開需要時間，若你衝擊過快，而水無法流得那麼迅速，就會反推回來，你腹部朝下入水時會一陣刺痛就是這個原因。若從高處躍下，感覺就像撞上水泥地板。水的不可壓縮也讓海浪力量大得足以致命，讓海嘯可以摧毀樓房和城市，沖得汽車像浮木一樣隨浪漂流。2004 年的印度洋地震便引發一連串海嘯，造成十四個國家二十三萬人死亡，是人類史上第八慘重的天災。

液體還有另一個危險，就是會爆炸。

我剛進牛津大學念博士時，必須製備電子顯微鏡觀察用的小樣本，程序包括將電解拋光溶液的液體冷卻到攝氏零下二十度。電解拋光溶液是由丁氧乙醇、醋酸和過氯酸混合而成。

實驗室另一位博士生哥德弗雷（Andy Godfrey）示範給我看，我覺得自己都看明白了。但幾個月後，他發現我在電解拋光時常讓溶液溫度升高。有天，他站在我背後瞄了一眼說：「我不會那樣做。」我問他為什麼，他指著實驗室的化學危害處理手冊：

「過氯酸具腐蝕性，會破壞人體組織。吸入、攝入或潑灑在皮膚或眼睛會危害健康，加熱至室溫以上或（於任何溫度）濃度高於 72% 時，會變成強氧化酸。有機物質接觸過氯酸或和過氯酸混合時，特別容易自燃。過氯酸蒸發後可能會在通風管道內形成爆震敏感的過氯酸鹽。」

換句話說，這東西會爆炸。

我四下看了一圈，發現實驗室裡有許多這種透明無色的液體，幾乎難以區別。例如我們常用的氫氟酸除了會腐蝕混凝土、金屬和皮肉，還是一種接觸毒物，會干擾神經功能。這會造成潛在的危險，因為你感覺不到它正在灼傷你，不小心碰到你可能完全不會察覺，任憑它一路腐蝕你的肌膚。

酒精也是有毒一族。儘管必須海量才有危險，但因酒精而死的人卻遠超過氫氟酸。不過，酒精在世界上所有社會和文化裡都舉足輕重，從古至今曾用作殺菌劑、止咳藥、鎮靜劑、解毒藥和燃料。

酒精的主要魅力在於它會抑制神經系統，是一種精神藥物，許多人每天沒有來上一杯就無法做事，大多數社交活動更是繞著供應酒精的場所打轉。我們或許（很有道理）不信任這些液體，卻還是愛不釋手。

酒精進入血液後，我們就會感受到它帶來的生理效應。心跳加速經常讓我們聯想到血液在人體內扮演的角色，以及它需要不停循環。那幫浦讓我們活蹦亂跳，一旦停止，我們就會喪命。

世上所有液體當中，血液肯定是最重要的一種。好消息是，如今心臟可以移植和繞道，在體內或體外檢測；而血液也能輸入、輸出、儲存、分享、冷凍與活化。說真的，要是沒有血庫，每年全球幾百萬接受手術、在戰場或車禍受傷的人都無法存活。

但血液也可能被人體免疫缺陷病毒（HIV）或肝炎病毒之類的東西感染而變質，因此可以救命也可以傷人，我們必須正視它的兩面性，就和其他液體一樣。重點不在於某種液體能否信任、是好是壞、健康或有毒、美味或難吃，而是我們是否夠了解它，可以役之而不為之所役。

● 與液體一同飛行

說到駕馭液體帶來的力量與快感，沒有比搭乘飛機更好的例子了。因此，本書就是在講述一趟橫越大西洋的飛行，以及所有參與其中的、稀奇又美好的液體。

我會坐上那架班機，是因為念博士時沒有把自己炸成碎片，反而一路研究材料科學，後來更成為了倫敦大學學院製成研究中心的主任。

在製成研究中心，我們的研究包括了解液體如何喬裝成固體，例如馬路鋪的瀝青和花生醬一樣是液體，卻讓人感覺是固體。這些研究讓我們獲邀飛到世界各地參加會議，而本書講的就是其中一趟從倫敦到舊金山的旅程。

我會用分子、心跳和海浪構成的語言描述這趟旅程，目的在解開液體的神祕性質，以及我們是如何變得如此倚賴它們。

這趟旅程將帶領我們飛越冰島的火山、格陵蘭的凍原和哈德遜灣旁的星羅湖泊，最後往南來到太平洋岸。這樣的範圍又廣又大，討論液體可以從大海談到雲朵裡的液滴，並檢視機上娛樂設備裡神奇的液晶、空服員送來的飲料，當然還有讓飛機在平流層順利飛行的航空燃料。

書裡每一章我會討論這趟飛行的某一部分，以及使之成為可能的液體性質，像是燃燒、溶解和釀造。我會說明毛細作用、液滴生成、黏性、溶解度、壓力、表面張力和許許多多其他稀奇的液體性質如何讓我們翱翔全世界。

我還會揭開謎底，解釋液體為何能上樹又下坡、油為何又黏又稠、海浪為何能跑那麼遠、東西為何變乾、液體如何成為結晶、做烈酒如何不把自己毒死，以及或許最重要的，如何泡一杯完美的好茶。所以，現在就請你坐上飛機與我同行，我保證你會有一趟驚喜奇異的旅程。

倫敦大學學院（University College London）材料科學教授，英國皇家工程學會會士，《泰晤士報》「英國百大影響力科學家」。

米奧多尼克是個很受歡迎的科學教育者，在他的講解下，材料科學變得親切、迷人。他曾擔任「發明天才」（The Genius of Invention）、「天天有奇蹟」（Everyday Miracles）、「當大廚對上科學」（Chef vs. Science）等節目主持人。2018年，由於他對科學、工程，及傳播的貢獻，榮獲大英帝國勳章。

另著有《10種物質改變世界》，講述的是固體的故事與性質（天下文化）。

作者網站 http://www.markmiodownik.net/

倫敦政經學院科學哲學碩士，譯有《資訊》《10種物質改變世界》與《改變人類醫療史的海拉》等書。

臺灣師範大學化學系畢業，教學之餘不僅參與國中及高中教科書的編寫，更出版多本課外讀物，如《如何學好中學化學》、《3D理化遊樂場》、《大家來破案》；也翻譯許多科普書籍，如《打造化學力》和「神奇酷科學」系列等。