了得網科普讀物_大像如何站在鉛筆上(超乎想像的科學解讀)/科學美國人精選繫列

大像如何站在鉛筆上一個關於石墨烯、大像和鉛筆尖的故事。
這是@qikipedia在2011年9月1日發的一條推特（Twitter）全文：“如果有一層保鮮膜那麼厚的石墨烯（graphene），那麼想把它刺穿就需要一頭大像平衡地站在一支鉛筆上。”一番偵查工作顯示，這個說法源自哥倫比亞大學（Columbia University）的機械工程學教授詹姆斯霍恩（James Hone），他在 2008年說過：“我們的研究證明，石墨烯是人類所知 *堅韌的物質，比結構鋼還堅韌200倍左右。如果有一層賽倫保鮮膜（Saran Wrap）那麼厚的石墨烯，那麼想把它刺穿就需要一頭大像平衡地站在一支鉛筆上。” 這位教授的宣言引發了一繫列問題，**個問題：“什麼是石墨烯？”微軟的Word軟件就不知道，它一個勁地在“graphene”底下畫紅色波浪線，那意思是“你要寫的是不是‘grapheme’（字母）？”（當然不是，盡管我的確在這個頁面上堆滿了各種字母。
）幸好，維基百科總算是收錄了石墨烯的定義，它來自安德烈海姆（Andre Geim）和康斯坦丁諾沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）合寫的一篇論文（這兩位就是憑借對這種神奇物質的研究獲得了2010年度的諾貝爾物理學獎）。他們的定義如下：“石墨烯是一種緊密組裝成二維蜂窩狀柵格結構的單層碳原子（原文如此），也是構成其他各種維度石墨材料的基本成分。它可以變成零維的富勒烯，卷成一維的納米管，或者堆成三維的石墨。”請想像一張鐵絲網，再將網上的每個節點替換成一個碳原子，你想像出來的這個怪東西就是石墨烯了。（好吧，是虛擬的石墨烯。
）霍恩教授是寧願設法將幾層石墨烯堆疊成保鮮膜的厚度，也不願意為我接下來的問題費心的。那麼，善良的讀者，我就把這些問題都留給您吧，我們這就開始。
首先，那支鉛筆是垂直的還是水平的？就權當它是垂直的吧。這樣一來，那頭大像的全部體重就都集中在石墨烯的一點上了。水平的鉛筆在多數狀況下都是沒有用處的（比如躺在鉛筆盒裡時），除非是在牆壁上寫字。
其次，那支鉛筆是用什麼做的？普通的鉛筆頭不可能承受大像的體重。那麼答案肯定是被卷成巨大納米管的石墨烯。（對納米管來說是巨大的，但對鉛筆來說正好。）制筆的時候不妨在石墨烯卷裡加入一根較細的石墨柱體，這樣就真的可以書寫了，可那樣又太學究氣了一點。（不過話說回來，不能寫的還能叫鉛筆嗎？大概不行吧。有人跟我說過我不能寫，而我也顯然不是一支鉛筆。）總之，我們現在有了石墨烯保鮮膜和石墨烯鉛筆。下一個問題是：那頭大像要怎麼弄到鉛筆上去？且慢，稍等片刻。這大像是體重6,800千克的非洲像呢，還是體型較小、僅重4,500千克的亞洲像？這兩種動物不光是體型不同，性情也大不一樣。
你或許可以安然無恙地讓亞洲像表演這個特技，但我是不會試圖讓一頭非洲像站上一支鉛筆的，尤其是一頭非洲公像。它或許無法將石墨烯的鉛筆壓斷，但十有八九會奮力抗拒，把整個實驗室摧毀。
其實仔細想想，我們對那頭大像了解得並不算多。它是一頭成年像，還是一頭像寶寶？要站上鉛筆的話，一頭亞洲像寶寶是*容易的選擇。另外，大像接近石墨烯的時候，研究人員有沒有播放美國作曲家亨利曼西尼（Henry Mancini）的《小像進行曲》（Baby Elephant Walk）？如果沒有，是為什麼？畢竟這樣的機會可不是天天都有的。
當像寶寶的體重集中在鉛筆的筆尖上時，產生的壓強能將下面的石墨烯刺穿嗎？如果實驗原本需要的是一頭成年非洲像，那麼我很懷疑那頭100千克的像寶寶是否夠重。如果那頭可愛的小像把全部重量都壓在那支強度卓*的納米鉛筆上，那麼保鮮膜或許沒有問題，就怕小像會撐不住，鉛筆會在可憐的像寶寶身上扎個洞，並整個陷進它的肉裡。這下，就會有一頭受傷的亞洲像寶寶在你的石墨烯上血流不止，一頭像媽媽在一邊氣得發瘋，一群動物保護組織的人在外面大聲抗議了。
我們*終還是得挑選一頭**長成的亞洲像，它的身上要包裹一層保護性的石墨烯，它的像腿站在石墨烯的鉛筆上，在石墨烯的薄膜上保持平衡。而且它還不能像這篇專欄文章這樣——偏離中心。
P68-70

商品搜索

商品分类

【醫學】

【各大出版社】