缺陷之美:自然、科技与生存之钥

技术缺陷实例
第 1 节  从不完美中诞生的文明
燧石的生长与破碎
从缺陷中诞生的技术：石器时代是否已离我们远去？
缺陷的利与弊
第 2 节  金属材料的发展
早期的青铜制造
合金中原子排列的特点
初窥钢铁
武士刀的利刃
钢的热处理与改进
第 3 节  19 世纪以后的钢铁
合金与钢加工
钢的成分与温度问题
将杂质注入极薄的表层
冶金与烹饪的相似之处
加热与加工中的“调味品”
杂质带来的意外收获
材料中的杂质与缺陷
半导体技术
正常的纯度是多少？
常见材料中的杂质
认识非标准情况
缺陷的经济价值
关于木材的技术
第 1 节  木材的重要性 
为什么木材有多种用途？
历史悠久的镶嵌工艺
石斧和弓箭中的早期木材工艺
射箭是否有益身体健康
树木生长期发生变形的好处
第 2 节  森林中蕴藏的资源 
宝贵的树木寄生生物与树皮损伤
藏在树木生长过程中的历史与气候记录
年轮与小提琴
第 3 节  木材纹理中隐藏的其他信息 
使用放射性物质精准测年
考古学家与碳十四测年法
未来木材利用的新想法
与木材技术相关的缺陷小结
放射性碳定年法的物理基础
关于人和自然的思考
第 1 节  观点并非一成不变 
一些令人困惑的表述
人口与气候变化相关数据的表述
谁在解读信息方面存在困难
我们能否看到事实
第 2 节  大气中二氧化碳浓度的相关数据及解读 
预测气候变化的程度
科学讨论中的缺陷与偏见
理解微妙的影响
化学物质与固体的主要特征
第 1 节  离子大小与化学键的背景 
化学符号
第 2 节  玻璃——不完美结构的典范 
玻璃的特性
制作玻璃的材料
玻璃制作技术
从糖浆到黏稠的玻璃
黏度极高的液体有何用途
杂质与玻璃着色
玻璃中的粒子夹杂物
第 3 节  假如生活中没有玻璃 
玻璃冷却产生应力的利与弊
通过偏振光观察应力效应
4000 年来的玻璃制造是否取得了进步？
第 4 节  材料科学之外的话题 
恒星内部的缺陷
新型玻璃技术案例
第 1 节  为什么玻璃会成为高新技术产品？ 
浮法玻璃技术的利与弊
掺锡玻璃表面的应用
改变玻璃的表面性质
坚硬的表面
有色玻璃
多层涂层
玻璃表面着色的简单方法
第 2 节  离子束注入与玻璃表面处理 
镜子与太阳眼镜
光电学中的离子束注入
第 3 节  玻璃加工与癌症的光学检测 
第 4 节  光致变色玻璃与摄影过程 
光致变色太阳镜的科学原理
玻璃的未来是否明朗？
光纤通信
第 1 节  用光发送信号 
在拐角处弯曲的光
喷泉中的光陷阱
较短的玻璃棒和玻璃纤维的用途
一端错位的光纤束
第 2 节  弓弩与首次光纤制造的尝试 
更长的光纤
早期光纤中的光损耗
光散射
硅基纤维与利用杂质取得的进步
光纤科学中的缺陷小结
缺陷之美
第 1 节  矿物与宝石的吸引力从何而来 
合成宝石
加热对宝石颜色的影响
金刚石——*佳宝石
特大天然水晶
是否存在如此大尺寸的金刚石？
第 2 节  决定天然矿物尺寸与形状的因素 
原子结构以及由此产生的化学反应
电子如何决定化学反应？
构建盐晶体
增加结构复杂性
蜜蜂与蜂巢
珍贵的晶格缺陷
第 1 节  晶格的形成 
晶体学与墨菲定律
位错化学
红宝石晶格生长中的杂质和应变
生长缺陷与非标准的组合方式
第 2 节  铌酸锂——一种重要的工业材料 
制造缺陷，形成光波导
杂质与半导体生长
第 1 节  改变世界的杂质 
都是好消息吗？
电子技术的爆炸性冲击
电子设备的尺寸
电传导
半导体传导
第 2 节  通过缺陷控制半导体中的电子流动 
电子学的发展——摩尔定律
能否预测并保持增长率？
微小的异常与长远的后果
第 1 节  直觉与缺陷结构 
如何找到缺陷？
年代与重复导致错误永存
光学材料中有价值的缺陷
第 2 节  辐射剂量测定中的冷发光 
对杂质格位的实验方法与猜测
古代陶器有多古老？
你花园里的宝藏
原子弹爆炸或核事故的辐射暴露
瑕疵带来的晶体色彩
21 世纪的光子学
第 1 节  光子的相关概念 
光纤所需要的光子元件
光开关和光路由
产生稳定的光脉冲
直列式光纤激光放大器
半导体中的光波导
第 2 节  光波导传感器与缺陷 
光子晶体结构
隐形斗篷
第 3 节  医学中的光子学 
光吸收、探测器与视力提升
化学与催化
第 1 节  化学中的杂质和缺陷 
催化作用
催化剂
人造黄油
石油与汽车工业中的催化作用
制作塑料的催化剂
微量金属和酶
第 2 节  催化作用与窗户清洁 
具有结构化表面的自清洁玻璃
微量元素的开采和回收
第 3 节  同位素性质的差异 
光化学
同位素效应的分析与法医学应用
第二次世界大战中的原子弹制造
化学中的缺陷与微量元素小结
音乐中的缺陷
生命系统与非生命系统
缺陷与音乐的乐趣
黑胶唱片、磁带、激光唱片和流媒体的热潮
作曲与演奏之间的差异
技术的变化
弹奏一个音
声音的定向性与座位选择
一些对音乐的思考
通过缺陷实现进化
第 1 节  物种变异与进化 
语言的演变
连续的代际变化
教科书中有关变异与进化的案例
人类试图控制进化
孟德尔和豌豆
第 2 节  用脱氧核糖核酸（DNA）编码信息 
代际变化
为什么复制过程会出现缺陷？
第 3 节  病毒与流行病 
发病率
科研事业成功指南
第 1 节  从科研事业中获得满足感 
给年轻科学家的职业建议
自我推销与会议
讨论缺陷的问题
第 2 节  论文发表与资金申请 
为他人评分
能否量化科研表现？
新观点难以被接受
第 3 节  科学进步的模式 
区分科学和偶然发现
识别意外收获
一孔之见能否取得成功？
小科学与大科学
计算机制图与期刊论文
科学与媒体
舆论界的科学
第 1 节  应对病毒和流行病 
第 2 节  接受人类进化的现实 
第 3 节  天文学以及我们在宇宙中的位置 
改善未来的生活
第 1 节  人类行为的弱点 
难以发挥人类缺陷的正面价值
第 2 节  不同世代的态度 
第 3 节  行为中的缺陷 
自尊心与外貌
文身
第 4 节  巨额财富的利与弊 
沟通的困难
缺点与热力学
第 5 节  未来人类的缺陷以及如何预测 
年轻群体
为孩子创造更加美好的世界
人类面临的挑战
历史的弱点
长寿的新模式
解决人口过剩问题
对人类生存构成威胁的自然事件
紧急危险与应急计划
卫生服务
提升政府能力
真实而准确的信息
如何推动全球态度的改变
一线希望
致谢