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——最佳宝石  
　　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

　　彼得·汤森，苏塞克斯大学物理学荣誉教授Peter Townsend是一名实验科学家，曾在9个国家的学术界、国家实验室和工业领域工作过，在包括不完美的固体物理、离子注入、发光、玻璃、光电子、光子学、考古学、癌症检测和光子探测器等多种主题方面获得了专业知识。他发表了550多篇研究文章和8本书，并拥有马德里大学和保加利亚科学院的荣誉博士学位Autónoma de Madrid。

　　关注和赞扬不完美可能令人惊讶，但在现实中，完美是虚构的。我们技术的每一个方面都是基于我们所使用的材料的不完美之处的理解和开发。缺陷是我们使用金属、玻璃、电子产品、计算机、光纤和建筑材料的关键。在整个化学工业中使用的催化是依赖于不完美的，在生物学和医学中广泛的现代进步也是如此。这本书提供了每个领域的例子，容易理解的非科学家，但也旨在提供一个更深入的洞察如何技术和学科前进和操作。
　　然而，一旦我们把注意力从理想化的完美转向现实，其影响就会远远超出科学的范畴。本书的第二部分探讨了我们在烹饪、成功的职业发展、爱情、生活和人类生存等广泛领域中识别和适应不完美的能力的重要性。
　　这本书使用了广泛的可访问的例子，旨在给读者工具，以认识技术的不完善，并应用这些教训，以改善我们的生活的几个关键方面，至关重要的是，使他们能够定义一个世界，将生存当前的过度和环境破坏。