世界史是化學寫成的：從玻璃到手機，從肥料到炸藥，保證有趣的化學入門

〈第7章　喝完這杯再說吧〉

〔酒與農業的起源〕

人與酒（酒精，乙醇）的交集，大約可以追溯至一億三千萬年前。

在那個會結出果實的種子植物（開花植物）剛登場的時代，我們的祖先尚未進化成人類，仍是長得像松鼠一樣、會懼怕恐龍的初期哺乳動物。當時，出現了一種喜歡水果的酵母──釀酒酵母。

釀酒酵母可從水果所含的醣類（果糖和葡萄糖）中獲得能量，雖然以乙醇為副產品來獲取能量的這種方法，效率並不算好，但相對的，這種方法卻能有效驅逐其他會被乙醇毒死的微生物。

於是，吃果實維生的哺乳類當中，能藉由氣味（其實就是乙醇的氣味）來分辨成熟與否的物種，便占了生存優勢。因此，人類的祖先才會帶著喜歡酒精的特性演化至今。

最初的酒是由水果或蜂蜜自然發酵而成的。由於釀酒酵母存在於糖分較多的環境，也會附著在果皮上，所以，只要將水果搗碎、裝進容器裡，酵母就會開始工作（發酵），將糖分轉化為酒精。

水以外的「飲料」正式在世界史上登場，大約是在一萬年前，智人開始定居生活、發生農耕革命的時候。

目前可以確定年代最古老的酒精飲料，發現於中國河南省的賈湖遺址，是大約九千年前的古酒。二○○四年，考古學家將此處出土的陶壺內部殘留物送去做化學分析，結果發現裡面含有米、蜂蜜、葡萄、野山楂。換言之，九千年前的人，應該喝過由這些材料混合製成的「野山楂葡萄酒、蜂蜜酒，以及米酒混成的複合發酵飲料」吧。

〔啤酒也能當薪資？〕

啤酒的原料是穀物。以前的人類是用皮袋、動物的胃囊、刨出凹槽的木頭或石頭、大貝殼做為釀造啤酒的容器。至少早在西元前四○○○年時，啤酒就已普及於近東一帶，一般認為，發源地是底格里斯河與幼發拉底河流域的美索不達米亞平原。

有一種觀點認為，人類對啤酒的需求促進了農業的正式發展。如果原料只能一味仰賴採集野生穀物，就無法穩定釀出啤酒。因此人類需要透過耕作以確保穀物來源，才會開始「栽培」。

在現今的伊拉克、當時的美索不達米亞，曾出土一只約西元前四○○○年的土器，上面有兩個人用吸管從大甕中喝啤酒的圖畫。由於當時的啤酒裡混雜了許多穀粒、穀殼和雜質，所以要用吸管才能喝──雖說是「雜質」，但當時的啤酒是用沸騰過的水釀造而成，已煮沸殺菌，所以是很安全的飲料。

在西元前三○○○年左右，開創美索不達米亞文明的蘇美人開始栽種麥子。

他們生產出麥芽，曬乾後混入小麥粉中烤成麵包，再搗碎溶入熱水，等它自然發酵後，就成了啤酒。前面提到，人類開始以農業為中心、過著定居生活後，由於糧食生產有餘，於是逐漸出現了不從事農業、改做其他工作的人，他們領的薪水都是麵包和啤酒。比方說，在西元前約二五○○年的古埃及時代，金字塔工人的標準日薪，就是三到四條麵包和大約四公升的啤酒。國家會收集穀物做為貢品，再當成勞動的薪資來分配。

對古埃及人來說，啤酒是日常飲料，不論在家或酒館都能喝到；而當時的啤酒酒精濃度也比現在要高，根據推算大約有一○％。

儘管喝酒後唱歌跳舞無傷大雅，但還是有人會喝得爛醉、造成不少麻煩，古埃及文物中甚至還留下了提醒民眾不可飲酒過量的文章。比方說以下面這段文字：

「別踏進滿室酒鬼的屋子，因為你脫口而出的話，會被他們傳到人盡皆知；尤其在你根本不知道自己說了什麼的時候，更將成為你的災難。若你醉倒在地，骨折恐不可避；更何況，並不會有人對你伸出援手。與你一同歡快暢飲的夥伴只會說「把這醉鬼扔出去」；當你真正的摯友前來尋你，只會看見你有如幼兒般無力倒臥在地。」──《啤酒文化史1》

這種景象跟現在的宴會應酬根本沒什麼分別。大約在西元前八世紀至西元前七世紀時，啤酒深受亞述人喜愛，後來也陸續傳到希臘、羅馬，但因為這兩國更重視葡萄酒，所以啤酒的釀造反而由栽種小麥的北歐日耳曼人繼承了。

〔酵母與發酵〕

負責在酒中製造出酒精（乙醇）的，是一種叫做酵母的微生物。

生物中有一種分類，稱為真菌界，從外觀可以分為黴菌、酵母、蕈類等，不屬於植物，也不屬於動物。以黴菌（絲狀真菌）為例，孢子發芽後，短短幾天內，菌絲就會以放射狀不斷分枝擴展，並在菌絲末端長出新的孢子，成熟後便會飛散出去。

至於酵母，則是大小只有○．○一公厘的單細胞生物，有球形、橢圓形、長條形等各種形狀，繁殖方式多為出芽生殖和分裂生殖。大部分的酵母不像黴菌，細胞並不會排列成線狀；當它們增殖時，四散的細胞會聚集在一起，組成球形、有黏性的團塊。但酵母和黴菌的區別其實是很模糊的，因為有些酵母，例如人體常見的念珠菌，當生長條件發生變化時，它會長出黴菌般的絲狀結構。

儘管如此，由於許多酵母在發酵上扮演著很重要的角色，因此還是會將它們與黴菌區分開來。

大致上來說，舉凡啤酒、葡萄酒、日本酒、麵包，都是因為釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的作用而製成的。但就算是同一種酵母，其菌株也不盡相同，因此還是會分別使用適合於不同產品的酵母，比如說，釀製啤酒用的酵母，就是啤酒酵母。

釀酒酵母愛吃葡萄糖，會將之分解成酒精和二氧化碳。Saccharomyces一詞來自希臘語，意指「砂糖和菌」；cerevisiae 則是取自拉丁語「啤酒」的意思。

酵母可用麥芽糖或葡萄糖為原料進行發酵，但澱粉不行；至於葡萄酒，則是因為葡萄汁裡含有大量葡萄糖，所以才能直接利用葡萄酒酵母發酵。

如果用大麥和米之類的澱粉為基底來釀酒，需要先將澱粉分解成麥芽糖和葡萄糖，此過程稱為「糖化」。舉例來說，啤酒的原料是大麥，讓大麥發芽變成麥芽後，就會形成澱粉酶；澱粉酶會將大麥中的澱粉分解成麥芽糖和葡萄糖，接著再用啤酒酵母發酵。日本酒則會將麴黴（酒麴）撒在酒米上，將澱粉分解成葡萄糖。

酵母使葡萄糖發酵後，除了生成酒精和二氧化碳，還會產生胺基酸、香氣成分等物質。

〔不純，人們可是不喝的〕

進入中世紀的歐洲，修道院除了做為學問的殿堂，也是啤酒的釀造中心，有些修道院還把啤酒釀造室直接設在麵包房隔壁。

進入十一世紀後半，由於人們開始使用啤酒花，啤酒的品質明顯提升，也使得這種加入啤酒花的啤酒逐漸廣傳開來。

一五一六年，慕尼黑公國的公爵頒布了一項法令，規定啤酒只能用大麥、啤酒花和水來製造，稱為《啤酒純釀法》；後來又在法令中加上了酵母，變成「麥芽、啤酒花、水和酵母」四種原料。直到今天，德國仍承襲這項釀酒基準，這種傳統的無添加啤酒也依然是市場飲用的主流。

到了十六至十七世紀，啤酒釀造的工作從修道院轉移到國家或市民手上。在大航海時代，啤酒取代了容易變質的水，成為最普遍的飲料：航向美洲大陸的五月花號上，就裝載了四百桶啤酒。換言之，如果沒有啤酒，就無法創造出陸續締造這些「豐功偉業」的大航海時代了（雖然對於「新大陸」的原住民來說，這無疑是莫大的災難）。

〔煉金術士與蒸餾酒〕

蒸餾，是利用物質的沸點差異，暫時讓物質變成氣體後，再予以冷卻和分離。

蒸餾常用到一種名叫曲頸甑的玻璃儀器，包括球形瓶身和一支開口向下的窄頸。只要加熱裝有液體的球狀部分，蒸氣就會在瓶頸處凝結，可沿著瓶頸將想分離的物質收集到另一個容器裡。在煉金術中，曲頸甑是廣泛運用的工具。

中世紀的煉金術士建立了製造蒸餾酒的技術。濃烈的蒸餾酒是經過多次蒸餾後製造而成的。第一次蒸餾出來的液體稱為「燃燒的水」，酒精濃度六○％。反覆蒸餾後，就會變成號稱「生命之水」（Aqua Vitae）、濃度約九六％的酒。僧侶和藥劑師會將藥草加入生命之水，當做珍貴的藥品使用，而席捲歐洲的鼠疫也成為生命之水（蒸餾酒）普及的契機。即使在鼠疫疫情消退後，歐洲人依然保留了喝蒸餾酒的習慣，尤其是高酒精濃度蒸餾酒所具備「可以快速喝醉」的特性，擄獲了許多人的心。

〔酒與靈魂密不可分〕

十二世紀左右，愛爾蘭首度釀出有「聖水」之稱、以穀物為原料的蒸餾酒「威士忌」。到了十六世紀，威士忌在蘇格蘭已十分普及。

在大航海時代，船上原本載運的是葡萄酒和啤酒，但蒸餾酒不僅所占空間較小、讓船上可以裝載更多酒，而且較不易腐敗，適合長期保存，因此取而代之。

十七世紀，英國、法國、荷蘭在加勒比海群島開始種植可以製糖的甘蔗，為了獲得更多勞動力，奴隸貿易因此變得興盛。可用來交換非洲奴隸的物品包括了布料、貝殼、金屬器具、水壺、銅板等物品，其中最貴重的是布料，不過蒸餾酒（葡萄酒蒸餾而成的白蘭地）也深受喜愛。

此外，利用生產砂糖時產生的副產品糖蜜釀製、既便宜又濃烈的蒸餾酒（蘭姆酒）也大受歡迎。蒸餾酒就這麼隨著大航海傳遍全世界，滲透人們的生活。

就這樣，世界各地出現了威士忌、白蘭地、伏特加等各式各樣的蒸餾酒，我們也才得以品嘗有著各種風味的烈酒（spirits，即蒸餾酒。是的，烈酒和靈魂是密不可分的）。

〔乎乾啦與酒精中毒〕

假使你持續喝酒、喝到超出身體的解毒能力，會發生什麼事呢？

首先，血液裡的乙醇含量會增加，超出腦部皮質負荷後，邊緣系統、小腦、腦幹等其他部位就會開始麻痺。若繼續再喝下去，就會一步步從酒醉、爛醉，到昏迷，甚至致死。這種現象就稱為急性酒精中毒。

人喝下的酒精大約需要三十分鐘才會抵達腦部。如果開始喝酒後，因為感受不到醉意而一杯接一杯持續喝下肚，等時間一到，血液中的酒精濃度就會迅速升高，造成突然失憶等症狀，最糟糕的狀況就是死亡。

一開始還能大聲喧譁的人，如果出現走路東倒西歪、腳步踉蹌、口齒不清，就別再喝了。雖然現在這種例子已經減少了很多，但要是強行勸酒、強迫乾杯的話，絕對有致死的可能；尤其是一口氣乾杯，其實是非常危險的行為，千萬不能做。

人一旦酗酒，肝臟就會損壞，而飲酒也會提高引發社會問題的風險。更嚴重的是，一旦開始喝酒，腦部就會陷入「煞車失靈」的狀態，無法停止攝取酒精，為職場和家庭帶來各種問題。

的確，不論是下班後、運動後、和親朋好友談話時，或想紓解平日壓力時，酒都是我們最棒的摯友；但別忘了，它有時也會搖身一變，成為侵蝕身體與心靈的惡魔飲品。

〈第10章　金屬孕育出的鐵器文明〉

〔現代金屬多采多姿〕

丹麥考古學家克里斯蒂安．湯姆森（Christian Thomsen）將人類文明大致區分為「石器時代」（再分為舊石器時代、新石器時代）「青銅器時代」「鐵器時代」這三大階段。

之所以分成這三個階段，是時任古代北歐博物館（丹麥國立博物館前身）館長的湯姆森，將館藏依照工具（尤其是刀具）材質的變化為基準，分成石、銅、鐵三類展示，而這項分類也一直沿用至今。

人類文明是由石器逐漸進展至金屬器，即使是現代，仍處於鐵器文明的延長線上。金屬可以任意加工，且質地堅硬，實用性也很高，讓文明得以大幅進展。金屬器一開始是青銅為主，後來發展到鐵，再後來才由鐵和碳合成的鋼當上主角。鋼的質地堅硬強韌，是製作工具、武器、機械和建築的材料。

鐵也可以和其他金屬製作出性質優異的各種合金，由此可見鐵的用途十分廣泛。就目前來說，產量最多的金屬無疑是鐵，其次則是鋁和銅。

〔鐵曾比黃金更貴重〕

自然金屬（native metal）包括金、鉑，還有少許的銀、銅、汞等等。這些天生就以其元素形態純粹存在的金和鉑，又稱為自然金、自然鉑。它們的特徵是活性較低、較不易變成金屬離子（離子化）。

金屬在離子化的過程中，原子會失去電子、變成陽離子；另一方面，氧原子和硫原子很容易獲得電子、形成陰離子。前面提過，大部分金屬會與氧或硫等元素結合，這是因為帶正電的陽離子和帶負電的陰離子，會因為正負電荷的吸引而結合，形成氧化物或硫化物（礦物），所以大多數金屬才會以這種姿態存在於自然界裡。

離子化傾向較低的金屬難以形成陽離子，主要以「自己人跟自己人玩」的自然金或其他自然金屬存在；即使形成陽離子，也很難與其他陰離子結合；就算結合後，也很容易分離，終究還是會變成自然金屬。 另一方面，在冶煉鐵出現之前，來自太空的鐵隕石（主成分為隕鐵）是最主要的金屬鐵來源，但數量非常少，所以比起黃金，鐵在古代是更為昂貴的金屬。古希臘的歷史與地理學家史特拉波（Strábôn）在著作《地理學》中，記載著金與鐵的兌換比例為十比一。這是因為當時的鐵主要來自隕鐵，非常貴重之故。

古代社會最早使用的金屬是金和銅。黃金主要用於製作裝飾品。西元前三五○○年左右，美索不達米亞和埃及進入了青銅器時代。克里特島的克諾索斯王宮，曾在約西元前三○○○年左右使用過銅；考古學家還曾在埃及金字塔內發現距今約五千年前的銅製水管。

〔閃亮亮的東大寺大佛〕

進入鐵器時代後，銅依然做為貨幣、餐具廚具及工藝品的材料，持續為人類所用；在日本，甚至還因為銅的發現而改了年號。日本元明天皇在位的慶雲五年（七○八年），有人在武藏國秩父郡（現今埼玉縣秩父郡）發現了日本第一顆銅礦石，並獻給了朝廷。這是露天開採出來的高純度自然銅。

這件事促成日本鑄造第一種流通貨幣「和同開珎」。由於自然銅的發現非常值得慶賀，因此和同開珎發行的當年，便改年號為「和銅元年」。此外，在和同開珎之前雖然也發行過富本錢，卻未廣為流通。 七五二年，東大寺大佛鑄造完成後的整修工程結束，正要開始進行鍍金作業。

根據紀錄，當時用了五百噸銅、二．五噸的汞和四百多公斤的黃金。一九九一年，東大寺境內發現了全世界最大的熔爐，推測約可容納六噸的銅。在爐內將金屬熔化後，把熔融的金屬倒入事先做好的鑄型裡。

大佛的鑄造完成於天平勝寶元年（七四九年）。那一年，陸奧國遠田郡（現今宮城縣遠田郡）挖出了黃金，並獻給朝廷。當時在位的聖武天皇大為欣喜，便為這尊大佛鍍上金。

閃耀著金色光輝的大佛，於天平寶字元年（七五七年）正式完工。當時的鍍金法，是在物體表面塗上將黃金溶於水銀所製成的「金汞齊」，再用炭火使汞蒸發。但汞蒸氣非常危險，很容易引起中毒。

〔《魔法公主》裡的古早製鐵法〕

製鐵技術是從古羅馬所在的東方向南傳到印度，經過中國江南一帶（長江周邊）後再傳至日本。中國南方雖然盛產青銅器，但也懂得製鐵；另一方面，根據推測，日本最早開始製鐵的時代，大約是在西元前三世紀到三世紀中期，也就是彌生時代的後半至晚期。

日本傳統的製鐵方式稱為「吹踏鞴製鐵法」，是將原料和木炭放進熔爐裡點火燃燒，再用風箱送風以提高火力的精煉方法。

宮崎駿導演的動畫電影《魔法公主》，就是以中世紀的日本製鐵村落（電影中稱為「達達拉」，即「吹踏鞴」的日語發音）為背景。電影中有一幕，是朝氣蓬勃的女性成群踩著大型踏板的場景，那塊踏板所連接的，就是將空氣送入煉鐵爐的風箱。這項工作其實非常粗重，一般來說不會由女性擔綱，不過這一幕確實完整描述了吹踏鞴製鐵法的情景。

吹踏鞴製鐵法會在爐裡交互放入砂鐵（磁鐵礦的細小結晶顆粒，主成分為氧化鐵）和木炭，一旦點火，就必須不眠不休地煉製。由於熔爐最後會毀壞，所以每次煉製都要重新打造。用這種方式所製成的鐵塊稱為「鉧」，其中包含了各種品質的鐵與礦渣，當然也有質地優良的鋼（稱為「玉鋼」）。

日本刀便是以「玉鋼」為原料，燒紅後錘打延展，摺疊起來再繼續錘打，不斷重複同樣的步驟十幾次。順便一提，鉧和其他部分會在一個叫做「大鍛冶場」的地方鍛造，做為菜刀和其他工具的原料。

這種製鐵法在十九世紀後半達到巔峰，但因為需要大量的勞動力，後來被使用高爐的西式製鐵法取代，直到一九二○年代徹底消失。

〔拿破崙三世和鋁〕

除了鐵，使用量最多的金屬就是鋁。鋁因為重量輕、易加工，也具有耐腐蝕性，因此常用來製造部分車體及建築物、鋁罐、電腦和家電產品的機體等，用途相當廣泛。鋁之所以能耐腐蝕性，是因為表面暴露在空氣中氧化後，會形成一層緻密的氧化鋁膜，保護內部不再繼續氧化。此外，這層氧化膜還可用人工方式加厚，進一步提高耐腐蝕性（例如鍋具等容器和鋁門窗等建材，這道工序稱為陽極處理）。

順便一提，鋁在地殼中的含量比鐵更多，但是被當成金屬材料開採出來，卻是很後來的事，為什麼會這樣呢？ 可獲得金屬鋁的原料，是一種稱為鋁土礦（又名鋁礬土）的橘紅色礦物，精製過後才能提煉出氧化鋁（礬土），但鋁的離子化傾向較高，和氧的連結非常緊密。如果想從鐵礦石中提煉出鐵，我們可以利用焦炭來做到這一點；但焦炭卻無法讓礬土產生任何反應。

鋁是在一八二五年時，由丹麥物理學家漢斯．克里斯蒂安．厄斯特（Hans Christian Ørsted）發現的；一八二七年，德國化學家弗里德里希．維勒（Friedrich Wöhler）成功提煉出比厄斯特所獲得純度更高的鋁。

他們在提煉過程中所使用的，都是離子化傾向比鋁更高、與氧結合力更強的鉀。先是透過電解法，連接好幾個由伏打發明的電池，電解出少量的鉀，然後將鉀和氯化鋁混合在一起加熱，鉀就會和氯化鋁中的氯產生反應，形成氯化鉀，並得到純度較高的鋁。

當時的鋁和金銀一樣，屬於貴重金屬。拿破崙三世還要求裁縫師為自己的上衣製作鋁釦。不僅如此，招待重要貴賓所用的是鋁製杯盤，普通的賓客只能用黃金製的餐具。從現代的眼光來看，會覺得「怎麼有這種事」，不過應該就是物以稀為貴吧。對拿破崙三世而言，比起隨處可見的黃金，使用鋁製餐具才是最頂級的待客之道。

一八五五年，參加巴黎萬國博覽會的人們第一次見識到鋁這種擁有「從黏土中取出的銀」之稱、閃耀著銀白色光輝的輕巧金屬，無不感到目眩神迷。這是那次萬國博覽會的一大亮點，連日吸引大批人潮前來觀賞。

後來，鋁之所以能便宜且大量生產，必須歸功於美國發明家查爾斯．馬丁．霍爾（Charles Martin Hall），和法國化學家保羅．埃魯（Paul Héroult）兩人。

礬土的熔點高達約攝氏二○七○度，就算用電解的，也會遇到無法變成液態（無法製造出電解液）的問題。兩人認為，應該還有其他可以熔融礬土的物質才對，於是進行了各式各樣的實驗。

這兩人都著眼於開採自格陵蘭的乳白色礦物「冰晶石」（主成分為六氟鋁酸鈉），其熔點約為攝氏一○○○度。將冰晶石熔融後，加入氧化鋁（大概有一○％會溶解），再使用電解法，陰極處就會出現鋁──這是因為鋁離子可以從陰極得到電子，變成金屬鋁的緣故。

這項在一八八六年進行的實驗，最早是美國發明家霍爾開始的；沒想到兩個月後，法國化學家埃魯也發現了同樣的方法。兩人各自發現了同一種方法，並在各自國家獲得專利；兩人還都同樣出生於一八六三年，也同樣在五十歲去世，這是多麼奇妙的巧合。現在的工業製鋁法，依然採用霍爾和埃魯發現的方法。 由電解取得金屬的製造原理，也應用在鎂和其他金屬的提煉方法上，就此揭開輕金屬時代的序幕。

〔稀有金屬問題〕

關於金屬材料，一直都有「稀有金屬問題」。誠如字面上的意思，稀有金屬指的就是稀少罕見的金屬；而這裡所謂的「稀有」，定義是「有工業需求但難以取得」。這個名稱是相對於鐵、銅、鋅、鉛、鋁等現代社會大量使用，且產量高、通用性高的基本金屬（common metal）而言。

稀有金屬的定義並沒有全球統一的標準，而難以取得的原因包括蘊藏量太少、加工或提煉困難、生產國家極少等等。

稀有金屬在最新的工業技術當中扮演了非常重要的角色，它是製造業不可或缺的資源。只要在材料裡添加少量稀有金屬，性能就會大幅躍進，所以又有「工業維他命」之稱。稀有金屬主要的功能在於磁性、觸媒、工具強度提升、發光、半導電性等等。利用這些功能的機器包括手機、數位相機、電腦、電視、電池、各式電子儀器等。要製造出這些豐富我們現代生活的必備機器，稀有金屬是不可或缺的材料。

舉例來說，用稀土元素的釤製成的強力永久磁鐵，成功縮小了馬達的體積，也是讓輕薄短小的電子儀器得以問世的功臣。現在號稱擁有最強磁力的永久磁鐵「釹磁鐵」，主要成分就是鐵、硼和釹，而釹也是一種稀土元素。

稀有金屬的主要產地為中國、俄羅斯、北美、南美、澳洲、南非等地。產量最大的中國，將稀有金屬定位成國家重要戰略資源之一。比方說，二○一○年在釣魚臺海域發生了中國漁船與日本巡邏船相撞事件，導致中日關係惡化，中國政府就限制對日出口稀有金屬，做為反制的手段。

因為中國的出口限制，使得許多國家無法取得稀有金屬，導致原料短缺、影響生產。近年來，許多國家為了得到穩定的稀有金屬供應管道，正逐漸拓展與其他國家的合作關係，以降低對中國的依賴。

為了更有效率運用蘊藏量有限的稀有金屬，除了回收再利用，也需要具備相同功能的金屬做為替代品，以節約稀有金屬的使用量。現在，稀有金屬的替代技術仍在研究開發中。

〈第15章　浮在石油上的文明〉

〔合成纖維問世〕

一九三八年，史上第一種合成纖維「尼龍」，隨著宣傳文案「製造原料就像煤炭、水、空氣般隨處可見；如鋼鐵般堅韌，如蜘蛛絲般優美，比任何天然纖維都更富有彈性、散發著美麗光澤的纖維」正式問世。它強韌、輕巧又有彈性，觸感如絲綢，不但耐磨耗，又抗化學藥品，不易吸水，清洗後可以快速晾乾。

關於「尼龍」（nylon）一名的由來，最可信的說法是來自「no run」（不跑→不脫線）的諧音。尼龍因製成不易脫線的女用絲襪而聞名，也取代了在這之前最普遍的絲製襪子，頓時成為熱門商品。附帶一提，現在的美國女性會直接稱絲襪為「尼龍」。

尼龍的發明人，是美國杜邦公司的有機化學研究主管華萊士．卡羅瑟斯（Wallace Carothers）。杜邦公司為了挽救美國落後的化工業，非常重視基礎研究（簡單來說，基礎研究是無法立刻商品化的研究，目的在於探究真理），招攬了許多優秀的年輕化學家，卡羅瑟斯就是其中一人。當時擔任哈佛大學有機化學講師的他，在一九二八年、年僅三十二歲時，即出任杜邦公司有機化學研究主管。

卡羅瑟斯的基礎研究主要以盡可能製造出大分子（高分子）為主。他動員整個研究團隊，要求他們能找到多少「低分子量，且有可能多數結合（聚合）成高分子的物質」，就盡量聚合多少。

一九三○年，卡羅瑟斯團隊裡的另一名研究者朱利安．希爾（Julian Hill）合成了聚酯（polyester），它具有不輸給棉的強韌度，但不耐熱也不耐水，所以未能實用化。不過到了現在，聚酯不但有很多種類，也擁有很出色的性質。

後來，杜邦公司的化學部部長波頓（Elmer Bolton）非常關心研究的進展，要求卡羅瑟斯的研究團隊研發出具有商業價值的合成纖維。雖然卡羅瑟斯提出抗議，表示自己是為了做基礎研究，才答應進杜邦公司，但後來還是屈服了。

接下來，卡羅瑟斯的團隊隨機嘗試了數百種組合。不放過任何可能性的結果，由己二胺和己二酸合成的「尼龍」（尼龍66。兩個「6」意指己二胺和己二酸各自所含的六個碳原子）終於誕生。

尼龍種類繁多，目前大量生產的主要有尼龍66和尼龍6（也稱為聚己內醯胺）。

〔聚酯、尼龍、壓克力〕

後來，科學家又陸續製造出其他合成纖維。聚酯、尼龍、壓克力（聚丙烯腈）被稱為「三大合成纖維」，它們的全球生產量，占所有合成纖維高達九八％，聚酯更是占了全體的八成以上。

聚酯擁有類似羊毛的觸感，有出色的耐熱性、耐磨耗性；耐洗滌，也耐化學藥品。由於它幾乎不吸水，所以清洗後很快就會變乾，可以直接穿著。將聚酯塑形後加熱，就能輕易固定形狀，可事先做出褶紋或褶痕（永久褶型加工）。

將呈直鏈形的高分子紡成纖維，就成了聚酯纖維；將分子隨機塑造成立體形狀，就成了塑膠（合成樹脂）。事實上，聚酯纖維和寶特瓶（PET）的原料是同一種化合物。PET是聚對苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate）的簡稱，它也是聚酯的一種。

因此，若想重複利用寶特瓶，其實只要將寶特瓶粉碎後加熱，再織成纖維狀的聚酯纖維，就能製成襯衫等衣物了。

〔什麼是塑膠？〕

我們的生活周遭充斥著塑膠（合成樹脂）。舉凡電視、電腦、電話的機體外殼，還有文具、餐具、包裝材料……許多物品都是由塑膠所製成。

塑膠具有輕巧、不易腐蝕、可量產、便宜、不易導電導熱等性質，加熱加壓後還可以任意塑形。

塑膠對各種產業而言都是非常實用的材料，因為它可以根據用途，隨心所欲地進行設計和製造。依塑膠對熱的性質差異，可分為熱塑性塑膠和熱固性塑膠：加熱後會變軟，冷卻後會變硬的稱為「熱塑性塑膠」；至於加熱前很軟，一旦加熱後就無法再變形的稱為「熱固性塑膠」。

目前生產的塑膠絕大多數都是熱塑性塑膠，產品以薄膜和膠片為主，也能製成容器、機械器具零件、管子、聯軸器、發泡製品、日用品和雜貨、建材等物品，可說是琳瑯滿目。此外，只要加入不同的助劑（如塑化劑、著色劑、防氧化劑、潤滑劑、抗靜電劑等），能製造出的產品性質就更廣泛了。

〔什麼是四大塑膠？〕

現在產量最高的塑膠依序是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯，統稱為「四大塑膠」。

除了四大塑膠之外，還生產出了尿素甲醛樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯、醇酸樹脂、美耐皿（三聚氰胺─甲醛樹脂）、氟化樹脂等各式各樣的塑膠，各有不同用途。這些塑膠的原料大多是從天然氣和原油分餾出來的石油腦（粗製汽油）中所含的烴類。因此，在有豐富天然氣資源的美國，石油公司才會與塑膠工業合作研發和製造新產品。

在第二次世界大戰中，塑膠做為飛機、雷達等電波武器的材料，以及橡膠的替代品，獲得迅速發展的機會；到了戰後，則化身為生活中的各式日用品。

一九三九年，英國奠定了合成聚乙烯的技術──用高溫和一千個標準大氣壓以上的高壓進行聚合，而用這種方法製造的聚乙烯就稱為「高壓聚乙烯」。一九五三年，開始採用齊格勒觸媒（Ziegler catalyst，由三乙基鋁和四氯化鈦組成）後，就可以用接近常溫的溫度和只有幾個氣壓的低壓來聚合乙烯。用這種方法製造的聚乙烯稱為「低壓聚乙烯」。

低壓聚乙烯不像高壓聚乙烯，具備的是不分支的高分子結構（直鏈形結構），密度和硬度都很高，也適合塑形。由於兩種塑膠的密度不同，所以高壓聚乙烯又稱為低密度聚乙烯（LDPE），低壓聚乙烯又稱為高密度聚乙烯（HDPE）。

LDPE的結晶度低、密度低，可以呈現透明柔軟的質感，多用於製造塑膠袋和膠片。

另一方面，HDPE的結晶度高、密度高，呈現的是略顯半透明且堅硬的質感，多用於製造輕巧的硬質容器。用途包括食品容器、瓶子、塑膠桶、燈油罐、箱子、菸斗等，以及塑膠袋、垃圾袋、購物袋、包材、淋膜紙所用的薄膜、垃圾桶、蓋子、管線等。

一九五四年，丙烯的聚合開始採用納塔觸媒（Natta catalyst，三乙基鋁和三氯化鈦）合成聚丙烯。聚丙烯是一種更輕巧的塑膠，適合加工，所以也能用來製造管線和容器。

聚氯乙烯是在一九二七年，由美國聯合碳化物公司開始進行工業化生產。聚氯乙烯的單體，是將乙烯中的一個氫原子替換成氯的產物。它不易燃燒、耐久性佳，也很耐油和化學藥品，可用於製造各種管線（聚氯乙烯管）、電線被覆層等建築相關材料，和農業用塑膠布等各種物品。它在常溫下質地堅硬，但添加塑化劑後就會變軟，可以任意調整硬度、塑造成多種形狀。

聚苯乙烯是一九三○年時在德國開始進行工業化生產。苯乙烯是將乙烯中的一個氫原子替換成苯環的產物。由於苯環的性質十分穩定，所以聚苯乙烯的質地較硬，多用於製造容器和緩衝材料。

發泡聚苯乙烯（保麗龍）是在聚苯乙烯裡添加發泡劑（氣態丁烷和正戊烷等）、並使其硬化的產物。產生於內部的氣泡造成許多細微的縫隙，所以重量輕，也有很好的隔熱性，還能耐衝擊和防水。發泡聚苯乙烯價格便宜，容易塑形，廣泛用於製造食品包裝盤、泡麵碗、海鮮保冷容器、建築用隔熱材、包裝用緩衝材等等。

〔直到海枯石爛──塑膠垃圾問題〕

塑膠的確非常實用，但它的優點即是缺點，其韌性和強度正是衍生出使用後各種問題的原因所在。

自然界很少有微生物可以分解塑膠，所以塑膠會一直留存下來。由於許多塑膠垃圾的體積很大，非常占位子，因此成為掩埋場空間嚴重不足的元凶。此外，四散在自然環境中的塑膠產品，大多都無法回收，例如纏在水鳥腳上的魚線、堆積在海龜等海洋生物體內的塑膠袋和塑膠微粒（因水流或紫外線照射而粉碎、顆粒直徑在○．五公分以下的塑膠）等，不但嚴重威脅野生動物的性命，也會傷害環境。

因此，化學家進一步研發出「生物可分解塑膠」。這種塑膠的使用方式和一般的塑膠並沒有不同，但生物可分解塑膠能在自然界的微生物作用下，逐步分解成水和二氧化碳。其中一種材料就是「聚乳酸」，這是由發酵後的乳酸聚合而成的產物，性質和聚苯乙烯與PET很相似，在一般的使用環境下並不容易分解。一張A4大小的聚乳酸膜，只要大約十顆玉米粒就能製成，但目前價格偏高，而且進行生物分解的條件之一，是攝氏五○度以上的環境；換言之，很難在海洋等較低溫環境中分解，這是它最大的缺點。

今後，便宜又能大量生產和使用的塑膠必須徹底減少，也需要更進一步尋求研發生物可分解塑膠的方法。