1
00:00:07,026 --> 00:00:08,170
丝绸，

2
00:00:08,170 --> 00:00:09,147
DNA，

3
00:00:09,147 --> 00:00:09,910
木材，

4
00:00:09,910 --> 00:00:10,738
气球，

5
00:00:10,738 --> 00:00:13,370
和橡皮泥有什么共同点？

6
00:00:13,370 --> 00:00:15,159
它们都是高分子聚合物(polymer)，简称高聚物。

7
00:00:15,159 --> 00:00:17,592
高聚物是生活中一个十分重要的部分，

8
00:00:17,592 --> 00:00:19,048
没有高聚物的世界

9
00:00:19,048 --> 00:00:21,042
是不可想象的。

10
00:00:21,042 --> 00:00:22,856
但它们到底是什么？

11
00:00:22,856 --> 00:00:24,666
高分子聚合物是大分子物质，

12
00:00:24,666 --> 00:00:27,020
由单分子物质(monomer)聚合而成，

13
00:00:27,020 --> 00:00:30,213
连接起来像是一节节车厢连成火车。

14
00:00:30,213 --> 00:00:31,742
它的英文中“Poly”的意思是多，

15
00:00:31,742 --> 00:00:33,240
“mono”意思是单，

16
00:00:33,240 --> 00:00:36,123
“mers”或“mero”是“一部分”的意思。

17
00:00:36,123 --> 00:00:38,293
许多高聚物由

18
00:00:38,293 --> 00:00:41,129
相同单分子物质重复形成，

19
00:00:41,129 --> 00:00:42,921
有的由两种单分子

20
00:00:42,921 --> 00:00:44,794
按照一定模式连接。

21
00:00:44,794 --> 00:00:47,372
所有生物都由高分子聚合物组成。

22
00:00:47,372 --> 00:00:49,899
有些生物体内的有机物

23
00:00:49,899 --> 00:00:51,228
小而简，

24
00:00:51,228 --> 00:00:54,383
只有很少一些功能单元。

25
00:00:54,907 --> 00:00:57,812
其它功能，尤其作为结构功能

26
00:00:57,812 --> 00:00:59,511
或保存基因信息的单元，

27
00:00:59,511 --> 00:01:01,278
都是大分子物质。

28
00:01:01,278 --> 00:01:04,694
大部分情况下这些大分子都是高聚物。

29
00:01:04,694 --> 00:01:07,076
举个例子，复杂的碳水化合物

30
00:01:07,076 --> 00:01:09,230
都是简单糖类的高分子聚合；

31
00:01:09,230 --> 00:01:11,534
蛋白质是氨基酸的高分子聚合；

32
00:01:11,534 --> 00:01:14,198
核酸，包括脱氧核糖核酸以及核糖核酸，

33
00:01:14,198 --> 00:01:16,158
它们包含了我们的遗传信息，

34
00:01:16,158 --> 00:01:18,689
是核苷酸的高分子聚合形式。

35
00:01:18,689 --> 00:01:19,986
树木等等植物是由

36
00:01:19,986 --> 00:01:21,955
高聚物纤维素组成，

37
00:01:21,955 --> 00:01:24,925
它们是树皮和茎的坚硬组分。

38
00:01:24,925 --> 00:01:25,617
羽毛，

39
00:01:25,617 --> 00:01:26,166
毛皮，

40
00:01:26,166 --> 00:01:26,703
毛发，

41
00:01:26,703 --> 00:01:27,536
以及指甲，

42
00:01:27,536 --> 00:01:29,623
都由同一种蛋白质角蛋白组成，

43
00:01:29,623 --> 00:01:31,213
它也是种高聚物。

44
00:01:31,213 --> 00:01:32,773
还有更多类似的例子：

45
00:01:32,773 --> 00:01:34,363
你知道在动物学中

46
00:01:34,363 --> 00:01:36,791
最大的门的动物的外骨骼

47
00:01:36,791 --> 00:01:37,798
节肢动物的外骨骼，

48
00:01:37,798 --> 00:01:39,768
是由高聚物几丁质组成的吗？

49
00:01:40,368 --> 00:01:42,100
高分子聚合物还包括了

50
00:01:42,100 --> 00:01:45,131
合成纤维，合成橡胶以及塑料。

51
00:01:45,131 --> 00:01:48,516
所有合成的高聚物都源于石油，

52
00:01:48,516 --> 00:01:51,716
通过一系列化学反应合成。

53
00:01:51,716 --> 00:01:53,882
最常见的两种用来

54
00:01:53,882 --> 00:01:55,150
制造高聚物的反应

55
00:01:55,150 --> 00:01:56,379
是加成反应

56
00:01:56,379 --> 00:01:58,583
和缩聚反应。

57
00:01:58,583 --> 00:01:59,905
在加成反应中，

58
00:01:59,905 --> 00:02:02,993
单分子简单的加在一起形成高聚物。

59
00:02:02,993 --> 00:02:05,048
过程从产生一个自由基开始，

60
00:02:05,048 --> 00:02:08,097
自由基是带有一个未成对电子的基团。

61
00:02:08,097 --> 00:02:09,401
自由基攻击其它基团，

62
00:02:09,401 --> 00:02:11,964
断开化学键以形成新键。

63
00:02:11,964 --> 00:02:14,046
这个过程不断重复，

64
00:02:14,046 --> 00:02:16,043
逐渐形成了长链高聚物。

65
00:02:16,043 --> 00:02:17,712
在缩聚反应中，

66
00:02:17,712 --> 00:02:19,541
小分子比如水分子，

67
00:02:19,541 --> 00:02:22,847
将经过每一个链延伸反应。

68
00:02:22,847 --> 00:02:24,373
第一个合成高聚物

69
00:02:24,373 --> 00:02:25,826
是偶然间创造出来的，

70
00:02:25,826 --> 00:02:28,547
它是几个化学反应的副产物。

71
00:02:28,547 --> 00:02:29,790
那时候许多化学家认为它们没用，

72
00:02:29,790 --> 00:02:32,067
大部分就丢弃了。

73
00:02:32,067 --> 00:02:34,350
直到有个化学家利奥・贝克兰德

74
00:02:34,350 --> 00:02:36,234
认为也许这没用的副产物

75
00:02:36,234 --> 00:02:38,526
并非一无是处。

76
00:02:38,526 --> 00:02:40,155
他研究下去并制造了一种塑料，

77
00:02:40,155 --> 00:02:42,618
可以永久地形成任何一种形状，

78
00:02:42,618 --> 00:02:44,961
只要有足够的压力和高温。

79
00:02:44,961 --> 00:02:46,612
然而这种塑料的名字，

80
00:02:46,612 --> 00:02:50,508
polyoxybenzylmethylenglycolanhydride

81
00:02:50,508 --> 00:02:51,793
太长了，

82
00:02:51,793 --> 00:02:54,034
商人们把它称作贝克莱特（酚醛塑料）。

83
00:02:54,942 --> 00:02:56,908
这种塑料后来制成了电话，

84
00:02:56,908 --> 00:02:57,795
儿童玩具，

85
00:02:57,795 --> 00:03:00,428
以及电子产品的绝缘体。

86
00:03:00,428 --> 00:03:02,544
自从1907年发现了它，

87
00:03:02,544 --> 00:03:05,048
塑料工业发生了爆炸式发展。

88
00:03:05,048 --> 00:03:07,061
另外一种熟悉的高聚物，橡皮泥，

89
00:03:07,061 --> 00:03:09,214
也是偶然发明的。

90
00:03:09,214 --> 00:03:10,299
在第二次世界大战中，

91
00:03:10,299 --> 00:03:12,041
美国十分迫切的需要

92
00:03:12,041 --> 00:03:14,630
合成橡胶来支持军队。

93
00:03:14,630 --> 00:03:16,547
通用电气公司的一队化学家

94
00:03:16,547 --> 00:03:18,066
曾尝试制造，

95
00:03:18,066 --> 00:03:20,616
但最终只得到了一种软黏的油泥。

96
00:03:20,616 --> 00:03:22,632
它并不能作为橡胶的好替代物，

97
00:03:22,632 --> 00:03:24,901
但它的确有一个奇怪的特性：

98
00:03:24,901 --> 00:03:27,549
它的弹性十分优良。

99
00:03:27,549 --> 00:03:29,155
橡皮泥诞生了！

100
00:03:29,155 --> 00:03:31,366
合成高聚物已经改变了整个世界。

101
00:03:31,366 --> 00:03:32,458
想想看，

102
00:03:32,458 --> 00:03:34,299
你能想象有这么一天

103
00:03:34,299 --> 00:03:35,993
不使用任何塑料吗？

104
00:03:35,993 --> 00:03:37,960
但不是所有高聚物都是好的。

105
00:03:37,960 --> 00:03:41,298
举个例子，泡沫塑料主要由苯乙烯合成，

106
00:03:41,298 --> 00:03:46,045
而苯乙烯被环保部认定为一种潜在致癌物。

107
00:03:46,045 --> 00:03:48,175
随着泡沫塑料的生产，

108
00:03:48,175 --> 00:03:51,465
它们缓慢的使得土壤和海水恶化，

109
00:03:51,465 --> 00:03:54,799
它们会释放苯乙烯到环境中。

110
00:03:54,799 --> 00:03:58,734
此外，塑料由加聚反应产生，

111
00:03:58,734 --> 00:03:59,792
比如泡沫塑料，

112
00:03:59,792 --> 00:04:00,650
塑料袋，

113
00:04:00,650 --> 00:04:01,652
聚氯乙烯材料，

114
00:04:01,652 --> 00:04:03,856
它们能长久保存且不污染食物。

115
00:04:03,856 --> 00:04:05,396
但这同样意味着它们在自然环境中

116
00:04:05,396 --> 00:04:06,806
不会自行分解。

117
00:04:06,806 --> 00:04:08,559
每年成千上万吨的塑料

118
00:04:08,559 --> 00:04:10,661
被丢弃到土壤中。

119
00:04:10,661 --> 00:04:12,902
这些塑料不会生物降解，

120
00:04:12,902 --> 00:04:13,964
它们只会分解成

121
00:04:13,964 --> 00:04:16,000
较小的碎片，

122
00:04:16,000 --> 00:04:17,168
影响海洋生物，

123
00:04:17,168 --> 00:04:20,173
最终伤害到人类。

124
00:04:20,173 --> 00:04:22,164
高聚物可软可硬，

125
00:04:22,164 --> 00:04:23,377
可湿软可坚固，

126
00:04:23,377 --> 00:04:25,482
可脆弱可强硬。

127
00:04:25,482 --> 00:04:27,766
这些巨大的差异

128
00:04:27,766 --> 00:04:28,680
意味着它们能形成

129
00:04:28,680 --> 00:04:31,045
极其广泛的不同种物质，

130
00:04:31,045 --> 00:04:31,874
从DNA

131
00:04:31,874 --> 00:04:33,848
到尼龙丝袜，

132
00:04:33,848 --> 00:04:35,464
高聚物十分重要，

133
00:04:35,464 --> 00:04:37,933
以至于我们每天都十分依赖。

134
00:04:37,933 --> 00:04:39,120
但有些正在污染

135
00:04:39,120 --> 00:04:41,503
我们的海洋，城市，以及水源，

136
00:04:41,503 --> 00:04:42,712
最终威胁到我们的健康。

137
00:04:42,712 --> 00:04:44,995
而这一点我们才刚刚理解。