Ted talk · Section 4

为什么棉无处不在

几个世纪前，印加人发明了一种独特的盔甲，这种盔甲能够随着锋利长矛和狼牙棒的打击而弯曲，

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几个世纪前，印加人发明了一种独特的盔甲，
这种盔甲能够随着锋利长矛和狼牙棒的打击而弯曲，
从而保护士兵免受于哪怕是最猛烈的物理攻击。
这些坚固的结构并不是由铁或钢制成的，
而是由一个极其柔软的材料制成：棉花。
这些厚厚编织、层层堆叠的棉花
能够将击打的力量分散在一块较大的表面积，
因此在保护士兵的同时，也不会局限他们的活动能力。
这些看似相互矛盾的特性——
强硬度和灵活性、柔软度和耐用性，
来源于复杂生物学中肉眼几乎无法看见的棉纤维。
这些纤维的生命始于
棉花花朵表面的种籽。
一个种子中能被多达 16,000 根的纤维充斥，
宛如迷你水气球，从种子表面向外膨胀。
不论长成多大个，每根棉纤维
这种细胞有好几层细胞壁。
几天后，第一层细胞壁，
亦称为初生细胞壁，
变硬，向一个方向推动细胞生长，
从而使纤维被拉长。
在 16 天左右的时间，纤维被快速拉长。
其后，它便进入下一个生长阶段：强化细胞壁。
这是通过产生更多的碳水化合物纤维素来完成的。
在这一阶段，该纤维素占细胞壁构成成分的 34%，
且占比仍旧快速上升。
这一生长促使对现有细胞壁纹理的抵触，
因此也强化了细胞壁。
被强化的细胞壁变得更加坚硬，会限制其进一步生长。
这意味着如果纤维素过早改变细胞壁结构，
棉花纤维就会很短，
最终只能产出粗糙且易破的布料。
但如果细胞壁强化阶段开始得过晚，
那层细胞壁就会不够坚固，
生成的纤维会过为柔弱，难以很好地将布料合成。
理想的生长条件是：
适宜的温度、水、肥料、害虫防治，还有光线。
这样，一根棉纤维可以生长至长 3.6 厘米，
宽仅为 25 微米。
细长且高品质的纤维相较于短且质量较次的纤维，
能更好地缠绕彼此。
这表示那些细长且高品质的纤维能够制造出更坚韧的棉线，
编织成更好的面料。
因为棉花的特性，它们被广泛使用，
从柔软的纺织品到美元纸钞——
内含 75% 的棉成分。
在下一个棉花纤维成长的关键阶段，
大量纤维素在次生细胞壁内
堆积并从而强化细胞壁。
纤维素的重量占比上升，超过纤维净重的 90% 。
超多纤维素堆积，
次生细胞壁就变得更紧实
这决定了最终棉花纤维的强度。
这一生长阶段至关重要
对于后阶段是否能产出经久耐用的材料，比如 T 恤，
件成衣经受多年穿洗的能力
很大程度上取决于次生细胞壁的密度。
从另一方面来说，
成衣的柔软性主要受到棉纤维长度的影响，
而纤维长度是由初生细胞壁重塑的。
终于，在大约 50 天后，纤维生长完毕。
细胞死亡，
只留下纤维素。
干燥的棉籽荚，也叫棉铃
包裹纤维的物质裂开了
露出一簇簇柔软蓬松的纤维细胞。
我们看到的丝状纤维比人类毛发还要细
是那些紧实干燥的纤维素壁（原细胞壁）的残留物。
数以万计的这些纤维被纺织成纱线，
随后继续加工生产为各种东西，从面料织物，到咖啡过滤器、尿布，
还有渔网。
利用现代科学的帮助，
棉花可能在不久将来变得更柔软、更坚硬，以及更有韧性。