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从某种角度说，世界是由信息、物质和能量组成的。其中，信息是魂，物质是魄，而能量则是驱使魂魄独自运动和相互作用的力量。若从人类文明角度看，物质的主体又是材料。随着社会的进步，材料已越来越成为人类赖以生存和发展的物质基础，所以，信息、材料和能量就成了当代文明的三大支柱。若从高科技角度看，又可把新材料、信息技术和生物技术等，并列为新技术革命的重要标志。
材料的种类很多，按不同标准可得到不同的分类。若从物理化学属性来分类的话，就可分为3类：金属材料、无机非金属材料（陶瓷等）和高分子材料。这里“三分天下有其一”的高分子材料，或曰“构成材料世界的三大支柱”之一，是高分子化学的核心。而本回主角则是“高分子化学之父”，由此可知他对科学的影响到底有多大。实际上，受益于他的成果，仅仅半个多世纪后，高分子材料就与金属材料并驾齐驱，甚至在年产量（这里指体积）上已超过了钢铁，成为国民经济、国防尖端和高科技领域不可缺少的材料。从科学角度看，他提出的高分子聚合物（简称高聚物）结构理论以及对生物大分子的研究，为高分子化学、材料科学和生物科学的现代化奠定了坚实基础，也促进了全球塑料工业的迅速成长。至今，他的理论还在不断推动着相关科技的进步，特别是他的高聚物分子设计思想，仍是研制新结构、新功能的高分子材料的重要基础和指南。为表彰他的开拓性贡献，诺贝尔奖委员会1953年授予了他诺贝尔化学奖。
以上文字当然不只是想说明本回主角很厉害，其实还想借机普及一下材料科学特别是高分子材料科学。一提起材料，许多人可能就会联想起破铜烂铁等“傻大黑粗”的东西。就算提起高分子，也可能有人会不屑道：“塑料拖鞋而已！”伙计，这些印象其实都是过时的偏见。如今的材料大家庭，早已今非昔比了。若按化学组成分类，则有金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料等；若按物理性质分类，便有高强度材料、耐高温材料、超硬材料、导电材料、绝缘材料、磁性材料、透光材料、半导体材料等；若按凝聚态分类，则有单晶材料、多晶材料、非晶态材料、准晶态材料等；若按物理效应分类，则有压电材料、热电材料、铁电材料、光电材料、磁光材料、激光材料等；若按用途分类，则有建筑材料、研磨材料、耐火材料、耐酸材料、电工材料、光学材料等；若按组成分类，则有单组分材料、复合材料等；此外，还有以纳米材料、生物材料及新能源材料等为代表的新兴材料。伙计，咋样，单凭这些又酷又炫的名词，材料科学的“高大上”和“白富美”就已跃然纸上了吧。
其实，大千世界，材料无处不在、无所不包。你每天的吃穿住行都会碰到诸如金属、橡胶、磁性、光电等材料，小到一根针、一张纸、一个塑料袋、一件衣服，大到交通工具、医疗器械、工程建筑、信息通信、航天航空，处处都有材料的身影，甚至人类社会发展历程中的一些阶段，也是以所使用的典型材料为依据来划分的：300万年前，人类祖先以石头为工具，故称旧石器时代；1万年前，人类祖先加工石器，使之成为器皿和工具等，从而进入新石器时代；公元前5000年，进入青铜器时代；公元前1200年，进入铁器时代；18世纪开始进入钢铁时代；20世纪中叶，进入金属材料时代；随后，便是如今的高分子材料时代。
所谓高分子材料，顾名思义，就是以高分子化合物为基体的材料，又称为聚合物材料。高分子化合物简称高分子，又叫大分子，这种化合物的相对分子质量往往是几万甚至几十万，而普通分子化合物的相对分子质量则只有近千。绝大多数高分子化合物都由许多不同的单体聚合而成，即由千百个原子以共价键方式相互连接而成。它们的相对分子质量虽很大，但其结构很简单，即各单元以线型或体型结构方式重复连接而成。具体地说，若普通分子像小球，那高分子就是由这些球连成的链条，就像一根50米长的麻绳，有些高分子长链之间又有短链相连接，从而形成网状。由于高分子间存在引力，这些长链不但各自卷曲还相互缠绕，所以就形成了既有一定强度又有适当弹性的固体。此外，因为分子很大，其长链一头受热时，另一头还未被加热，故在熔化前高分子有一个软化过程，这就使得高分子具有良好的可塑性。正是这种内在结构，使得高分子材料具有包括绝缘性等在内的优良特性。
高分子化合物的种类繁多，若按来源分类，可分为天然高分子化合物和人工合成高分子化合物两类；若按性能分类，则可分为塑料、橡胶和纤维三类。从性能上看，高分子化合物通常都处于固体或凝胶状态，有较好的机械强度、较好的绝缘性和耐腐蚀性、较好的可塑性和高弹性，并且几乎无挥发性。此外，高分子化合物与普通分子化合物的区别，还体现在溶解性、熔融性、溶液的行为和结晶性等方面。如今，常用的高分子化合物，都是以煤、石油、天然气等为原料先制得低分子有机化合物，再经聚合反应而得。聚合反应主要有加成聚合反应和缩合聚合反应两类，简称加聚和缩聚。
高分子化学又称高分子科学，是研究高分子化合物的合成、反应、应用、物理化学、加工成型等方面的综合性学科。“高分子化学”听起来虽很唬人，但它一直就与人类密不可分。比如，自然界的动植物包括人体本身，其实都是高分子材料。但另一方面，过去几千年来，人类对高分子材料的科学本性几乎一无所知，甚至不知道棉、麻、丝、木材、淀粉等都是天然的高分子化合物。直到20世纪初，经过本回主角等的共同努力才彻底改变了这个局面。实际上，1930年左右，主角发现了高分子稀溶液的黏度和相对分子质量之间的定量关系，从而引发了定量测定高分子相对分子质量的高潮；1932年，他出版了首部高分子巨著，从而诞生了高分子化学，特别是他发现了“高分子具有重复链节结构”，找到了高分子合成的简便方法，从而使得高分子理论、应用和产业都获得了飞跃发展。比如，第二次世界大战就刺激了高分子化学的迅速发展，德国首先合成了橡胶等；战后，由于消费品需求的大增，高分子化学更走上了快车道。高分子化学的发展，主要经历了天然高分子的利用与加工、天然高分子的改性、人工合成高分子的生产和高分子科学的建立4个阶段；而本回主角的贡献，主要体现在第3阶段和第4阶段。
至此，本回不但科普了高分子化学，还借机说清了主角的代表性贡献。下面开始介绍他。可是，不知何故，也许是因为过于低调吧，作为一位著名的材料科学家，主角留下的材料却相当稀少，甚至其生平材料都不够完整。此外，他在科研之外，还做了许多事情，但都不太成功，可见，他只是块科研材料。实际上，他最终能取得如此成功，确实相当不易：一方面，他不得不孤军奋战10多年，长期面对当时主流学术界的否定和质疑；另一方面，其祖国发动的两次世界大战也从多方面严重破坏了他的科研工作。
好了，闲话少说，书归正传。
就在毕加索和鲁迅诞生那年，准确地说是1881年3月23日，本回主角赫尔曼·施陶丁格诞生在了德国莱茵河畔沃尔姆斯的一个著名哲学家的家里。所以，主角从小就受到各种哲学思想的熏陶，对新生事物感觉很敏锐；在科学推理和逻辑思维方面不易被传统观念束缚；善于从复杂事物中找出头绪，发现要点，提出新观点等。
中学期间，施陶丁格的兴趣主要集中在植物和花卉方面，故17岁中学毕业后，他就考入了达姆施塔特大学植物学专业。不过，他好像与植物专业无缘，因为他后来竟莫名其妙地离开了该专业。原来，有一位“颇有科学见地”的朋友向他父母进言，建议让主角先打好化学基础然后再进入植物学领域，于是，父亲便将朋友的建议从哲学高度提升为“学好化学，可为植物学打基础”。严格说来，这个建议确实不太靠谱，因为在当时化学与植物学几乎不搭杠。但幸好，施陶丁格信以为真，于是便歪打正着地转入了化学专业，从此便与化学结下了不解之缘。看来，这也许是冥冥之中的命运安排吧。更奇妙的是，主角与植物学还真有更深层次的缘分：一方面，他后来娶了一位植物学家太太；另一方面，他还与太太合作打通了化学与植物学间的壁垒，证实了“植物分子是典型的天然高分子”，这也算阴差阳错地验证了父亲的观点吧。
离开植物学专业后，施陶丁格先后转入了慕尼黑大学和哈勒-维腾贝格大学，一门心思地学习化学。其间，其思想和生活方式受到了化学教授弗兰德的深刻影响，他的学习从此变得非常刻苦。22岁时，在弗兰德教授的指导下，他获得了学士学位。接着，他前往斯特拉斯堡大学，拜师于著名有机化学家梯尔，并于26岁时获得博士学位。其间，其学问和为人处事也深受梯尔教授的影响。施陶丁格获得过很多博士学位，据不完全统计，曾授予他博士学位的大学有卡尔斯鲁厄大学、美因茨大学、萨拉曼卡大学、都灵大学、苏黎世大学和斯特拉斯堡大学等。
也是在26岁那年，施陶丁格被聘为卡尔斯鲁厄大学副教授。他在这里遇到了多位著名化学家，并有幸与他们进行了卓有成效的合作，在小分子有机化学方面取得了许多成果。比如，29岁时，他与1939年诺贝尔化学奖得主鲁日奇卡合作，成功分离出了某种杀虫剂的有效成分，从而引起了国际学术界的重视，故在31岁时，他被苏黎世联邦高等工业学校聘为教授兼化学系主任，以接替刚退休的1915年诺贝尔化学奖得主维尔施泰特教授。从此，他在这里执教14年，开始研究具有生理活性的天然化合物，还出版了首部学术著作。其间，他借助教学的机会熟悉了有机化学各领域的新理论，为随后顺利开展大分子研究奠定了基础。
第一次世界大战期间，德国作为同盟国，当然遭到了协约国的海上封锁，致使国内供应紧张。于是，施陶丁格发挥专业优势，参与了人造用品的研制工作并取得突出成果，特别是他成功合成了人造胡椒，甚至因此而改变了德国人的口味。此外，他还研制出了可靠的人造芳香品等。这使他成了有机化学的佼佼者，其学术声望也空前提高。
第一次世界大战结束后，施陶丁格突然放弃了已经硕果累累的小分子研究领域，转而进行颇具挑战的聚合物研究，并以罕见的开拓精神突破了传统有机化学思维的局限，提出了革命性的观点。特别是在1920年，他发表了一篇爆炸性论文，列举了几类新的化学反应（称为“聚合反应”），它们竟能通过大量小分子的链接，形成具有高相对分子质量的大分子。该文一经发表，就立即在平静的化学江湖引起了轩然大波。1922年，他又进一步指出“高分子是由长链大分子构成的”，并通过实验从根本上动摇了当时的传统权威理论，即胶体理论。比如，根据胶体理论将推出这样的结果：若橡胶加氢，则会得到一种低沸点的低分子烷烃。但是，施陶丁格的实验结果竟是，天然橡胶加氢后，得到了一种新的橡胶，它不但不是低分子烷烃，还在性质上与天然橡胶几乎没区别。随后，他又将研究成果推广到了多种其他化合物，指出它们的结构同样是“由共价键结合形成的长链大分子”。
施陶丁格的大分子观点，在当时的化学江湖绝对荒谬至极。“江湖大佬”们根本就不相信他的理论，更否定存在着相对分子质量超过5000的极大化合物。反正，施陶丁格几乎是一个人在与整个化学江湖作对，不但受尽了恶意对手的冷嘲热讽，甚至许多朋友也劝他“扔掉大分子概念吧！根本没有这种东西”。但是，这位孤胆英雄不但没退却，反而更加精益求精，因为他坚信自己的理论。为此，他连续3年（1924年、1925年及1926年）在相关国际学术会议上，与传统化学江湖展开了面对面的激烈辩论。他坚定地捍卫着自己的理论，声称“我已站在科学道路上，已别无选择”。果然，凭借自己的智慧、坚持和热情，他有力驳回了各方质疑并取得了最终胜利。
其实，当时双方长达10年的辩论，主要聚焦在以下两方面。
一是施陶丁格认为，通过测定高分子溶液的黏度便可以换算出相对分子质量，由相对分子质量的多少就可确定它是不是大分子；而胶体论者则认为，黏度和相对分子质量没有直接的联系。由于当时缺乏必要的实验证明，刚开始时，施陶丁格显得很被动，处于劣势，但他通过反复研究，终于在1930年发现了黏度和相对分子质量之间的定量关系式，即如今著名的“施陶丁格黏度方程”。
辩论的另一焦点是，在高分子结构中，晶胞与其分子之间到底是啥关系。虽然双方都使用X射线衍射法来观测纤维素，双方都发现单体与晶胞的大小很接近，但是，双方对此的解释截然不同。胶体论者认为，一个晶胞就是一个分子，晶胞通过晶格力相互缔合形成高分子；而施陶丁格却认为，晶胞的大小与高分子本身的大小无关，一个高分子可以穿过许多晶胞。正当双方争执不休时，瑞典化学家斯韦德贝里等却在1926年设计出了一种超级离心机，并用它测出了蛋白质的相对分子质量，从而证明：高分子的相对分子质量的确是从几万到几百万。这显然就为施陶丁格的大分子理论提供了直接证据。
事实上，参加这场持久论战的许多科学家都是严肃认真和热情友好的，他们都是为了追求科学真理，都投入了严密的实验研究，都尊重客观事实。所以，当许多实验结果都符合施陶丁格的理论时，大分子的概念便越来越得到公认。其中，最令人感动的是，昔日的两位主要反对者也都在1928年公开认错，同时高度赞扬了施陶丁格的出色工作和坚忍不拔的精神，还帮他完善和发展了大分子理论。于是，1932年，51岁的施陶丁格出版了划时代巨著《高分子有机化合物》，全面总结了大分子理论，此书被同行视为“圣经”。从此，高分子科学诞生了，人类也认清了高分子的面目，更使得高分子的人工合成有了指路明灯。终于，施陶丁格在1953年获得了诺贝尔化学奖，此时，距他创立高分子聚合理论已过去整整20年，他已是72岁的古稀老人了。
好了，花开两朵，各表一枝。下面介绍主角如何实现他儿时的“植物梦”。原来，在45岁那年，施陶丁格被聘为弗赖堡大学教授兼化学实验室主任，并于次年娶回了满意的媳妇、植物生理学家伏尔黛。从此，他全身心投入大分子的理论和实验研究中，并在此度过了余生。他也开始与媳妇合作，研究生物高分子。实际上，早在他俩恋爱期间，他就将大分子概念引入了生物化学，并大胆预言 “在生命的有机体中，存在着高分子化合物”。婚后，夫妻一起研究了大分子与植物生理学，经过多年努力，终于利用电子显微镜等手段证明了在生物体内确实存在着高分子（其实，从今天的结果来看，生物体内不仅是存在着，而且干脆压根儿就几乎全是高分子）。可惜，由于希特勒的上台和第二次世界大战的爆发，如此重要的科研工作被迫中断，甚至连研究所都毁于战火。第二次世界大战一结束，这对夫妇便立即总结了有关研究成果，于1947年出版了《大分子化学及生物学》，为分子生物学的建立和发展奠定了基础。施陶丁格晚年的科研兴趣，主要聚焦于分子生物学，但由于年事已高，成果不多，不过，他培养了许多优秀人才，并启动了生物大分子学研究。
1965年9月8日，施陶丁格安然去世，享年84岁。作为一位经历了两次世界大战的德国科学家，特别是作为本来有潜力制造毒气弹的化学家，施陶丁格在正确处理祖国和科研的关系方面也许是一个好榜样。第一次世界大战期间，他曾公开批评化学战，甚至在1917年还发表了反战文章：此次战争将失去德国，应立刻停战，因为任何的流血杀戮都是愚蠢的。由于施陶丁格极力追求和平，他的爱国情怀也曾遭质疑。比如，在纳粹执政的1934年，弗赖堡大学校长就试图开除他，盖世太保也对他进行过审讯，并强迫他辞职，1937年以后，他还被禁止出境参加国际会议。但事实证明，无论是第一次世界大战还是第二次世界大战期间，施陶丁格的科研成果都大大缓解了祖国的物资紧缺问题，挽救了无数德国同胞的生命。