生活在一颗流动的星球上，我们唯一可以确定的一件事就是变化：海平面在上升；地球的地幔在流动，连大陆也在跟着移动；火山会爆发，创造新的土地，也毁坏一些土地；飓风、台风和海啸会持续袭击我们的海岸线，将城市变成断壁残垣。面对这样的未来，唯一合理的似乎是建造我们的家园、道路、供水系统、发电厂，当然还有机场，等等，让我们过上体面且文明的生活，以此来抵御破坏。这些建筑必须坚固耐用，这样才能在地震或洪水中留存。这一点都没错，但是如果我们能将基础设施设计成可自我修复的，使我们的城市在遭遇环境变化时变得更具灵活性与可恢复性，那就更好了。这听起来有些牵强，可事实上，这是生物系统数百万年来一直都在做的事情。想象一棵树，如果它在暴风雨中受损，它可以通过长出新的枝条来实现自我修复。同样，如果你割伤了自己，你的皮肤也会自行愈合。那么，我们的城市是否也能具有类似的自愈性呢？
昆士兰大学的沥青滴落实验（照片拍摄于1990年，此时第七滴于两年前滴落，十年后又滴落了第八滴）
1927年，昆士兰大学的托马斯·帕内尔（Thomas Parnell）教授进行了一项实验，研究如果黑色焦油留在漏斗中会发生什么。他发现，经过几天时间，它看起来就像固体，停留在原地。但是经年累月之后，它开始蠕动，表现得又像液体。事实上，它开始沿着漏斗流下，并开始形成液滴。第一滴焦油在1938年滴落，第二滴在1947年滴落，第三次则发生在1954年，以此类推，第九滴在2014年滴落。这是一种令人惊讶的现象，因为当你开着车在这种材料上行驶时，它看起来非常坚固。路面上铺的是沥青，但沥青其实就是焦油与石子的混合物。这到底是什么情况？
让道路自我修复的焦油
焦油是一种比任何人的直观想象都要更有趣的材料，这里的“任何人”也包括材料科学家。它看起来不过是毫无亮点的黑色污泥，人们从地下提取它，或是将它作为原油的副产品生产出来。但事实上，它是一种由碳氢化合物分子构成的动态混合物，经生物有机体的分子机制腐化后得到。这种腐化的产物含有非常复杂的分子，虽然不再是生命系统的一部分，但它们会在焦油中自我组织，形成一套相互连接的结构。在正常温度下，焦油中较小的分子具有足够的能量穿过其内部结构，从而使这种材料具有流动性。所以，焦油是一种液体，尽管它很黏稠，它比花生酱黏稠20亿倍，所以帕内尔教授的焦油会花上那么长时间才会从漏斗中滴下。
焦油特有的刺鼻气味来自含有硫元素的分子，而硫通常是一种与臭味有机物相关的元素。当你行走或开车经过工程师们正在铺设的新路面时，便会看到或闻到他们正在加热的焦油，高温会为分子提供更多的能量并使之移动，所以焦油具有流动性。但是额外的能量也会让更多的分子蒸发到空气中，使它的味道变得更难闻，这和温过的酒更香是一个道理。
沥青路面内部的液体使裂缝自愈
用一种气味刺鼻的液体来筑路，这看起来似乎有些愚蠢，但是工程师们在这种材料中添加了石子，从而创造出一种复合物：一部分是液体，一部分是固体。实际上，它和花生酱的结构类似，因为花生酱就是由许多碾碎的花生碎和一些油黏结在一起的。石头的强度和硬度支撑着在沥青上行驶车辆的重量，也帮助道路抵御因暴露在外而造成的损坏。如果施加在路面的作用力太大，有时候也会出现裂缝，但通常是在石子以及将它们粘在一起的焦油之间，这正是液体性质的焦油可以修补的位置。焦油会流入裂缝并重新密封，从而使道路实现自我修复，所以道路的寿命比单纯的固体表面长得多。
当然，作为道路使用者，你会注意到它们的自我修复力也是有限的，道路最终还是会老化并解体。温度是原因之一。如果温度较低，如20℃以下，液态的焦油会变得过于黏稠，以至于它无法在出现裂缝的时候回流并将其愈合。除此以外，随着时间的推移，空气中的氧气与焦油表面的分子发生反应，改变了它们的性质，使之变得越来越黏稠，越来越难以愈合裂缝。慢慢地，道路表层的颜色发生变化，变得更不像流体，就像你的皮肤会随着年龄增长而出现弹性下降和干燥的现象。这时，你会看到有一些小坑洞形成，除非经过处理，否则它们会逐渐扩大，最终导致路面彻底崩坏。
举个例子，我乘坐机场大巴去酒店。刚刚抵达这座城市，我们就遇到了大堵车，其原因是道路翻修而导致车道关闭。当三条车道变为一条时，机场大巴只能缓缓挪行，据我估计，我们在30分钟内移动了不到1英里。按照我的生物钟，此时正是凌晨2点，所以我很累。更绝望的是，我很想上厕所。
事情本不必如此。或者说，至少我们这些材料科学家希望不必如此。世界各地的科学家和工程师都在忙于制定延长道路使用寿命的策略，从而减少交通堵塞。在荷兰，一组工程师正在研究在焦油中加入微小钢纤维的效果。这不会明显改变道路的机械性能，却会使其变得强度更高。当材料暴露在交变磁场中时，电流会在钢纤维内部流动，从而对其进行加热。经过加热后的钢纤维会加热焦油，使焦油在局部更具流动性，从而流动起来并修复裂缝。从本质上说，他们额外提高了焦油的自愈性，也在应对冬季寒冷天气带来的挑战。这项技术目前正在荷兰的高速公路上进行测试，并使用一种特殊车辆对道路施加磁场。他们的构想是，未来所有的车辆都可以安装这样一种装置，每个人开着车行驶在路上，都会让道路重焕活力。