玻璃的故事：脆弱与坚强并存

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大约2600万年前，利比亚沙漠上的沙砾出现了某种变化，这片黯淡荒凉、极其干旱的地形标志着沙哈拉沙漠的东部边缘。我们无法确切知道究竟发生了什么情况，但能够肯定的是，当时天气炎热，在至少1000度高温的炙烤下，沙砾（主要成分是二氧化硅）逐渐软化，融合在一起。当这些过热的沙砾在低于熔点时冷却下来，一大片利比亚沙漠便覆盖上了一层我们今天称之为“玻璃”的东西。

二氧化硅（SiO2）是构成沙砾和石头的主要物质，也是我们今天的主角“玻璃”的构成物质。二氧化硅的熔点比水要高的多，超过1000摄氏度，而它真正的神奇之处，却是它在冷却后发生的变化。对于水（H2O）来说，如果温度降低到0摄氏度或以下，液态水很快就会再次形成冰晶。但对于二氧化硅来说，冷却后却无法重新排列成井然有序的晶体结构。相反，它形成了一种新的物质，介于固体与液体之间的一种奇怪的中间状态——玻璃。

装饰品

大约一万年前，有人在穿越利比亚沙漠时，不小心被一大片这种玻璃绊倒了。然后这片玻璃被带回并流通于早期文明的各种市场与社会网络之中，直到最终被雕刻成圣甲虫的形状，成为一枚胸针的中心装饰。它就这样安静地待了4000年，直到1922年考古学家勘察一位埃及统治者的陵墓时，它才重见天日。尽管困难重重，这一小片二氧化硅跋山涉水，从利比亚沙漠最终进入了法老图坦卡蒙（Tutankhamun）的陵墓。

半宝石和玻璃料金珐琅胸针，中央是象征复活的带翼圣甲虫。

出土自图坦卡蒙陵墓。

窗、器皿

在罗马帝国鼎盛时期，玻璃首次从饰品被转化为一种先进技术，将这种物质做的更加结实而又不那么模糊不清，品质查过了那些自然形成的玻璃。这一时期玻璃窗被首次建造出来，为现在全世界耸立于城市天际线上微光闪烁的玻璃大厦打下了基础。

饮酒的视觉审美也随之出现，人们把酒盛在半透明的玻璃器皿中饮用，也把酒装在玻璃瓶中储存。 

公园1-2世纪的盛放软膏和药膏的玻璃器皿，属罗马文明，约1900年出土。

眼镜

在12世纪和13世纪的修道院里，修道士们在烛光照明的房间里苦读宗教抄本，使用一种弧形玻璃块来辅助阅读。他们手持这种笨重的放大镜掠过书页，以便放大拉丁语经文。没人确切知道这件事发生的时间和地点，但是大约这个时期在意大利北部的某个地方，玻璃制造商发明了一个新事物：将玻璃做成中央突起的小圆片，给每块圆片镶上框，然后在顶部将两个镶框连接起来，这样就造出了世界上第一副眼镜，早期被称为roidi da ogli，意为“眼镜用的圆片”。

一幅表现一名戴眼镜的修道士的最早图像，绘制于1342年。

自新石器时代人类发明衣服以来，眼镜成为第一项先进技术，普通百姓平常也能够佩戴。

水晶玻璃

到了14世纪，位于威尼斯潟湖一英里之外的穆拉诺岛，已经成为远近闻名的“玻璃岛”，它产出的华美花瓶和精致玻璃器皿，在整个西欧变成了身份的象征。穆拉诺岛的玻璃制造商安杰洛·芭洛维亚（Angelo Barovier）用不同的化学成分反复进行试验，最终找到了富含氧化钾和锰的海藻。他将海藻烧成灰，然后将这些原料加入熔融的玻璃液。这一混合物冷却后，就产生了一种异常晶莹剔透的玻璃。它很像最纯净的岩石水晶石英，于是芭洛维亚称之为“克里斯塔洛”（cristallo），及水晶玻璃。这就是现代玻璃的起源。

镜子

当时岛上的玻璃制造商还发明一样东西，他们将玻璃和冶金学上的一项发明结合起来，在玻璃的背面涂上一层锡和汞的混合物，这样就产生了一个光亮耀眼的高度反光面。有史以来第一次，镜子成为日常生活必不可少的一部分。这是最隐秘层面的大曝光，在镜子出现之前，普通人一辈子也许也没有真真正正地见过自己的脸长什么模样。

 

镜子如此神奇，以至于它们很快被收罗到有些怪异的神圣仪式中。在朝圣的路上，家境宽裕的信徒会随身携带一面镜子；参观圣者遗骨时，它们会调整姿势，以便通过镜子的反射看清圣者的头骨。之后镜子又作为一种工具，成了画家的无价之宝。

迭戈·委拉斯凯兹的反转杰作《宫娥》，利用了镜子的反射

显微镜

1950年，在荷兰小镇米德尔堡，眼镜制造商汉斯·詹森（Hans Janssen）和查哈里亚斯·詹森（Zacharias Janssen）父子俩用两个镜片做实验，他们没有将镜片像眼镜那样并排放置，而是将两个镜片叠合起来，结果发现他们看到的物体被放大了，就这样发明了显微镜。70年后， 英国科学家罗伯特·胡克（Robert Hooke）出版了他开创性的插图本《显微制图》（Micrographia），再现了胡克通过他的显微镜看到的各种事物，包括跳蚤、木头、树叶，甚至他自己的冷冻尿液，还有——“细胞”。不久后，显微镜揭示了肉眼看不见的细菌和病毒群体——它们既维持人类生命又对其造成威胁，反过来又导致了现代疫苗和抗生素的发现。

跳蚤，来自罗伯特·胡克的《显微制图》，伦敦

望远镜

显微镜花了将近三代的时间，才产生真正具有变革能力的科学；而望远镜引发的变革却更为迅速。显微镜发明20年后，一群荷兰眼镜制造商几乎同时发明了望远镜。之后几年，伽利略听说了这种神奇的新设备，对其设计加以改进，达到了将正常视觉放大10倍的效果。1610年1月，伽利略使用望远镜观察到卫星围绕木星旋转，这对认为所有天体都围绕地球旋转的亚里士多德范例提出了真正的挑战。

各种镜片

各种各样的镜片将继续在19世纪和20世纪的媒体中扮演关键的角色。摄影师首次利用它将光线聚焦于经过特殊处理的能捕捉图像的纸上，然后电影摄制者也首次利用它记录及随后放映活动的画面。从20世纪40年代开始，我们开始给玻璃涂上一层荧光粉，然后向其发射电子，这样就产生了令人着迷的电视图像。所有的转变都以这样或那样的方式依赖于玻璃传送、处理光的独特能力。

玻璃纤维

1887年，物理学家查尔斯·弗农·波伊斯（Charles Vernon Boys）在他的实验室里建造了一座石弓，并为之制作了轻巧的箭矢。他讲封蜡的玻璃棒的一端系在一根弩箭上，加热玻璃直至软化，然后发射弩箭。弩箭朝着目标呼啸而去，从黏附在石弓上的熔化玻璃拖出一条纤维尾巴。在这一次发射中，波伊斯得到了一根将近90英尺长的玻璃线。最不可思议的是，这种纤维异常坚固，与同样规格的钢绳相比，它的坚固耐用程度即便没有超过钢绳，至少也不逊色。

几千年来，人类一直在利用玻璃的美丽与透明，同时承认它总是易碎的，但是波伊斯的石弓实验表明，这种用途广泛、令人称奇的材料：我们可以利用玻璃的强度。

到下个世纪中叶，人们把玻璃丝绕在一起，做成一种神奇的新材料，名字叫“玻璃纤维”。它的身影随处可见：住宅隔热设备、服装、冲浪板、豪华游艇、防护帽，以及现代电脑里连接芯片的各种电路板。空客公司的旗舰机型A380是全世界最大的商用飞机，他的机身就是用铝和玻璃纤维的复合材料制成的。和传统的铝制机壳相比，它的抗疲劳和抗损坏性能大幅提高。

光纤

具有讽刺意味的是，大多数这类应用都忽视了二氧化硅能够传送光波的奇特性能。直到1970年，康宁玻璃厂（Corning Glassworks）的研究员研发了一种玻璃，它是如此的晶莹剔透，即便你把它做得像一辆巴士那么长，看上去仍然像普通的窗玻璃一样透明。后来，贝尔实验室的科学家们将激光束发射到这种超白玻璃纤维上，使相应0和1二进制码的随机信号上下波动。密集而有序的激光、超白玻璃纤维，这两项表面看来毫无关联的发明的组合，就是后来为人所熟知的光纤技术。使用光纤线缆传输电信号，效率远远高于通过铜质线缆传输电信号，在长距离通信上更是如此：与电能相比，光能的带宽大得多，而受噪声和干扰影响的敏感度则低得多。 

今天全球互联网的支柱就是用光纤线架设的。大约10条不同的线缆横贯大西洋海底，承载着各大洲之间几乎所有的语音和数据通信传输。每条线缆都包含一批不同的光纤，裹以层层钢和绝缘材料以便防水，以及免遭拖网渔船、船锚甚至鲨鱼的破坏。每条单独的光纤比一根稻草还细。北美和欧洲之间所有的语音与数据流交换，都可以一把握在手中。

脆弱并强韧的存在

尽管地球上硅蕴藏量丰富，地壳的90%都是由这种元素构成，但是在地球上生命形式的自然代谢中，硅扮演的角色无足轻重。我们的身体依赖于碳，大多数技术（化石燃料和塑料）也依赖碳；但是，对硅的需求才是现代渴求。

在地球的大气温度中，液态水和碳能够神奇地做到很多具有创造力的事情；但是在你将二氧化硅熔化之前，很难看到它具有同样的创造力；一旦我们解开了二氧化硅的分子势能，由此便改变了我们看待世界以及自身的方式。

玻璃延伸了我们的视界：不仅仅是深入观察肉眼看不见的细胞和微生物世界，或者照相手机的全球性联系，而且慢慢回溯至宇宙的鸿蒙时代。玻璃一开始是小饰物和中空的器皿，几千年后，它已经变成一种时间机器，耸立在莫纳克亚顶峰的云端之上。

一个没有镜子的世界将会动摇现代化进程的根基：认识细胞、病毒和细菌后，人类的寿命得以延长；获得基因知识后，明白人何以为人；明白天文学知识后，了解到我们在宇宙中所处的位置。对这些概念性突破而言，地球上没有任何东西比玻璃的影响更大。

玻璃的故事让我们意识到，我们周围各种元素的物理特性，技能禁锢我们的创造力，也能赋于其强大的力量。

本文来源：天翼图书 Wingsbook