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科学发现: 玻璃为什么值得骄傲?

 千冰室 2019-07-17

我们生活里有几种常见的材料,比如木材、卡纸、塑料尺子等。你试着拿起材料掂掂重量,折弯它们观察是否发生变形。你是不是已经发现了这些材料的差异呢?

正是因为不同材料的特性,我们会把它们用在不同的地方。比如塑料韧性好、重量轻,你的文具很多都是塑料做的。木材呢,硬度、韧性都好,我们会用它来做家具、盖房子。正是它们不同的性质,决定了我们怎么使用它们。 今天我带你观察一种新的材料,就是常见的玻璃。

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国王炫耀的玻璃

提起玻璃,可以说太常见太普通了。你的家里、学校里都有玻璃窗,也有玻璃制成的镜子。玻璃又挡风,又不会挡住阳光,有些建筑索性把玻璃做成墙,把自己的全身都包起来。

这么做是因为,玻璃价格不高,完全可以大量使用。

但是在古代,玻璃也曾经很贵,连国王都珍藏玻璃制品,炫耀自己拥有多少玻璃,这是怎么回事呢?炫耀玻璃的国王在历史上非常有名,他就是法国国王路易十四。

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这个国王,喜欢出风头,也喜欢金银财宝,他最著名的财富就是凡尔赛宫。

这座宫殿里还有一座著名的大厅——镜厅。

听名字你就知道了,这个大厅有十七面巨大的镜子,镶嵌了三百多块玻璃。整个大厅用了不计其数的玻璃来装饰 。 在今天,建造这么一座玻璃大厅可能不算什么。但是在当年,这个大厅可就是法国的镇国之宝了。

这是因为,当年制造大块玻璃的技术才发明不久,想要生产这么巨大的玻璃,非常困难,也特别昂贵。普通人有一面小镜子就不容易了,用镜子装饰一整个大厅,这种事只有国王才做得出来。

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大厅建好之后 ,不光法国的文武大臣经常要到这里拜见国王 ,路易十四还用这个大厅接待外国使节 。比如 1686 年 ,就有这么一队人,穿着奇装异服来到了法国,这些人就是从遥远的亚洲来到法国的泰国使节。

路易十四特意在镜厅安排了盛大的招待会,晚上在大厅里点燃数千支蜡烛,大厅反射着烛光,可以说是美轮美奂。泰国使节被法国的珍宝给镇住了,他们在法国购买了许多玻璃制品,回去献给泰国国王。

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你可能觉得啊,路易十四是在炫富,这和把金银珠宝摆满全家的人也差不多。要是这么想,你就低估了这个国王了。

路易十四给外国人看法国国宝,他的用意是展示法国的国力,展示他们国家的技术实力,表示法国有本事生产这么大、这么优质的玻璃。路易十四为了富国强民,要求他用的东西尽可能都要在法国国内生产。

传说中,当时制造大面积镜子的技术只有威尼斯人才有,负责建造镜厅的大臣偷偷从威尼斯把工匠请到法国来。威尼斯人害怕镜子的秘密外流,还曾经派杀手对付这些工匠。

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难以制造的玻璃

路易十四要炫耀玻璃,是因为当时制造玻璃特别困难,也特别昂贵。

那玻璃这么贵的原因是什么呢?这和玻璃这种材料的性质有关。制造玻璃的原材料一点也不贵,还特别常见,就是你平时见到的沙子。把沙子加热融化,就可以制造出玻璃了。

但是有一个问题,要想融化沙子,温度得达到一千二百摄氏度。这么热,足以把铁融化成铁水了,古人很难把沙子的温度到加热到这么高。

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考古学家发现最早的玻璃珠宝 ,好多都是因为闪电击中沙子偶然形成的 。他们推测 ,古人一开始是在冶炼金属的时候偶然制造出了一点玻璃。

最早发现玻璃秘密的人

那是什么人最早发现了制造玻璃的秘密呢?是罗马人。

他们发现,只要在加热沙子的时候,加入碱面儿和石灰,就不用把温度加热到一千二百度了,只要八百摄氏度就能烧出玻璃。这个温度有多高呢?就是把铁烧得通红的温度。

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温度降低了,烧制玻璃就容易多了。

在罗马时代,人们制造了许许多多玻璃制品。玻璃加热之后很粘稠,罗马人还发明了吹制玻璃的技术。

有了这个技术,就可以制造小块的玻璃镜了。

许多地方的古人都制造过镜子,比如中国古人就制造铜镜,把铜打磨得特别光亮来照人。这些镜子需要用不少金属,而且用一段时间就需要重新打磨。

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罗马人有了玻璃,就不用这么费劲了。他们把玻璃吹得很薄很薄,盖在金属上,制作成小镜子。

只不过,当时的人还做不出来大块的平整的镜子。一直到路易十四时代,威尼斯人才发明了制造平面玻璃的办法,于是有了辉煌的镜厅。

你看,法国国王炫耀玻璃不是没有道理的。沙子遍地都是,但是人类足足探索了两千年,才学会制作大块的玻璃。镜厅在当年,确实体现了法国的财富和国力。

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玻璃推动的科学

法国国王用昂贵的玻璃装饰宫殿,但是玻璃不光是国王炫耀的宝物,还推动了科学的进步。玻璃这种材料有一个重要的性质,它是透明的,你平时用的玻璃窗就利用了这一点。

其实透明的玻璃不光能做窗户,还能做一种神奇的东西——透镜。你可以拿一个玻璃球放在书上,观察书上的字,透过玻璃球来看,字就变大了。

古代的欧洲人也发现了这个现象,他们管这种玻璃球叫做阅读石头,近视眼或者老花眼的人可以用它来把书上的字放大。

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到了十三世纪 ,意大利的工匠把这种玻璃球升级了 ,他们打磨出了大一点的玻璃透镜 ,再进一步 ,他们又把两块玻璃透镜加上 一个架子,挂在耳朵上、鼻子上,这就是我们今天的眼镜了。

眼镜能帮助人们阅读,但这还只是第一步。十七世纪,玻璃工匠又发现,把两块眼镜片叠在一起,就可以把东西放大到特别特别大。

于是,两个超级放大镜就诞生了,它们就是望远镜和显微镜。

有了望远镜,人类就可以观测星空了。伽利略这些科学家立刻都用起了望远镜。

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显微镜呢,更是打开了一个全新的世界。

荷兰人列文虎克就是一个显微镜大师,他不光使用显微镜,还制造显微镜。

当时的镜片制作起来非常不容易,列文虎克一生打磨了几百个镜片,还制造了各种不同的显微镜,因为他的发明,显微镜变得更好用了。

正是列文虎克利用显微镜,最早发现了细菌,当时的人还不知道存在这些小生命。如果没有玻璃,这些发明都是不可能的。

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你可能想不到,正是因为玻璃的不同,中国人在现代科学上失去了一个机会。

中国的古人也制作玻璃制品,但是罗马人在玻璃里放的是碱面儿和石灰,中国人制造的玻璃放进去的是金属,一般叫做琉璃。

中国的皇帝、达官贵人也把琉璃做的艺术品当宝贝。但是问题来了,因为工艺不同,琉璃一般都是不透明的。所以,中国人的建筑用不到玻璃窗,也一直没有玻璃镜子。

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但是损失最大的 ,就是中国的古人没有透镜 ,也就不太可能发明出望远镜和显微镜了 。最初都是做工艺品的玻璃 ,因为技术的差异,中国人少了一种推动科学发展的重要材料。

最后个人总结一下:

1、在历史上,不管是中国还是欧洲,玻璃一开始都是贵族才用得起的昂贵材料。改进生产玻璃的技术,也是为了生产更好的玻璃,是作为装饰用的。但是,一个偶然的差异,西方人生产出的是透明的玻璃,中国人生产的是不透明的琉璃。

2、正是这个小小的差异,让西方人有了透镜,又把透镜组装成了望远镜和显微镜,推动了科学的发展。

3、在历史上,因为一种材料的进步,最终让科学受益的例子还有很多 。很多时候,科学因为材料取得进步 ,还有运气的成分 。这一次,中国古人没能发现透明玻璃的秘密,就失去了科学进步的机会。 到今天,世界各国不光发展科学,还都必须重视材料的技术,玻璃的故事就是一个很好的例子。

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