不起眼的玻璃創(chuàng)造大成就(絕對(duì)讓你腦門(mén)大開(kāi))

對(duì)于玻璃,想必大家都是司空見(jiàn)慣的固歪,生活中處處都有玻璃的蹤影蒜鸡,從門(mén)窗鏡子胯努、白熾燈、眼鏡到照相機(jī)逢防、電視機(jī)叶沛、各類(lèi)觸屏等等,玻璃可謂無(wú)處不在忘朝。

然而灰署,第一次真正注意到玻璃在人類(lèi)歷史進(jìn)程中發(fā)揮了重大貢獻(xiàn),還是在讀了英國(guó)科學(xué)家馬克·米奧多尼克的《迷人的材料》一書(shū)以后局嘁。文中“透明的玻璃”的一章中介紹了玻璃的發(fā)展史溉箕,以及玻璃對(duì)科學(xué)和社會(huì)進(jìn)步的重要推動(dòng)作用。還專(zhuān)設(shè)“中國(guó)獨(dú)缺的發(fā)明”一節(jié)談到提到玻璃在中國(guó)受到的冷落悦昵。羅馬帝國(guó)解體后肴茄,中國(guó)的材料技術(shù)(如紙、陶瓷和金屬等)發(fā)展領(lǐng)先了西方世界足足一千年旱捧,然而獨(dú)獨(dú)忽略了玻璃技術(shù)独郎。這也導(dǎo)致未能發(fā)明望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡,因此作者提出是否因?yàn)樯倭诉@兩項(xiàng)關(guān)鍵的光學(xué)儀器枚赡,才未能如17世紀(jì)的西方般更進(jìn)一步發(fā)生科學(xué)革命氓癌。

這一問(wèn)題不由讓人想起另一個(gè)著名的提問(wèn),即“李約瑟難題”贫橙,由牛津大學(xué)著名科學(xué)家李約瑟最早于1944年提出:“盡管中國(guó)古代對(duì)人類(lèi)科技發(fā)展做出了很多重要貢獻(xiàn)贪婉,但為什么科學(xué)和工業(yè)革命沒(méi)有在近代的中國(guó)發(fā)生?”卢肃,引發(fā)了中外科技界的深思疲迂。當(dāng)然其中真正的原因很多,一直也不乏爭(zhēng)議莫湘。然而尤蒿,這個(gè)答案或許也可以從玻璃的發(fā)展中找到蛛絲馬跡。

根據(jù)史料幅垮,玻璃的興盛和廣泛應(yīng)用主要發(fā)端于歐洲腰池。下面就主要結(jié)合玻璃發(fā)展的幾個(gè)關(guān)鍵階段時(shí)期來(lái)看看玻璃是怎么推動(dòng)科技進(jìn)步以及改變?nèi)祟?lèi)的生活。

相傳玻璃于公元前三千年左右由腓尼基人在沙地?zé)鹱鲲垥r(shí)無(wú)意中發(fā)明忙芒。當(dāng)然這是一個(gè)美麗的傳說(shuō)示弓,玻璃發(fā)源于古埃及更為貼切,不過(guò)那時(shí)用陶土罐子來(lái)燒制玻璃呵萨,工藝復(fù)雜且周期長(zhǎng)奏属,造出的玻璃制品還不甚美觀,主要用做玻璃珠潮峦、瓶子等囱皿。當(dāng)然這在當(dāng)時(shí)已經(jīng)堪稱(chēng)稀世珍寶了勇婴。

真正讓玻璃走入日常生活的還是古羅馬人。因?yàn)樗麄冋莆樟似胀ǜ邷刂圃觳AУ脑E竅铆帽,那就是發(fā)現(xiàn)助溶劑泡堿咆耿。一下子使得玻璃生產(chǎn)變得更加容易,也讓玻璃開(kāi)始得到應(yīng)用爹橱,比如用來(lái)做窗玻璃萨螺、玻璃器皿、玻璃鏡等愧驱。更為厲害的是慰技,古羅馬人還掌握了玻璃吹制技術(shù),薄壁酒杯等玻璃器皿應(yīng)運(yùn)而生组砚。這可是一項(xiàng)了不得的技術(shù)吻商,因?yàn)橹爸圃觳AФ际怯蒙靶痉ǎに噺?fù)雜糟红,而且得到的都是不透明的玻璃艾帐。吹制法產(chǎn)生后,生產(chǎn)的玻璃色彩更加豐富細(xì)膩盆偿,而且透明度更高了柒爸,生產(chǎn)成本也低了許多,可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)事扭,玻璃逐漸步入尋常百姓家捎稚。

波特蘭花瓶(古羅馬),玻璃制品

可見(jiàn)求橄,這一階段今野,玻璃的最大貢獻(xiàn)就是改善了人們的居住條件和生活,例如罐农,玻璃窗可以防風(fēng)条霜,薄壁酒杯可以一睹美酒之真容,增加了品酒的樂(lè)趣涵亏。另外宰睡,用玻璃制成的一些工藝品或裝飾品也受到歡迎,當(dāng)然對(duì)于浮雕玻璃等那些精美的玻璃制品則只是富人們的享受溯乒。在很長(zhǎng)一段時(shí)間夹厌,精致的玻璃制品都是以奢侈品的身份擺放在宮廷或達(dá)官貴人豪宅的顯耀位置豹爹,凸顯主人的身份裆悄。

公元3世紀(jì)起,隨著羅馬帝國(guó)由盛轉(zhuǎn)衰直至滅亡臂聋,玻璃技術(shù)發(fā)展也開(kāi)始了長(zhǎng)達(dá)數(shù)個(gè)世紀(jì)的停滯光稼。不過(guò)或南,基督教的興起以及擴(kuò)散,為玻璃開(kāi)拓了一個(gè)新的主要應(yīng)用領(lǐng)域艾君。玻璃主要是制成彩色玻璃窗采够,成為裝飾教堂的重要物品。絢爛迷離的玻璃圖案冰垄,既表達(dá)了宗教的教義蹬癌,也使窗子遮蔽的教堂更顯得神秘莫測(cè),誘使人們投入上帝的懷抱虹茶。

歐洲教堂彩色玻璃窗

接著逝薪,玻璃的繁榮從12世紀(jì)開(kāi)始,14-15世紀(jì)達(dá)到高峰蝴罪。這一時(shí)期意大利威尼斯是歐洲玻璃制造中心董济,技藝高超的玻璃匠人們終于制造出無(wú)色透明的玻璃,以及水銀玻璃鏡要门。還發(fā)明了水晶玻璃虏肾,一種極薄也很輕的玻璃,幾乎沒(méi)有重量欢搜,也沒(méi)有顏色和瑕疵封豪,可以做成各種精美的藝術(shù)品。正適逢文藝復(fù)興時(shí)期狂巢,各種精美的玻璃工藝品因滿(mǎn)足上流人士對(duì)珍奇物質(zhì)的需求而得到大力追棒撑毛,也刺激了威尼斯玻璃匠人加強(qiáng)玻璃技術(shù)的開(kāi)發(fā)以及促使玻璃工藝在歐洲的傳播。尤其意想不到的是唧领,在玻璃的幫助下興起的透視畫(huà)法風(fēng)靡一時(shí)藻雌。

威尼斯水晶玻璃制品

玻璃不斷滿(mǎn)足了人們對(duì)生活品質(zhì)、對(duì)藝術(shù)和美的追求斩个,但玻璃更廣泛的應(yīng)用還未開(kāi)發(fā)胯杭,不過(guò)已經(jīng)打下了良好的基礎(chǔ)。比如一些科學(xué)家實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)有了玻璃儀器受啥,在玻璃儀器的支持下實(shí)驗(yàn)法也應(yīng)運(yùn)而生做个。到15世紀(jì)末和16世紀(jì)初,凹面鏡滚局、凸面鏡居暖、眼鏡、透鏡等以玻璃制造的光學(xué)元件也相繼出現(xiàn)藤肢,在這些玻璃儀器的幫助下試驗(yàn)科學(xué)也誕生了太闺。

有了前面的鋪墊,16-17世紀(jì)終于迎來(lái)了玻璃真正應(yīng)用于科技發(fā)展的時(shí)代嘁圈,推動(dòng)了科技的突飛猛進(jìn)省骂。舉幾個(gè)例子就可以看得出來(lái)蟀淮,從公元1590年到十七世紀(jì)初,詹森和李普希同時(shí)獨(dú)立發(fā)明了顯微鏡钞澳。1683年服裝商兼制鏡人列文虎克制造出了300倍的顯微鏡怠惶,并首次觀察到了細(xì)菌。1608年轧粟,荷蘭的李普塞發(fā)明了第一架望遠(yuǎn)鏡策治。1609年伽利略使用均勻透亮的高品質(zhì)玻璃制造了一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡,借助這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡兰吟,他發(fā)現(xiàn)了木星的衛(wèi)星览妖、土星光環(huán)、太陽(yáng)黑子等并證實(shí)了日心說(shuō)揽祥。1666年讽膏,牛頓以玻璃菱鏡展示把太陽(yáng)光散射成彩色之后發(fā)現(xiàn)了彩虹原理,并于1704年拄丰,寫(xiě)下一本關(guān)于光的折射的書(shū)府树,改變了人們對(duì)光和顏色的認(rèn)知。

顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡可是被譽(yù)為人類(lèi)偉大的發(fā)明之一料按,對(duì)世界產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響奄侠。沒(méi)有望遠(yuǎn)鏡就不可能觀測(cè)到十分遙遠(yuǎn)的星球,也不可能做出關(guān)鍵的天文測(cè)量载矿,奠定對(duì)宇宙的理解垄潮。同理,沒(méi)有顯微鏡就不可能看見(jiàn)細(xì)菌之類(lèi)的微生物闷盔,也不可能有系統(tǒng)地研究微觀世界弯洗,發(fā)展出醫(yī)療和各種工程技術(shù)。后來(lái)成為偉大科學(xué)家的伽利略逢勾、牛頓牡整、笛卡爾、開(kāi)普勒溺拱、列文虎克等正是利用這些玻璃儀器做出了卓越的成就逃贝。正如《迷人的材料》中所言“有多少諾貝爾獎(jiǎng)是玻璃從旁邊推了一把?又有多少現(xiàn)代發(fā)明萌生于小小的試管中”迫摔。

由此可見(jiàn)沐扳,玻璃對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)及破解宇宙奧秘、生命奧秘等發(fā)揮了極其重要的作用句占。其中沪摄,光學(xué)研究是玻璃的直接受益者,其次是化學(xué)、生物等研究了卓起。正是玻璃的應(yīng)用,可以直觀觀察到化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程變化凹炸;耐熱玻璃最大地壓制了玻璃的熱脹冷縮戏阅,讓高溫的化學(xué)反應(yīng)得以實(shí)現(xiàn);彎曲的玻璃制得的復(fù)雜器具也讓各種真空啤它、冷凝得以實(shí)現(xiàn)奕筐。試想一下,如果沒(méi)有了玻璃变骡,那化學(xué)實(shí)驗(yàn)室會(huì)是個(gè)什么樣子呢离赫?

化學(xué)玻璃儀器

19世紀(jì)以來(lái),真空玻璃瓶和通電燈絲的結(jié)合產(chǎn)生了電燈泡塌碌,從此世界不再是一片黑暗渊胸。玻璃技術(shù)的發(fā)展和光影技術(shù)結(jié)合,催生了照相機(jī)和熒光顯像管的誕生台妆。前者直接帶動(dòng)了電影的發(fā)明翎猛,后者則讓人類(lèi)進(jìn)入電視機(jī)時(shí)代,為人們帶來(lái)了前所未有的視覺(jué)享受和精神愉悅接剩。此后切厘,隨著玻璃工業(yè)化和規(guī)模化發(fā)展懊缺,各種性能和各種用途的玻璃制品相繼問(wèn)世疫稿,成為日常生活、生產(chǎn)以及科學(xué)技術(shù)的重要材料鹃两。

可見(jiàn)遗座,一直以來(lái),玻璃在西方的發(fā)展可謂轟轟烈烈俊扳,16-17世紀(jì)更是一個(gè)小高潮员萍。反觀我國(guó),似乎又是另一番景象拣度。雖然我國(guó)在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代已發(fā)明了鉛玻璃碎绎,漢代還有鉀硅酸鹽玻璃格郁,這在當(dāng)時(shí)也算是先進(jìn)的技藝了汤功。然而寿冕,可能由于我國(guó)陶瓷業(yè)的異常發(fā)達(dá)专肪,玻璃始終沒(méi)能在我國(guó)古代材料史上占住重要的一席费封,其發(fā)展也是一直倍受冷落婉徘,躊躇不前杭煎。就連玻璃這個(gè)名字在古代也是不曾有的纽哥,那時(shí)候稱(chēng)之為琉璃。

戰(zhàn)國(guó)期的水晶杯代箭,杭州博物館鎮(zhèn)館之寶

玻璃的冷落導(dǎo)致了顯微鏡墩划、望遠(yuǎn)鏡等那些打開(kāi)科學(xué)大門(mén)的關(guān)鍵器材一直未能發(fā)明,相關(guān)科學(xué)的發(fā)展當(dāng)然是無(wú)從談起嗡综。直至清代乙帮,由于傳教士的引入我國(guó)玻璃工業(yè)才算步入正軌,真正有了透明無(wú)色的玻璃极景。同時(shí)期察净,西方正利用玻璃儀器開(kāi)展科技革命,然而那些滿(mǎn)清權(quán)貴和士大夫們僅僅滿(mǎn)足于用玻璃來(lái)制作鼻煙壺和一些工藝品盼樟,而不是更深入廣泛地推動(dòng)玻璃的應(yīng)用氢卡,甚至連傳教士引進(jìn)的顯微鏡也只是當(dāng)做把玩的奇器,玩物喪志之下最終使得整個(gè)王朝灰飛煙滅晨缴。

目前玻璃制造的儀器設(shè)備涵蓋了光译秦、聲、電击碗、磁诀浪、熱等各個(gè)領(lǐng)域,成為重要的生產(chǎn)或研究工具延都。值得一提的是雷猪,被譽(yù)為偉大發(fā)明之一的光纖,是今天信息化時(shí)代的紐帶晰房,就是高純度的石英玻璃做成的求摇。玻璃纖維則被譽(yù)為金屬的最佳替代材料,廣泛用于飛機(jī)制造等各行各業(yè)殊者。人手一臺(tái)的手機(jī)与境,其面板也是由一種鋁硅酸鹽玻璃構(gòu)成。除此之外猖吴,還有其他TFT-LCD超薄玻璃基板摔刁、3D玻璃、曲面玻璃海蔽、抗菌玻璃共屈、智能玻璃還在不斷地被開(kāi)發(fā)應(yīng)用。

智能全玻璃住宅套間(效果圖)

由上可見(jiàn)党窜,玻璃的確在人類(lèi)社會(huì)發(fā)展中起到了極其重要的作用拗引,對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展貢獻(xiàn)更是居功至偉。也難怪牛津大學(xué)科學(xué)史家羅姆·哈爾在其著作《偉大的科學(xué)實(shí)驗(yàn):改變我們世界觀的二十個(gè)實(shí)驗(yàn)》(1981年出版)中對(duì)20個(gè)偉大實(shí)驗(yàn)做例證分析幌衣,得出結(jié)論:“其中的十六個(gè)不使用玻璃設(shè)備將無(wú)法進(jìn)行矾削。”

未來(lái)的社會(huì)發(fā)展中,玻璃仍將扮演不可替代的重要角色哼凯。幾年前欲间,有著160余年歷史的美國(guó)康寧公司拍攝了兩集視頻“玻璃生活的一天”,生動(dòng)地反映了玻璃將在數(shù)字世界中扮演的重要角色断部,從臥室猎贴、客廳、浴室家坎、廚房、汽車(chē)吝梅、戶(hù)外虱疏、辦公室、商場(chǎng)等苏携,智能玻璃將無(wú)處不在做瞪,成為我們生活的重要幫手。也許右冻,這就是玻璃締造的未來(lái)生活真實(shí)寫(xiě)照装蓬,只是希望這一天快點(diǎn)到來(lái)。

主要參考文獻(xiàn):

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(本文系原創(chuàng),同時(shí)刊載于新材料在線(xiàn))



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