透過玻璃看世界

銀橋

我國張家界推出玻璃棧道以來，各地旅游區紛紛跟進搶建，四川閬中、湖南邵陽、河北藏山、河南新密、浙江湖州、甘肅臨夏……僅在北京市，就有6大玻璃棧道。玻璃棧道風靡大江南北，在國內可謂遍地開花。曾幾何時，這種4000多年前就被古埃及人制造出來的東西一直默默無聞地改變著世界。

偶然的發現

由于二氧化硅（沙子的主要成分）無法結晶，所以熔化后的二氧化硅凝固就能形成玻璃，說起來容易，但其實不然。在沙漠里點一堆火（火焰溫度一般800℃），要是風勢夠大，可能會有部分沙子（熔點高達1200℃）熔化，成為半透明的棕色黏稠液體。液體冷卻后確實會硬化成為玻璃，但幾乎都會含有大量未熔化的沙粒。沙子雖然富含二氧化硅，卻也含有風吹雨打帶來的各種物質，實在可惜。利比亞沙漠有一個地區的沙子特別白，幾乎完全由二氧化硅組成。這里的沙子熔化后就非常接近晶瑩剔透的現代玻璃，古埃及圖坦卡蒙王木乃伊上的圣甲蟲首飾就有一塊這樣的沙漠玻璃。我們知道這塊玻璃不是古埃及人制作的，因為它有2600萬年的歷史。目前只有一種物質跟它類似，就是1945年美國新墨西哥州白沙導彈靶場核試爆時產生的玻璃石。由于利比亞沙漠在2600萬年前沒有核爆，而生成如此純凈的玻璃需要極高的溫度，因此目前認為應該由火山噴發或者隕石撞擊產生的巨大熱量所致。

雖然古埃及人最早制造出玻璃，不過真正讓玻璃變得廉價，走入日常生活的還是古羅馬人。一群古羅馬人在沙灘上做飯，偶然發現生火處一地亮晶晶的碎片，于是發現了“助熔劑”泡堿（主要成分碳酸鈉）的妙用。泡堿讓古羅馬人制作透明玻璃的溫度低了許多，大量玻璃被制造，再用四通八達的貿易網絡把產品運往古羅馬帝國各地，供工匠制作成各種用品。

古羅馬人非常喜歡玻璃，從各種充滿創意的使用方式可以看出他們熱愛的程度，例如玻璃窗就是他們發明的，開啟了人類把玻璃用于建筑的熱潮。古羅馬之前，窗戶都是直接開著（英文的窗戶原意是“風眼”），雖然有些窗戶會加裝百葉窗或窗簾遮風擋雨，但以透明材料作為保護還是前所未有的。玻璃問世之前，鏡子都是由金屬表面高度拋光制成的。古羅馬人發現，在金屬上加一層透明玻璃，不僅能保護金屬表面不受刮損和腐蝕，還能減少金屬的用量到只需1毫米厚即可。這使得鏡子的造價大幅降低，并增加效用和壽命，直到今日這依然是大多數鏡子的基本制作方法。古羅馬人還發現玻璃加熱到一定程度，用鐵鉗夾著就能拉出各種形狀，甚至能在玻璃紅熱時吹氣進去，冷卻后形成完美的玻璃泡泡。憑著玻璃吹制技術，古羅馬人終于能做出精致和復雜程度前所未有的酒瓶、酒杯。或許因為玻璃實在太脆弱了，所以制造玻璃的技術在古羅馬人取得大幅躍進之后，便停滯不前。

擁有玻璃者多助

古羅馬帝國瓦解后，中國人的制造水平已經領先了西方世界足足1000年，指南針、造紙、火藥和印刷等領域遙遙領先，特別是針對陶瓷的研究成了中國（ China原意為“瓷器”）的名片，卻獨獨忽略了玻璃。

中國人曾買過古羅馬人的玻璃，也懂得怎樣制作玻璃，卻沒有繼續發展制造玻璃的技術。由于缺乏玻璃技術，制造工藝發達的中國人，卻未能發明17世紀的兩大利器望遠鏡（天文學）和顯微鏡（生物學），這些物品都要等到西方傳教±引入時，才得以接觸。沒有望遠鏡的幫助就不可能看見木星的衛星，也不可能看見冥王星并做出關鍵的天文測量，奠定我們現在對宇宙的理解。同理，沒有顯微鏡就不可能看見細菌之類的微生物，也不可能有系統地研究微觀世界，發展出醫療和各種工程技術。

推進科技進步

玻璃工匠在幾百年前就已經發現，陽光以某個角度穿透玻璃時，會在墻上形成迷你彩虹，卻一直無法解釋其原因。直到1666年，天才科學家牛頓發現棱鏡不僅能讓“白光”變成七彩色光，還能反轉整個過程，把七色光合成白光。于是他推論，玻璃產生的七種色光其實一開始就在光里。這些色光混成一道光線，從太陽直射而來，進入玻璃后才又各自分散。光穿透水滴會造成迷你彩虹，也是同樣的道理，因而牛頓成為提出彩虹原理的第一人。

牛頓就這樣破解了彩虹的秘密，也凸顯了玻璃破解宇宙奧秘的貢獻。玻璃的功勞可不僅限于光學（物理學），化學更是因它而改頭換面，得到的幫助比任何學科都大。只要走一趟化學實驗室就能明白，玻璃的透明與惰性，讓它非常適合用來混合化學物質和觀察反應。在玻璃試管發明之前，化學反應都在不透明的燒杯里進行，因此很難看到過程中發生的變化。有了玻璃這種材質，尤其是耐熱玻璃問世之后，化學總算成為一門有系統的科學。

玻璃受熱不均時，溫度差異導致不同部位的脹縮速率不同，會彼此擠壓，在玻璃內部形成應力，產生裂痕最后導致破裂。要是玻璃瓶里裝的是沸騰的硫酸，瓶子碎裂還可能導致人殘廢甚至死亡。耐熱玻璃是加了氧化硼的玻璃。氧化硼分子和二氧化硅分子一樣，很難形成結晶，更重要的是玻璃加了它會抑制熱脹冷縮。硼硅玻璃的出現讓玻璃的熱脹冷縮從此絕跡，也連帶去除了應力，讓化學家可以隨意加熱或冷卻化學物質，專心研究化學現象，不必擔心可能產生的熱沖擊。玻璃還讓化學家只用噴燈就能彎曲試管，制作復雜的化學器具（例如蒸餾瓶和氣密容器）也容易許多，讓他們可以隨心所欲地搜集氣體、控制液體和進行化學實驗。玻璃器材是化學家最聽話的仆人，好用到專業的化學實驗室都至少有一臺吹玻璃機。有多少諾貝爾獎是玻璃從旁邊推了一把？又有多少現代發明萌生于小小的試管之中？

被玻璃包圍的世界

你或許在光滑的金屬表面或池塘邊見過自己的倒影，但對我們大多數人來說，玻璃鏡子才是自我形象最后、最親密的裁判，就連照片和錄像畫面也是透過鏡片才得以記錄下來。

人們常說，地球上已經找不到多少地方是人跡未至的了，但這么說的人往往只想到肉眼可見的世界。只要拿起放大鏡到家里任何一個角落，就會發現一個全新的世界正等著你探索。強力顯微鏡會帶你進入另一個世界，里頭充滿各種稀奇古怪的微生物，而望遠鏡會帶你一窺宇宙和其中蘊含的無限可能。螞蟻在螞蟻的世界構筑城市，細菌在細菌的國度造橋鋪路，人的世界、城市與文明一點也不特別，只有一點與眾不同，就是我們擁有的一種材料，可以讓我們超越人的尺度，那就是玻璃。

玻璃讓一切成為可能，我們卻對它缺乏感情。玻璃對人類的歷史和生活如此重要，卻未能贏得我們的喜愛。世人很少像對木頭地板或鑄鐵結構火車站一樣謳歌玻璃，也很少輕撫雙層隔熱窗戶欣賞它的質感。這也許是因為玻璃本質上是毫無特色的材質，它光滑、透明而冰冷，少了幾分人昧。人類更喜歡色彩豐富、細致、精巧或奇形怪狀的玻璃，只是這種玻璃往往中看不中用。最有用的玻璃，是我們用來建構現代城市的玻璃，它總是又平又厚，而且完全透明。也許正因為我們總是看穿它而不是看到它，使得玻璃始終無法成為我們生活中備受珍惜的東西。