透过玻璃看世界

银桥

我国张家界推出玻璃栈道以来，各地旅游区纷纷跟进抢建，四川阆中、湖南邵阳、河北藏山、河南新密、浙江湖州、甘肃临夏……仅在北京市，就有6大玻璃栈道。玻璃栈道风靡大江南北，在国内可谓遍地开花。曾几何时，这种4000多年前就被古埃及人制造出来的东西一直默默无闻地改变着世界。

偶然的发现

由于二氧化硅（沙子的主要成分）无法结晶，所以熔化后的二氧化硅凝固就能形成玻璃，说起来容易，但其实不然。在沙漠里点一堆火（火焰温度一般800℃），要是风势够大，可能会有部分沙子（熔点高达1200℃）熔化，成为半透明的棕色黏稠液体。液体冷却后确实会硬化成为玻璃，但几乎都会含有大量未熔化的沙粒。沙子虽然富含二氧化硅，却也含有风吹雨打带来的各种物质，实在可惜。利比亚沙漠有一个地区的沙子特别白，几乎完全由二氧化硅组成。这里的沙子熔化后就非常接近晶莹剔透的现代玻璃，古埃及图坦卡蒙王木乃伊上的圣甲虫首饰就有一块这样的沙漠玻璃。我们知道这块玻璃不是古埃及人制作的，因为它有2600万年的历史。目前只有一种物质跟它类似，就是1945年美国新墨西哥州白沙导弹靶场核试爆时产生的玻璃石。由于利比亚沙漠在2600万年前没有核爆，而生成如此纯净的玻璃需要极高的温度，因此目前认为应该由火山喷发或者陨石撞击产生的巨大热量所致。

虽然古埃及人最早制造出玻璃，不过真正让玻璃变得廉价，走入日常生活的还是古罗马人。一群古罗马人在沙滩上做饭，偶然发现生火处一地亮晶晶的碎片，于是发现了“助熔剂”泡碱（主要成分碳酸钠）的妙用。泡碱让古罗马人制作透明玻璃的温度低了许多，大量玻璃被制造，再用四通八达的贸易网络把产品运往古罗马帝国各地，供工匠制作成各种用品。

古罗马人非常喜欢玻璃，从各种充满创意的使用方式可以看出他们热爱的程度，例如玻璃窗就是他们发明的，开启了人类把玻璃用于建筑的热潮。古罗马之前，窗户都是直接开着（英文的窗户原意是“风眼”），虽然有些窗户会加装百叶窗或窗帘遮风挡雨，但以透明材料作为保护还是前所未有的。玻璃问世之前，镜子都是由金属表面高度抛光制成的。古罗马人发现，在金属上加一层透明玻璃，不仅能保护金属表面不受刮损和腐蚀，还能减少金属的用量到只需1毫米厚即可。这使得镜子的造价大幅降低，并增加效用和寿命，直到今日这依然是大多数镜子的基本制作方法。古罗马人还发现玻璃加热到一定程度，用铁钳夹着就能拉出各种形状，甚至能在玻璃红热时吹气进去，冷却后形成完美的玻璃泡泡。凭着玻璃吹制技术，古罗马人终于能做出精致和复杂程度前所未有的酒瓶、酒杯。或许因为玻璃实在太脆弱了，所以制造玻璃的技术在古罗马人取得大幅跃进之后，便停滞不前。

拥有玻璃者多助

古罗马帝国瓦解后，中国人的制造水平已经领先了西方世界足足1000年，指南针、造纸、火药和印刷等领域遥遥领先，特别是针对陶瓷的研究成了中国（ China原意为“瓷器”）的名片，却独独忽略了玻璃。

中国人曾买过古罗马人的玻璃，也懂得怎样制作玻璃，却没有继续发展制造玻璃的技术。由于缺乏玻璃技术，制造工艺发达的中国人，却未能发明17世纪的两大利器望远镜（天文学）和显微镜（生物学），这些物品都要等到西方传教±引入时，才得以接触。没有望远镜的帮助就不可能看见木星的卫星，也不可能看见冥王星并做出关键的天文测量，奠定我们现在对宇宙的理解。同理，没有显微镜就不可能看见细菌之类的微生物，也不可能有系统地研究微观世界，发展出医疗和各种工程技术。

推进科技进步

玻璃工匠在几百年前就已经发现，阳光以某个角度穿透玻璃时，会在墙上形成迷你彩虹，却一直无法解释其原因。直到1666年，天才科学家牛顿发现棱镜不仅能让“白光”变成七彩色光，还能反转整个过程，把七色光合成白光。于是他推论，玻璃产生的七种色光其实一开始就在光里。这些色光混成一道光线，从太阳直射而来，进入玻璃后才又各自分散。光穿透水滴会造成迷你彩虹，也是同样的道理，因而牛顿成为提出彩虹原理的第一人。

牛顿就这样破解了彩虹的秘密，也凸显了玻璃破解宇宙奥秘的贡献。玻璃的功劳可不仅限于光学（物理学），化学更是因它而改头换面，得到的帮助比任何学科都大。只要走一趟化学实验室就能明白，玻璃的透明与惰性，让它非常适合用来混合化学物质和观察反应。在玻璃试管发明之前，化学反应都在不透明的烧杯里进行，因此很难看到过程中发生的变化。有了玻璃这种材质，尤其是耐热玻璃问世之后，化学总算成为一门有系统的科学。

玻璃受热不均时，温度差异导致不同部位的胀缩速率不同，会彼此挤压，在玻璃内部形成应力，产生裂痕最后导致破裂。要是玻璃瓶里装的是沸腾的硫酸，瓶子碎裂还可能导致人残废甚至死亡。耐热玻璃是加了氧化硼的玻璃。氧化硼分子和二氧化硅分子一样，很难形成结晶，更重要的是玻璃加了它会抑制热胀冷缩。硼硅玻璃的出现让玻璃的热胀冷缩从此绝迹，也连带去除了应力，让化学家可以随意加热或冷却化学物质，专心研究化学现象，不必担心可能产生的热冲击。玻璃还让化学家只用喷灯就能弯曲试管，制作复杂的化学器具（例如蒸馏瓶和气密容器）也容易许多，让他們可以随心所欲地搜集气体、控制液体和进行化学实验。玻璃器材是化学家最听话的仆人，好用到专业的化学实验室都至少有一台吹玻璃机。有多少诺贝尔奖是玻璃从旁边推了一把？又有多少现代发明萌生于小小的试管之中？

被玻璃包围的世界

你或许在光滑的金属表面或池塘边见过自己的倒影，但对我们大多数人来说，玻璃镜子才是自我形象最后、最亲密的裁判，就连照片和录像画面也是透过镜片才得以记录下来。

人们常说，地球上已经找不到多少地方是人迹未至的了，但这么说的人往往只想到肉眼可见的世界。只要拿起放大镜到家里任何一个角落，就会发现一个全新的世界正等着你探索。强力显微镜会带你进入另一个世界，里头充满各种稀奇古怪的微生物，而望远镜会带你一窥宇宙和其中蕴含的无限可能。蚂蚁在蚂蚁的世界构筑城市，细菌在细菌的国度造桥铺路，人的世界、城市与文明一点也不特别，只有一点与众不同，就是我们拥有的一种材料，可以让我们超越人的尺度，那就是玻璃。

玻璃让一切成为可能，我们却对它缺乏感情。玻璃对人类的历史和生活如此重要，却未能赢得我们的喜爱。世人很少像对木头地板或铸铁结构火车站一样讴歌玻璃，也很少轻抚双层隔热窗户欣赏它的质感。这也许是因为玻璃本质上是毫无特色的材质，它光滑、透明而冰冷，少了几分人昧。人类更喜欢色彩丰富、细致、精巧或奇形怪状的玻璃，只是这种玻璃往往中看不中用。最有用的玻璃，是我们用来建构现代城市的玻璃，它总是又平又厚，而且完全透明。也许正因为我们总是看穿它而不是看到它，使得玻璃始终无法成为我们生活中备受珍惜的东西。