科技千里眼2018-11-24 10:57:00

最先製造玻璃的是哪個民族呢？

古埃及人最早。

4000年前的古埃及遺蹟中就有小玻璃珠的出現。

公元12世紀，出現了商品玻璃，並開始成為工業材料。

18世紀，為適應制望遠鏡的需要，製出光學玻璃。

1874年，比利時首先製出平板玻璃。

1906年，美國製出平板玻璃引上機，此後，隨著玻璃生產的工業化和規模化，各種用途和各種效能的玻璃相繼問世。

玻璃的成分其實跟沙子一樣

如果你抓起一把沙子放在顯微鏡下仔細看看，你就會發現，絕大多數沙礫就是一塊塊的晶體——

“石英”

，石英就是

“二氧化矽結晶”

，所以就不奇怪為什麼我們說地球上最多的元素，除了氧就是矽了吧。

像冰晶這樣的晶體，加熱到一個臨界溫度（對於水來說就是0度）就會“化”成水，再冷卻到這個溫度就會結成冰，這是再正常不過的事兒了。

然而對於二氧化矽卻不是這樣！

液態的二氧化矽冷卻時，很難再形成結晶，

感覺就像是二氧化矽忘記了怎麼結晶一樣；而且在

冷卻的過程中，流體越來越粘，原子越來越難以移動，

更別說回到晶體要求的位置了；最後的結果就是——

形成了

具有液態結構的二氧化矽固體

——

玻璃

。

把沙子加熱就是玻璃麼？

既然成分一樣，那我們把沙子加熱就是玻璃了麼？是不是以前的人就是這樣做玻璃的？

其實沒有這麼簡單啦。

如果把沙子熔化，你確實會得到半透明的黏稠液體，冷卻以後也會形成類似於玻璃狀的形態，但是幾乎都會含有大量未能熔化的沙粒，外觀就如同

棕色的鱗片

，而且

很快瓦解掉再次變為沙粒

。

不然的話，地球上就到處都是“玻璃地”了。

那麼，為什麼不行呢？

一是因為礦物成分還是不對，含有雜質，是做不成好玻璃的；第二，即使成分正確，還有一個問題，就是溫度，正常需要保持在1200度左右，而一般的火焰也才七八百度左右。

這樣的高溫，古代人怎麼得到呢？

羅馬人的科學智慧

羅馬人在真正意義上創造並應用了玻璃，其中的關鍵在於他們發現了

“助熔劑”

的妙用。

他們使用的助熔劑是

“泡鹼”

，是一種

天然碳酸鈉

，它的存在

使得熔化純石英的溫度低了很多

。

正是這種方法的誕生，幫助羅馬人大量地生產了透明玻璃，

羅馬人也是最擅長在建築中使用玻璃窗的民族。

玻璃工藝不止於此，羅馬人發現固態玻璃只要加熱到一定程度，就會非常容易塑形，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，所以羅馬人實現了

精緻的薄壁酒杯的製造技術

。

玻璃杯發明以前，酒杯都是金屬/獸角或陶瓷製造的，欣賞美酒完全是靠味覺，而玻璃酒杯發明以後，酒的色澤/透明度/亮度也變得重要起來，你看得到自己喝的是什麼，這是當時的一大進步。

中國人科技樹上的最大缺失

在羅馬帝國瓦解之時，

中國人的材料技術仍然遠遠領先西方世界足足一千年，我們在紙張/木材/陶瓷/金屬的發展上都是世界第一，卻獨獨忽略了玻璃

，這是中國人科技史上最大的遺憾。

沒有玻璃技術，就未能發明望遠鏡和顯微鏡

，使得在光科學方面有著巨大的欠缺；進一步的，沒有望遠鏡，也就限制了天文學和航海活動；沒有顯微鏡也就無緣微觀世界，更不可能進入現代醫學的殿堂。

沒有玻璃技術，甚至連化學也難以發展

，因為化學實驗室特別依賴這種化學惰性而又透明的容器，化學在玻璃容器的幫助下，可謂是改頭換面，成為一套系統的學科。

所以可以說，中國人的科技樹上，奇怪地少了一環，與後來的落後恐怕也有不小的關係。

強化玻璃——魯珀特之淚

玻璃自打誕生開始，就有一個問題，那就是太容易碎了，比如汽車上的玻璃，一定要足夠結實才行，所以汽車工業發明了一種叫做

“強化玻璃”

，可以大大減少車禍時因玻璃碎片造成的死傷。它的科學起源其實來自17世紀一個有名的奇珍異寶——

“魯珀特之淚”

。

魯珀特之淚是淚滴狀的玻璃，

圓滑的底端能夠耐受特別巨大的高壓和打擊，而尖銳的頂端只要稍有損傷整體就爆裂開來

。神奇不？

魯珀特之淚的製作倒是很簡單，就是把一小滴玻璃熔漿滴入水中就可以了，

急速的降溫使得表層收縮，將所有原子向內壓擠，使得表層非常堅硬

，用鐵錘猛敲也不會碎。

嚮往天堂的青年2017-08-27 15:48:41