玻璃可能是历史上最常被忽视的材料。它对我们的⽣活⾄关重要,甚⾄⽐塑料都要更重要。对我来说,⼀个没有玻璃的世界⽐⼀个被地球化的⽕星更难以想象。如果没有这个我们身边的奇迹,你就不可能使⽤触屏⼿机、打开玻璃电灯、从窗户看到美景、戴上眼镜、享⽤床头柜上玻璃瓶中的饮品。你将⽆法收到电⼦邮件、电话或上⽹。在《⼤⻄洋⽉刊》的⼀篇⽂章中,玻璃被称为“⼈类最重要的材料”。
道格拉斯·梅因(Douglas Main)写道:“为了能互联你我,这些⽂字被编码成光信号,通过光缆以每秒300 000千⽶的速度传输。”这些信号跨⾼⼭,潜海底,穿过城市和国家,遍布全球。这些光缆⾥⾯的玻璃⽐⼈的头发还细,“⽐最纯净的⽔还要透明30倍”。玻璃让我们看到和被看到,听到和被听到,照亮我们的房间、⽣活和思想。
从热⼒学的观点上看,玻璃有向固体转化的倾向。
但玻璃是⼀种有趣的材料,⼀部分原因是玻璃这个词本身是⼀个通⽤术语,它指的不是具有特定化学配⽐的某种物质,⽽是可以由“⽆穷⽆尽的配⽅”制造出来的、具有特定结构特征的物质。然⽽,当我们谈及“玻璃”时,我们把它理解为⼀种⾮常具体的东⻄:它是⼀种坚硬⽽易碎的材料,但在⾜够的热量下它能够变得粘稠和可流动。有时玻璃被错误地认为是液体,因为即使在冷却的状态下,玻璃也会发⽣蠕动。
玻璃不像岩⽯那样的固体⼀样,因为它的分⼦不像任何晶体那样组织严密。钻⽯具有⾮常规整的晶体结构,冰和结晶的蜂蜜也是如此,但玻璃没有。虽然玻璃⽐冰块更坚实可靠,但在分⼦⽔平上,玻璃分⼦排布的有序度要低得多。
在材料科学中,玻璃通常被认为是⼀种“⽆定形固体”。⽑罗(John C. Mauro)说,既不是液体也不是固体。⽑罗曾是⼀名发明家,现在是宾夕法尼亚州⽴⼤学的⼯程和材料科学教授。
⾃从他6岁时参观了纽约的康宁玻璃博物馆以来,他就对玻璃着迷了。他回忆说⾃⼰被这些颜⾊和形状“迷住”了。如今,他⽐⼏乎任何⼈都更了解玻璃的功能,但他对这种物质仍怀有敬畏之情。“玻璃是⼀种独特的东⻄,”他说,“它打破了固有模式。”⼩⼼:被我们称为玻璃的这种看似平凡且不活泼的材料,其实暗藏⽞机。在分⼦⽔平上,玻璃更像是液体,但从热⼒学的⻆度来看,玻璃却存在向固体转变的趋势。
从热⼒学的⻆度来看,⽑罗教授解释道,玻璃具有变为固体的倾向。从分⼦层⾯上来看,与固体相⽐,玻璃表现的更像是⼀种具有黏性的流体,⽽不是固体,但我们把它看作是固体,因为玻璃分⼦的移动速度很慢。“从哲学上讲,我们观察的玻璃是很有趣的,”⽑罗说,“当我们研究其它物质时,我们会了解清楚玻璃。”然⽽,就在我们的眼⽪底下,有⼀个科学奇迹——⼀种以迷⼈的独特⽅式表现的物质,⼀种难以轻易分类的物质。
它构成了我们的透镜、显微镜、望远镜、屏幕和眼镜。玻璃让我们能够更明晰地洞察这个世界,然⽽我们却很少真正关注过玻璃。
正是玻璃这种隐藏的微观⾏为使玻璃成为⼀种承载美的奇特容器,这与我们⼩时候所学到的有关物质状态的知识背道⽽驰。我们平时接触的是:物质有三种状态:固体、液体、⽓体。这在任何天⻢⾏空想象中都不罕⻅。尽管如此,玻璃还是很特别的。玻璃主要是⼀种⼈造物质。
虽然⾃然界中确实存在⼀些天然玻璃,如⿊⽯和滑⽯,但绝⼤多数玻璃都是⼈类⾼温烧制的。据我们所知,玻璃的起源可以追溯到美索不达⽶亚的⻘铜时代。⼤约4000年前,⼈类开始熔化⼆氧化硅(沙⼦或碎⽯英),并将其与少量⽯灰⽯和苏打灰混合。根据普林尼的说法,玻璃的发明是⼀个愉快的意外:这位罗⻢历史学家认为玻璃是腓尼基⽔⼿在海滩野餐的过程中意外得到的,但由于当时没有⽕焰能够达到融化沙⼦的温度,这种观点值得怀疑。
当代历史学家认为,玻璃可能是在制作陶瓷或加⼯⾦属的过程中发现的。相⽐于烘焙⾯包或烤⽺腿,这两种⼯艺要求更⾼的烧制温度和更⻓的烧制时间。
在物质世界的所有玩家中,玻璃是⼀位妙⼿魔术师。已知的最古⽼的玻璃制品在使⽤和加⼯⽅式上与宝⽯相似,⼈们通常采⽤冷加⼯⽽⾮热加⼯,采⽤切削⽽⾮熔化的⽅式加⼯玻璃。匠⼈们将玻璃切削、打磨,然后镶嵌在珠宝中。在某个时刻,我们的远祖发现了如何在模具中铸造玻璃来⽣产器⽫。
在吹玻璃的技艺得到推⼴之前,⼯匠们已经能够制造玻璃锦砖、⼩镜⼦和许多不同类型的器⽫,这些器⽫可以⽤来储存葡萄酒、⾹⽔、药品和其他有价值的物质。
在公元元年前后,由于罗⻢⼈的推⼴和他们严格的⽣产⼯艺,玻璃获得了巨⼤的成功。吹玻璃(⼀种从叙利亚传到罗⻢的技术)使⼯匠(通常是奴⾪)能够⽐以前更快地制作玻璃杯⼦和碗。市场上开始出现了廉价的玻璃杯。很快,玻璃在普通罗⻢⼈中的受欢迎程度就可以与陶瓷相媲美。
艺术家们开始⽤玻璃尝试更丰富的艺术形式,创作了罗神杰纳斯⾯花瓶和装饰着靡乐场景的酒瓶。建筑商开始使⽤玻璃建造窗户,但由于玻璃浑浊且厚重,采⽤玻璃的⽬的与其说是为了照明,不如说是为了安全和隔热。我们在整个罗⻢和周边城市都发现了玻璃窗存在的遗迹,包括庞⻉的豪华瓷砖、保存完好的澡堂。
另⼀种玻璃制品——透镜的起源时间却难以追溯,因为在公元元年之前的⼀段时间就已经出现了透镜。
在在公元⼗世纪的伊斯兰世界,光学兴起并成为了⼀个重要的研究领域,数学家和科学家在理解和调控光⽅⾯取得了⻓⾜的进步。在⽂艺复兴期间,哲学家、科学家和思想家都在使⽤透镜来观察物理世界——我们头顶的恒星(1608年发明了望远镜)和以及脚下的⼤地(1625年制成显微镜之后)。⻓期以来,玻璃⼀直被视为⼀种能够提供字⾯意义上的光明的材料,但值得记住的是,玻璃也为我们的许多启蒙奠定了基础。
启蒙运动的时代,幻灯会诞⽣了。幻灯会是⼀种戏剧娱乐形式,有些⼈觉得它可怕,但也有⼈觉得它充满希望——这取决于⼈们选择如何观看。玻璃能拓宽我们的视野,但不⼀定能加深我们的理解。幻灯会是⼀种疯狂⽽诡异的聚会。在这期间,客⼈会看到被投射到墙上、烟雾或半透明屏幕上的灵魂、恶魔和其他可怕⼈物的移动图像。
这种带有精神⾊彩的光影秀是通过新旧发明的结合实现的,这些发明包括魔灯、放⼤镜、胡椒⻤和其他可以⽤来调控光线和视觉效果的玻璃⼯具。第⼀次⼤幻灯会发⽣在1790年代⼤⾰命后巴黎的⼀家剧院⾥。伴随着玻璃⼝琴的诡异背景⾳乐,在完全⿊暗中等待了⼏分钟后,观众开始看到空中出现了各异的形状,看起来是漂浮和滑翔在空中的光影图形。这些“⻤魂”苍⽩⽽逼真,能够说话、叫喊、哭泣。
其中⼀个“⻤魂”是流⾎的修⼥,先是不断靠近,⽽后再逐渐远去。后来的幻灯会会涉及最近去世的公众⼈物的⻤魂,据说这些魂魄是被科学⼒量招来的。因为这些节⽬就是这样宣传的:这是科学与宗教、信仰和启蒙之间的交叉。它们很可怕,但也很滑稽。
我们乞求被愚弄也乞求开悟。⼈类喜欢奇观。在物质世界的所有玩家中,我认为玻璃是终极的魔术师。尽管玻璃可以照亮房间和⽣活,但它也会扭曲现实,掩盖真相。就像摄影可以作为真实事件的记录,同时也可以掩盖最基本的事实⼀样,玻璃可以拓宽我们的视野,但不⼀定能提⾼我们的理解⼒。
在当代⽣活中,我们⼤多数⼈⽐我们想象中的要更依赖玻璃:玻璃不仅被应⽤于我们的挡⻛玻璃和窗户中,还存在于我们脚下的光缆中,这些光缆具有重要的意义。⽑罗在接受采访时表示:“现在我们通过玻璃屏幕对视。”这让我强烈意识到我们之间的联系是脆弱的。我们通过远程在线视频会议软件Zoom进⾏交谈。⽑罗继续说道:“如果没有玻璃,我们就不会有平板、⼿机等⼀系列信息终端。
所有这些都是利⽤我们称之为光纤的超细玻璃丝通过光信号传输的。”没有玻璃,他说,我们就⽆法体会到什么叫做现代建筑、⼈⼯光源、⾃然光源、汽⻋以及最重要的,如此丰富的信息。
⽑罗强调玻璃的好处。它使我们能够储存疫苗、检查细胞和凝视星星。但他认为,玻璃和所有技术⼀样,其核⼼是“中性的”。他说:“当我想到光纤时,我会想到它为通信的⼴泛应⽤所做的所有好事,但它也造成了很多伤害。
”⼈们能够利⽤社交媒体“散布谎⾔和仇恨”。我们利⽤玻璃来讲述我们个⼈的真相,但我们也可以⽤它来制造虚假的叙事。如果没有玻璃瓶,我就⽆法接种疫苗,但如果我们⼝袋⾥没有玻璃屏幕,我们也不会看到反疫苗阴谋论的迅速传播。如果没有玻璃管,德国吹玻璃⼯海因⾥希·盖斯勒就⽆法观察到阴极射线,欧内斯特·卢瑟福就⽆法发现原⼦核中所含的能量,我们就没有核反应堆或原⼦弹。
我们不会知道,当原⼦弹爆炸时,它有能⼒把沙⼦变成玻璃,形成星形的碎⽚,这些碎⽚散落在爆炸现场,直到⼏⼗年后才被⼈们发现。也许我们的信念不会那么不确定,那么不稳定。
虽然我同意⽑罗的⼤部分说法,但我不确定玻璃是否真的是中性的,或者是否有任何技术可以说是中性的。我认为将玻璃这种技术称为中性技术仅是⼀种概括,就像我们称玻璃为固体⼀样。并且评判玻璃这种技术是否为中性远⽐界定玻璃是否为固体更模糊。
技术不是惰性的。它不是⼀块⽯头;这是⼀种语⾔。就像⼀种语⾔⼀样,我们必须接受它的多种⽤途。我们可以祈祷;我们可以说谎。有时,我们会同时做这两件事。但这就是⼈类的历史。玻璃的产⽣和推⼴是⼀连串的事件,由⼀件事导致另⼀件事,有时这些连锁反应以灾难告终,有时以美好告终。当你从⼀个⻆度看它时,玻璃会显得充满美丽,折射出的虹光在亿万年中流光溢彩。从另⼀个⻆度看它时,这是地狱之⽕。