一塊玻璃的神秘之旅

01-27

在介紹這神奇的玻璃之旅前，我先引入一個理論--蜂鳥效應。這個理論其實來源於生物學，達爾文曾經在《物種起源》中介紹「共同進化」的概念，比如說，開花的植物和蜂鳥之間相互影響共同進化，植物為了吸引傳粉的昆蟲開始產生的花蜜，而花蜜不僅僅吸引了昆蟲，而且還吸引了更大型的生物體，也就是蜂鳥。蜂鳥為了吸食花蜜，進化出了一種特別的飛行機制：通過及時快速地扇動翅膀，使自己能夠漂浮於半空中，懸停於花朵旁邊，從而輕鬆地吸食花蜜。植物為了吸引昆蟲傳粉進行的有性生殖過程，竟然影響了蜂鳥翅膀和飛行方式的進化。這就是著名的蜂鳥效應，你很難將植物為了吸引昆蟲傳粉的花蜜跟蜂鳥的進化聯繫起來，但事實就是這麼奇妙。其實，人類的科技和創新也是同樣方式開展的，發展過程體現出了蜂鳥效應。古騰堡發明的印刷術，讓人們對眼鏡的需求激增，最後導致顯微鏡和天文望遠鏡的產生，直接促進了生物學和天文學的發展，多麼奇妙啊！一個領域的一項創新，能夠完全引發另一個截然不同領域的科技發展和變革，真可謂是無巧不成書！我們無法預測未來和技術的發展方向，但是我們能做的是做好手頭的事情，不斷的去發明出新東西，因為你不知道，它將會引發出一場怎樣偉大的顛覆和變革。

今天，我們一起開始這段玻璃的神秘旅程，我們將會跟隨一塊玻璃從2600萬年前利比亞沙漠到古埃及法老陵墓。從羅馬帝國到夏威夷大島天文台。

玻璃旅程之一：從利比亞沙漠的二氧化硅，到穆拉諾島生產的水晶玻璃。

如果你學過高中化學，應該知道沙子中含有二氧化硅，如果沒有學過也不要緊，就把它理解成一種物質就好了，二氧化硅有一種非常奇妙的特性，在一千多度的高溫下，二氧化硅會逐漸軟化，融合在一起，變成一種晶體，也就是我們稱之為的玻璃。二氧化硅的這種特性，將會深遠的影響我們的歷史。2400多萬年前，利比亞的沙漠中，就有玻璃出現了，是沙子在高溫中自然形成的。大約在1萬年前，有人在穿越這片沙漠的時候，發現了這種玻璃，並把它獻給了古埃及的法老，法老命人把它雕刻成聖甲蟲的形狀，放到了自己的陵墓中，作為神聖的法器。直到1922年，考古學家才在古埃及圖坦卡蒙法老的陵墓中發現這塊玻璃聖甲蟲，這是科學家發現的最古老的玻璃。

古埃及的聖甲蟲飾品

相比較而言，在3100多年前西周時期的中國，我們的祖先就掌握了玻璃製造技術，比古埃及的玻璃雕刻技術要早得多。在河南洛陽庄淳溝、陝西寶雞茹家莊等地的西周早期墓葬中，均發現了大量的玻璃管、玻璃珠。最早的玻璃大概出現在春秋末年，舉個例子，越王勾踐劍，它的劍格兩面其實有鑲嵌著含有較多小氣泡的淺藍色玻璃。這上面的玻璃塊不含鉛，只算是鉀玻璃。吳王夫差劍上也有嵌入的玻璃塊，不過是透明的。這兩柄劍上不約而同使用了玻璃作為裝飾，可見當時玻璃是一種極為珍貴少見的物質，只有王家貴族能夠用上。戰國有名的玻璃器就是蜻蜓眼了，真正意義上的鉛鋇玻璃就是在戰國時期出現的。還有玻璃璧，玻璃劍飾，玻璃印章等。這個時期的玻璃器大多以鑲嵌形式作為器物裝飾，獨立器物較少。西方世界，一直到羅馬帝國，人們才開始掌握玻璃製作技術，製作玻璃工具，這一時期，玻璃窗被製作出來，古羅馬大量的教堂裡面都有彩色的玻璃窗，這是現代社會玻璃大廈的前身。古羅馬也開始製作玻璃容器，用來儲存，水和酒。2000多年前，玻璃開始傳入漢朝，人們開始用玻璃來裝飾門窗。那位據說能夠做掌上舞的「趙飛燕婕妤」居住在「昭陽殿」的時候，「窗扉多是綠琉璃，亦皆照達，毛髮不得藏焉」。說明那時候透明的門窗已可以照得眉發畢露。

直到下一個世紀，羅馬帝國滅亡之後，玻璃才真正變成我們今天的樣子。1204年，君士坦丁堡被奧斯曼土耳其的蘇丹穆罕默德二世攻陷，改名伊斯坦布爾，引發了一系列的移民潮，其中有一件表面看起來無足輕重的事件：一群土耳其玻璃製造商，穿越地中海，在威尼斯定居下來。這些玻璃製造商的玻璃製造技藝十分精緻，但給威尼斯的木質結構房屋帶來了火災隱患。因此，威尼斯政府把這些玻璃製造商集中遷移到穆拉諾島。在下個世紀，穆拉諾島已經成為遠近聞名的玻璃島，就像當今世界的矽谷。島上的一個玻璃製造商巴洛維亞，通過實驗，將富含鉀和錳的海藻燒成灰，加入到熔化的玻璃液中，製作出晶瑩剔透的水晶玻璃。現在這種玻璃仍舊出現在我們的房子中。

寫到這裡為止，玻璃已經從利比亞沙漠來到了穆拉諾島，同時，玻璃從原始的二氧化硅結晶變成了水晶玻璃，擁有更強大的能量和用途。

玻璃旅程之二：從12世紀修道士用的眼鏡，到20世紀貝爾實驗室發明的光纖。

12世紀的修道士需要研讀經文，他們常常藉助於一塊弧形的玻璃塊，來輔助閱讀。同樣是玻璃製造商發現了這個商機，他們將玻璃做成中央凸起的小圓片，並鑲上鏡框，製造出了眼鏡，改變了我們觀察這個世界的方式。但眼鏡並沒有就此流行起來，直到15世紀40年代，古騰堡發明印刷機。古騰堡印刷機使書籍變得非常便宜、便於攜帶，提高了人們的識字率和文化水平。人們開始意識到自己的視力缺陷，需要眼鏡輔助閱讀，於是，在古騰堡印刷機發明100年內，整個歐洲出現了成千上萬家眼鏡店，這就是典型的蜂鳥效應：一個小發明，引發了另一種巨大的科技創新。眼鏡普及以後，這些眼鏡製造商並沒有就此止步。1590年，荷蘭眼鏡商詹森在做實驗的時候，將兩片鏡片重疊起來放置，發現看到的物體被放大了，就這樣發明了顯微鏡。在隨後的70年里，顯微鏡不斷改進，英國科學家胡克利用顯微鏡，觀察到了細胞，而這又成了微生物學的開端。既然顯微鏡可以看到近處微小的事物，那麼我們能不能利用鏡片看到遠處的事物呢？同樣也是荷蘭眼鏡商利伯希，在觀察他的孩子們玩鏡片的時候，突發靈感，發明瞭望遠鏡。一年後，伽利略改進了利伯希的望遠鏡，觀察到了衛星圍繞木星旋轉的現象，而這又成了天文學的開端。一環扣著一環，你永遠不知道，什麼是開端，什麼是結尾。當然，鏡片還將逐步發展，發展成為照相機的鏡頭和電視屏幕，最終成為手機屏幕，這些都應用了玻璃傳送光，處理光的獨特能力，給了我們全新的視角。

玻璃不僅僅在視覺方面在逐步發展迭代，在材料方面，也有廣泛的應用。1887年，物理學家波伊斯，在做物理實驗時，將溶解的玻璃拉長，得到一種玻璃纖維，擁有很強的硬度，甚至超過鋼鐵。在人們的印象中，玻璃是易碎的，但是玻璃纖維改變了這種刻板印象。20世紀中葉，玻璃纖維已廣泛用於隔熱設備，電路板，甚至用來製造波音公司空客A380飛機的外殼。同一時期，貝爾實驗室發現，玻璃纖維能夠傳導激光，而且效率遠高於傳輸電信號，這種技術最終發展成我們現在應用廣泛的光纖技術。人們利用光纖技術，搭建了全球互聯網的框架，可以說，當今世界的互聯網就是建立在光纖之上的，這是一個多麼偉大的發明，而玻璃最初，只是靜靜地躺在利比亞的沙漠里，默默無聞。

古代的眼鏡

玻璃旅程之三：從家用鏡子，到夏威夷天文台望遠鏡。

玻璃，啟發了歐洲的個人主義思潮和文藝復興。1400年之前的繪畫都是以宗教繪畫和宮廷繪畫為主，1400年以後，人們突然對自畫像的興趣大增，其實是由於鏡子的出現。鏡子也是由穆拉諾島的玻璃製造商發明的，他們在玻璃背面塗上金屬，這樣就產生了一個反光面。人們在鏡子發明之前，幾乎沒有見過自己的臉長什麼樣，鏡子發明以後，人們開始對自己感興趣了，注重美和外表。可以這麼說，鏡子直接培育了歐洲個人主義的萌芽。

義大利畫家菲利波通過觀察鏡子，發明了繪畫中的直線透視法，啟發了繪畫的變革，導致文藝復興的產生，這就像花朵促使蜂鳥產生進化。相似的例子在《雙軌》一書中也提到過，蘇格蘭的一家威士忌酒廠委託一名叫約瑟夫的科學教授研究如何提高酒廠的蒸餾效率，約瑟夫教授研究發現蒸汽中貯藏了巨大熱量。巧合的是，約瑟夫有一個叫做瓦特的同事，瓦特正苦於不知道如何改進教學應用的蒸汽泵，他獲知了約瑟夫的研究進展。在約瑟夫的啟發下，瓦特製造出一台高級蒸汽泵，改進了當時的蒸汽機，由此拉開了工業革命的序幕，工業革命的發展則改變了全球政治格局。這一切既是偶然，也是必然。

歐洲古代鏡子

鏡子發展到現在，已經應用到了天文望遠鏡上，夏威夷大島天文台有著世界上最強大的光學望遠鏡。為了避免圖像失真，他們利用鏡子來捕捉極其微弱的光，每個望遠鏡有36塊六邊形的鏡子，它們組成望遠鏡的反光布，通過反射讓光線按照指定的路線形成圖像。望遠鏡的控制系統還可以通過調整這些鏡子的角度，將模糊的圖像變清晰，就像是把眼鏡戴在近視的人臉上，模糊的物體，突然變得清晰無比。

玻璃，又一次延伸了我們的世界。從細胞和微生物的世界，到我們手裡的手機、照相機，甚至讓我們能夠抵達銀河系的邊緣。而這一切的產生，僅僅是由於二氧化硅獨特的化學性質，地球上沒有任何元素，比硅元素影響力更大。人類雖然是碳基生命，但我們現在已經離不開硅元素。自始至終，玻璃都在為我們指引前進的方向，不斷打開新世界的大門。