【元素家族——連載90】玻璃文化、玻璃文明（下）

很難想像我們生活在一個沒有玻璃的世界裡生活，我們不光看到這些透明的精靈在身邊發揮著巨大的作用，更要注意到玻璃在人類文明發展史中扮演的重要角色。

我們首先走進化學實驗室，各處都能看到透明的化玻儀器：燒瓶、燒杯、試管、錐形瓶、量筒、容量瓶、玻璃棒等等等等。離開玻璃儀器，你還能做化學實驗嗎？話說古老化學工作者必備的技藝是燒制各種各樣的玻璃儀器，戴維也好，本生也好，都是高超的玻璃儀器製造者，這種技能，你，掌握了沒有？

【各種化玻儀器。】

【燒制玻璃--化學家之必備技能。】

我們再走進生物實驗室，培養皿也是用玻璃做的。

【生物實驗室的培養皿。】

我們不要忘了，巴斯德用一個玻璃鵝頸瓶證明了微生物不會無中生有，揭開了生物學新時代的大幕。

【否定自然發生論的巴斯德，巴氏殺菌法就用他的名字命名。】

當我們走進物理實驗室，使用玻璃製作的儀器就更多了，尤其是光學儀器，透鏡、凸透鏡、凹透鏡、凸面鏡、凹面鏡……話說伽利略時代的物理學家之必備技能是研磨玻璃，你會嗎？

【漆黑的光學實驗室里。】

有了研磨玻璃的技術，各種各樣的透鏡出現在實驗室和我們身邊。

【玻璃眼鏡可以追溯到達芬奇時代，現在由於玻璃太重，壓迫鼻子和耳朵，基本都已經改成透明樹脂了。】

【每個家庭是不是都有一個這樣的放大鏡？除了用來幫助老爺爺看報紙，還給小朋友拿去在太陽下面燒螞蟻，作孽啊！】

1609年5月，伽利略聽聞荷蘭有人用透鏡組合做成了一種儀器，可以看到很遠的地方。伽利略自己獨立的利用這條信息做出了世界上第一台望遠鏡，他沒有像荷蘭人一樣用它來看山水風景，或者窺探隱私，而是把它對準了天空。

他首先觀察月亮，那皎潔的白色圓盤在望遠鏡裡面竟然是一張千瘡百孔的麻餅；他又將鏡頭對準木星，並觀察到有四個小白點在木星旁邊，每天的位置都會發生變化，原來不是所有的星體都在繞地球旋轉哦；他又朝向金星，發現金星也和月亮一樣，有相位變換，這隻有用金星圍繞太陽旋轉來解釋；他又將鏡頭轉向太陽，太陽黑子清晰可見，並且能觀察到太陽在旋轉。

這些都是搗毀「地心說」的觀測事實，當時人們盛行的話是：「哥倫布發現了新大陸，伽利略發現了新宇宙。」

【現代物理方法的奠基人之一：伽利略。】

在伽利略之後，胡克發明了顯微鏡（我們在「氮」篇章里已經提過），它的原理和望遠鏡類似，幫助我們看到了奇妙的微觀世界。

【你家有顯微鏡嗎？】

透鏡原理+感光原理造就了照相機，也讓無數畫師失業。和眼鏡一樣，為了降低自重，很多鏡頭已經採用合成樹脂。

【相機鏡頭的解剖圖。】

你可能以為玻璃儀器肯定比合成樹脂的要好吧，其實現在很多合成樹脂的透光率和其他性能已經超過了玻璃，其中最有名的一種叫做：聚甲基丙烯酸甲酯，性價比最高，也被稱為「有機玻璃」。

【有機玻璃，PMMA是聚甲基丙烯酸甲酯的縮寫。】

玻璃這種非晶體材料還可以被做成更多的形態，比如說將玻璃經高溫熔制、拉絲，就得到了玻璃纖維。這種纖維很柔軟，但是卻十分堅韌，強度甚至超過了不鏽鋼。如果你將玻璃纖維擰成一股手指那麼粗的玻璃繩，竟然可以吊起一輛10噸的卡車。

相對於金屬材料，玻璃纖維既不導電，也不傳熱，因此是一件非常好的絕緣材料。

還可以將玻璃纖維織成「玻璃布」，既不怕酸，也不怕鹼。所以用來做化工廠里的過濾布，用來做包裝袋也是很理想的材料。

【一束玻璃纖維。】

在我們的印象里，如果有一件物品易碎，會經常用一個玻璃杯的符號來表示。可是你想過，玻璃有時候也能代表「剛強」嗎？

將玻璃布浸在熱熔的塑料中，加壓成型，就得到了大名鼎鼎的「玻璃鋼」。它比鋼還堅韌，不生鏽，又耐腐蝕，重量只有鋼鐵的四分之一。我們熟知的鋼筋水泥中，鋼是骨頭，水泥是肉；玻璃鋼則是以玻璃纖維為骨頭，塑料為肉，國外的學名叫做「玻璃增強塑料」（GFRP），是一種非常優異的複合材料。

【用玻璃鋼做的皮划艇，輕便耐用。】

傳統的信息傳輸，是將信息轉化成電信號，通過金屬導線，將信息傳輸到另一端。1965年，前香港中文大學校長高錕在一篇論文中提出：可以用石英基的玻璃纖維作長程信息傳遞。1970年康寧公司最先發明並製造出世界第一根可用於光通信的光纖，使光纖通信得以廣泛應用。高錕被國際公認為「光纖之父」，他也因此獲得2009年諾貝爾物理學獎。

【2009年諾貝爾物理學獎獲得者：高錕。】

光導纖維實際就是一種透明的玻璃纖維絲，直徑大約1~100μm。相對於銅導線，玻璃的原材料隨手可得，成本低廉。它又有質量輕，耐腐蝕的優點，而且它不導電。我們知道光就是一種電磁波，所以在光導纖維中傳遞的光不會受外界電磁場的影響，信號不會失真，也不容易被竊聽。

計算機CPU的發展遇到了瓶頸，「摩爾定律」已經失效。有人提出了「新摩爾定律」，也叫「光學定律」： 光纖傳輸信息的帶寬，每6個月增加1倍，而價格降低1半。幾乎所有市民都是這個定律的受益者，我們能在家看到越來越高清的有線電視，能夠享受到高速的寬頻網路，手握手機就可以收看高清視頻，各大運營商的資費每年都在下降。

住在中國鄉村的朋友們也不要著急，我們正在推進「光纖下鄉」，未來的人類文明將是由光導纖維編織的一張大網。

看吧，這都是光導纖維對我們生活的貢獻，歸根到底我們要感謝玻璃，未來還不知道玻璃會在哪些方面助力人類文明呢！

【光導纖維助力人類進入信息時代。】

文末，推薦一下我的公眾號：理性邊界。《元素家族》系列文章已經寫到鉑系元素，歷經200多篇，在公眾號里全系列連載。但知乎上均為審閱版本，公眾號里為原始版本，希望大家多多指點。

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