不起眼的玻璃创造大成就

对于玻璃，想必大家都是司空见惯的，生活中处处都有玻璃的踪影，从门窗镜子、白炽灯、眼镜到照相机、电视机、各类触屏等等，玻璃可谓无处不在。

然而，第一次真正注意到玻璃在人类历史进程中发挥了重大贡献，还是在读了英国科学家马克·米奥多尼克的《迷人的材料》一书以后。文中“透明的玻璃”的一章中介绍了玻璃的发展史，以及玻璃对科学和社会进步的重要推动作用。还专设“中国独缺的发明”一节谈到提到玻璃在中国受到的冷落。罗马帝国解体后，中国的材料技术（如纸、陶瓷和金属等）发展领先了西方世界足足一千年，然而独独忽略了玻璃技术。这也导致未能发明望远镜和显微镜，因此作者提出是否因为少了这两项关键的光学仪器，才未能如17世纪的西方般更进一步发生科学革命。

这一问题不由让人想起另一个著名的提问，即“李约瑟难题”，由牛津大学著名科学家李约瑟最早于1944年提出：“尽管中国古代对人类科技发展做出了很多重要贡献，但为什么科学和工业革命没有在近代的中国发生？”，引发了中外科技界的深思。当然其中真正的原因很多，一直也不乏争议。然而，这个答案或许也可以从玻璃的发展中找到蛛丝马迹。

根据史料，玻璃的兴盛和广泛应用主要发端于欧洲。下面就主要结合玻璃发展的几个关键阶段时期来看看玻璃是怎么推动科技进步以及改变人类的生活。

相传玻璃于公元前三千年左右由腓尼基人在沙地烧火做饭时无意中发明。当然这是一个美丽的传说，玻璃发源于古埃及更为贴切，不过那时用陶土罐子来烧制玻璃，工艺复杂且周期长，造出的玻璃制品还不甚美观，主要用做玻璃珠、瓶子等。当然这在当时已经堪称稀世珍宝了。

真正让玻璃走入日常生活的还是古罗马人。因为他们掌握了普通高温制造玻璃的诀窍，那就是发现助溶剂泡碱。一下子使得玻璃生产变得更加容易，也让玻璃开始得到应用，比如用来做窗玻璃、玻璃器皿、玻璃镜等。更为厉害的是，古罗马人还掌握和发展了玻璃吹制技术，薄壁酒杯等玻璃器皿应运而生。这可是一项了不得的技术，因为之前制造玻璃主要都是用砂芯法，工艺复杂，而且得到的都是不透明的玻璃。而吹制法把一根至少一米长的铁管浸入熔化的玻璃中，然后玻璃匠人通过铁管把顶端蘸的玻璃浆液吹成一个泡，通过控制管的转动和吹气力度来制成不同的玻璃制品。后来还发展了模具吹制法，可以制得各种所需的玻璃器具。吹制法产生后，生产的玻璃色彩更加丰富细腻，而且透明度更高了，生产成本也低了许多，可实现大规模生产，玻璃逐渐步入寻常百姓家。

波特兰花瓶（古罗马），玻璃制品

可见，这一阶段，玻璃的最大贡献就是改善了人们的居住条件和生活，例如，玻璃窗可以防风，薄壁酒杯可以一睹美酒之真容，增加了品酒的乐趣。另外，用玻璃制成的一些工艺品或装饰品也受到欢迎，当然对于浮雕玻璃等那些精美的玻璃制品则只是富人们的享受。在很长一段时间，精致的玻璃制品都是以奢侈品的身份摆放在宫廷或达官贵人豪宅的显耀位置，凸显主人的身份。

公元3世纪起，随着罗马帝国由盛转衰直至灭亡，玻璃技术发展也开始了长达数个世纪的停滞。不过，基督教的兴起以及扩散，为玻璃开拓了一个新的主要应用领域。玻璃主要是制成彩色玻璃窗，成为装饰教堂的重要物品。绚烂迷离的玻璃图案，既表达了宗教的教义，也使窗子遮蔽的教堂更显得神秘莫测，诱使人们投入上帝的怀抱。

欧洲基督教堂的彩色玻璃窗

接着，玻璃的繁荣从12世纪开始，14-15世纪达到高峰。这一时期意大利威尼斯是欧洲玻璃制造中心，技艺高超的玻璃匠人们终于制造出无色透明的玻璃，以及水银玻璃镜。还发明了水晶玻璃，一种极薄也很轻的玻璃，几乎没有重量，也没有颜色和瑕疵，可以做成各种精美的艺术品。正适逢文艺复兴时期，各种精美的玻璃工艺品因满足上流人士对珍奇物质的需求而得到大力追棒，也刺激了威尼斯玻璃匠人加强玻璃技术的开发以及促使玻璃工艺在欧洲的传播。尤其意想不到的是，在玻璃的帮助下兴起的透视画法风靡一时。

威尼斯水晶玻璃制品

玻璃不断满足了人们对生活品质、对艺术和美的追求，但玻璃更广泛的应用还未开发，不过已经打下了良好的基础。比如一些科学家实验室已经有了玻璃仪器，在玻璃仪器的支持下实验法也应运而生。到15世纪末和16世纪初，凹面镜、凸面镜、眼镜、透镜等以玻璃制造的光学元件也相继出现，在这些玻璃仪器的帮助下试验科学也诞生了。

有了前面的铺垫，16-17世纪终于迎来了玻璃真正应用于科技发展的时代，推动了科技的突飞猛进。举几个例子就可以看得出来，从公元1590年到十七世纪初，詹森和李普希同时独立发明了显微镜。1683年服装商兼制镜人列文虎克制造出了300倍的显微镜，并首次观察到了细菌。1608年，荷兰的李普塞发明了第一架望远镜。1609年伽利略使用均匀透亮的高品质玻璃制造了一台望远镜，借助这台望远镜，他发现了木星的卫星、土星光环、太阳黑子等并证实了日心说。1666年，牛顿以玻璃菱镜展示把太阳光散射成彩色之后发现了彩虹原理，并于1704年，写下一本关于光的折射的书，改变了人们对光和颜色的认知。

列文虎克和他制造的300倍显微镜

显微镜和望远镜可是被誉为人类伟大的发明之一，对世界产生了深远的影响。没有望远镜就不可能观测到十分遥远的星球，也不可能做出关键的天文测量，奠定对宇宙的理解。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。后来成为伟大科学家的伽利略、牛顿、笛卡尔、开普勒、列文虎克等正是利用这些玻璃仪器做出了卓越的成就。正如《迷人的材料》中所言“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中”。

由此可见，玻璃对科学实验及破解宇宙奥秘、生命奥秘等发挥了极其重要的作用。其中，光学研究是玻璃的直接受益者，其次是化学、生物等研究了。正是玻璃的应用，可以直观观察到化学反应的过程变化；耐热玻璃最大地压制了玻璃的热胀冷缩，让高温的化学反应得以实现；弯曲的玻璃制得的复杂器具也让各种真空、冷凝得以实现。试想一下，如果没有了玻璃，那化学实验室会是个什么样子呢？

化学玻璃仪器

19世纪以来，真空玻璃瓶和通电灯丝的结合产生了电灯泡，从此世界不再是一片黑暗。玻璃技术的发展和光影技术结合，催生了照相机和荧光显像管的诞生。前者直接带动了电影的发明，后者则让人类进入电视机时代，为人们带来了前所未有的视觉享受和精神愉悦。此后，随着玻璃工业化和规模化发展，各种性能和各种用途的玻璃制品相继问世，成为日常生活、生产以及科学技术的重要材料。

可见，一直以来，玻璃在西方的发展可谓轰轰烈烈，16-17世纪更是一个小高潮。反观我国，似乎又是另一番景象。虽然我国在春秋战国时代已发明了铅玻璃，汉代还有钾硅酸盐玻璃，这在当时也算是先进的技艺了。然而，可能由于我国陶瓷业的异常发达，玻璃始终没能在我国古代材料史上占住重要的一席，其发展也是一直倍受冷落，踌躇不前。就连玻璃这个名字在古代也是不曾有的，那时候称之为琉璃。

战国期的水晶杯，杭州博物馆镇馆之宝

玻璃的冷落导致了显微镜、望远镜等那些打开科学大门的关键器材一直未能发明，相关科学的发展当然是无从谈起。直至清代，由于传教士的引入我国玻璃工业才算步入正轨，真正有了透明无色的玻璃。同时期，西方正利用玻璃仪器开展科技革命，然而那些满清权贵和士大夫们仅仅满足于用玻璃来制作鼻烟壶和一些工艺品，而不是更深入广泛地推动玻璃的应用，甚至连传教士引进的显微镜也只是当做把玩的奇器，玩物丧志之下最终使得整个王朝灰飞烟灭。

目前玻璃制造的仪器设备涵盖了光、声、电、磁、热等各个领域，成为重要的生产或研究工具。值得一提的是，被誉为伟大发明之一的光纤，是今天信息化时代的纽带，就是高纯度的石英玻璃做成的。玻璃纤维则被誉为金属的最佳替代材料，广泛用于飞机制造等各行各业。人手一台的手机，其面板也是由一种铝硅酸盐玻璃构成。除此之外，还有其他TFT-LCD超薄玻璃基板、3D玻璃、曲面玻璃、抗菌玻璃、智能玻璃还在不断地被开发应用。

智能全玻璃住宅套间（效果图）

由上可见，玻璃的确在人类社会发展中起到了极其重要的作用，对科学技术的发展贡献更是居功至伟。也难怪牛津大学科学史家罗姆·哈尔在其著作《伟大的科学实验：改变我们世界观的二十个实验》（1981年出版）中对20个伟大实验做例证分析，得出结论：“其中的十六个不使用玻璃设备将无法进行。”

未来的社会发展中，玻璃仍将扮演不可替代的重要角色。几年前，有着160余年历史的美国康宁公司拍摄了两集视频“玻璃生活的一天”，生动地反映了玻璃将在数字世界中扮演的重要角色，从卧室、客厅、浴室、厨房、汽车、户外、办公室、商场等，智能玻璃将无处不在，成为我们生活的重要帮手。也许，这就是玻璃缔造的未来生活真实写照，只是希望这一天快点到来。

主要参考文献：

1. 艾伦·麦克法兰,格里·马丁.玻璃的世界[M].管可秾，译,北京：商务印书馆，2003.

2.马克·米奥多尼克,迷人的材料[M].赖盈满 ,译,北京:北京联合出版公司，2015.

3.斯维什尼科夫,玻璃的故事[M].符其珣,译,北京:中国青年出版社,2012.

材料牛特邀作者潇湘笛供稿。