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  • 1 # 科技千里眼

    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。

    華人科技樹上的最大缺失

    在羅馬帝國瓦解之時,華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,這是華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,華人的科技樹上,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。

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