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華峽玻璃:告訴你如何脆弱與堅強并存

2016-11-14  來自: 宜昌華峽玻璃工程有限公司 瀏覽次數:362

大約2600萬年前,利比亞沙漠上的沙礫出現了某種變化,這片黯淡荒涼、極其干旱的地形標志著沙哈拉沙漠的東部邊緣。我們無法確切知道究竟發生了什么情況,但能夠肯定的是,當時天氣炎熱,在至少1000度高溫的炙烤下,沙礫(主要成分是二氧化硅)逐漸軟化,融合在一起。當這些過熱的沙礫在低于熔點時冷卻下來,一大片利比亞沙漠便覆蓋上了一層我們今天稱之為“玻璃”的東西。


二氧化硅(SiO2)是構成沙礫和石頭的主要物質,也是我們今天的主角“玻璃”的構成物質。二氧化硅的熔點比水要高的多,超過1000攝氏度,而它真正的神奇之處,卻是它在冷卻后發生的變化。對于水(H2O)來說,如果溫度降低到0攝氏度或以下,液態水很快就會再次形成冰晶。但對于二氧化硅來說,冷卻后卻無法重新排列成井然有序的晶體結構。相反,它形成了一種新的物質,介于固體與液體之間的一種奇怪的中間狀態——玻璃。


裝飾品


大約一萬年前,有人在穿越利比亞沙漠時,不小心被一大片這種玻璃絆倒了。然后這片玻璃被帶回并流通于早期文明的各種市場與社會網絡之中,直到最終被雕刻成圣甲蟲的形狀,成為一枚胸針的中心裝飾。它就這樣安靜地待了4000年,直到1922年考古學家勘察一位埃及統治者的陵墓時,它才重見天日。盡管困難重重,這一小片二氧化硅跋山涉水,從利比亞沙漠最終進入了法老圖坦卡蒙(Tutankhamun)的陵墓。

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窗、器皿


在羅馬帝國鼎盛時期,玻璃首次從飾品被轉化為一種先進技術,將這種物質做的更加結實而又不那么模糊不清,品質查過了那些自然形成的玻璃。這一時期玻璃窗被首次建造出來,為現在全世界聳立于城市天際線上微光閃爍的玻璃大廈打下了基礎。


飲酒的視覺審美也隨之出現,人們把酒盛在半透明的玻璃器皿中飲用,也把酒裝在玻璃瓶中儲存。 

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眼鏡


在12世紀和13世紀的修道院里,修道士們在燭光照明的房間里苦讀宗教抄本,使用一種弧形玻璃塊來輔助閱讀。他們手持這種笨重的放大鏡掠過書頁,以便放大拉丁語經文。沒人確切知道這件事發生的時間和地點,但是大約這個時期在意大利北部的某個地方,玻璃制造商發明了一個新事物:將玻璃做成中央突起的小圓片,給每塊圓片鑲上框,然后在頂部將兩個鑲框連接起來,這樣就造出了世界上第一副眼鏡,早期被稱為roidi da ogli,意為“眼鏡用的圓片”。

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自新石器時代人類發明衣服以來,眼鏡成為第一項先進技術,普通百姓平常也能夠佩戴。


水晶玻璃


到了14世紀,位于威尼斯潟湖一英里之外的穆拉諾島,已經成為遠近聞名的“玻璃島”,它產出的華美花瓶和精致玻璃器皿,在整個西歐變成了身份的象征。穆拉諾島的玻璃制造商安杰洛·芭洛維亞(Angelo Barovier)用不同的化學成分反復進行試驗,最終找到了富含氧化鉀和錳的海藻。他將海藻燒成灰,然后將這些原料加入熔融的玻璃液。這一混合物冷卻后,就產生了一種異常晶瑩剔透的玻璃。它很像最純凈的巖石水晶石英,于是芭洛維亞稱之為“克里斯塔洛”(cristallo),及水晶玻璃。這就是現代玻璃的起源。


鏡子


當時島上的玻璃制造商還發明一樣東西,他們將玻璃和冶金學上的一項發明結合起來,在玻璃的背面涂上一層錫和汞的混合物,這樣就產生了一個光亮耀眼的高度反光面。有史以來第一次,鏡子成為日常生活必不可少的一部分。這是最隱秘層面的大曝光,在鏡子出現之前,普通人一輩子也許也沒有真真正正地見過自己的臉長什么模樣。

 

鏡子如此神奇,以至于它們很快被收羅到有些怪異的神圣儀式中。在朝圣的路上,家境寬裕的信徒會隨身攜帶一面鏡子;參觀圣者遺骨時,它們會調整姿勢,以便通過鏡子的反射看清圣者的頭骨。之后鏡子又作為一種工具,成了畫家的無價之寶。

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顯微鏡


1950年,在荷蘭小鎮米德爾堡,眼鏡制造商漢斯·詹森(Hans Janssen)和查哈里亞斯·詹森(Zacharias Janssen)父子倆用兩個鏡片做實驗,他們沒有將鏡片像眼鏡那樣并排放置,而是將兩個鏡片疊合起來,結果發現他們看到的物體被放大了,就這樣發明了顯微鏡。70年后, 英國科學家羅伯特·胡克(Robert Hooke)出版了他開創性的插圖本《顯微制圖》(Micrographia),再現了胡克通過他的顯微鏡看到的各種事物,包括跳蚤、木頭、樹葉,甚至他自己的冷凍尿液,還有——“細胞”。不久后,顯微鏡揭示了肉眼看不見的細菌和病毒群體——它們既維持人類生命又對其造成威脅,反過來又導致了現代疫苗和抗生素的發現。

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望遠鏡


顯微鏡花了將近三代的時間,才產生真正具有變革能力的科學;而望遠鏡引發的變革卻更為迅速。顯微鏡發明20年后,一群荷蘭眼鏡制造商幾乎同時發明了望遠鏡。之后幾年,伽利略聽說了這種神奇的新設備,對其設計加以改進,達到了將正常視覺放大10倍的效果。1610年1月,伽利略使用望遠鏡觀察到衛星圍繞木星旋轉,這對認為所有天體都圍繞地球旋轉的亞里士多德范例提出了真正的挑戰。


各種鏡片


各種各樣的鏡片將繼續在19世紀和20世紀的媒體中扮演關鍵的角色。攝影師首次利用它將光線聚焦于經過特殊處理的能捕捉圖像的紙上,然后電影攝制者也首次利用它記錄及隨后放映活動的畫面。從20世紀40年代開始,我們開始給玻璃涂上一層熒光粉,然后向其發射電子,這樣就產生了令人著迷的電視圖像。所有的轉變都以這樣或那樣的方式依賴于玻璃傳送、處理光的獨特能力。


玻璃纖維


1887年,物理學家查爾斯·弗農·波伊斯(Charles Vernon Boys)在他的實驗室里建造了一座石弓,并為之制作了輕巧的箭矢。他講封蠟的玻璃棒的一端系在一根弩箭上,加熱玻璃直至軟化,然后發射弩箭。弩箭朝著目標呼嘯而去,從黏附在石弓上的熔化玻璃拖出一條纖維尾巴。在這一次發射中,波伊斯得到了一根將近90英尺長的玻璃線。最不可思議的是,這種纖維異常堅固,與同樣規格的鋼繩相比,它的堅固耐用程度即便沒有超過鋼繩,至少也不遜色。

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幾千年來,人類一直在利用玻璃的美麗與透明,同時承認它總是易碎的,但是波伊斯的石弓實驗表明,這種用途廣泛、令人稱奇的材料:我們可以利用玻璃的強度。


到下個世紀中葉,人們把玻璃絲繞在一起,做成一種神奇的新材料,名字叫“玻璃纖維”。它的身影隨處可見:住宅隔熱設備、服裝、沖浪板、豪華游艇、防護帽,以及現代電腦里連接芯片的各種電路板。空客公司的旗艦機型A380是全世界最大的商用飛機,他的機身就是用鋁和玻璃纖維的復合材料制成的。和傳統的鋁制機殼相比,它的抗疲勞和抗損壞性能大幅提高。


光纖


具有諷刺意味的是,大多數這類應用都忽視了二氧化硅能夠傳送光波的奇特性能。直到1970年,康寧玻璃廠(Corning Glassworks)的研究員研發了一種玻璃,它是如此的晶瑩剔透,即便你把它做得像一輛巴士那么長,看上去仍然像普通的窗玻璃一樣透明。后來,貝爾實驗室的科學家們將激光束發射到這種超白玻璃纖維上,使相應0和1二進制碼的隨機信號上下波動。密集而有序的激光、超白玻璃纖維,這兩項表面看來毫無關聯的發明的組合,就是后來為人所熟知的光纖技術。使用光纖線纜傳輸電信號,效率遠遠高于通過銅質線纜傳輸電信號,在長距離通信上更是如此:與電能相比,光能的帶寬大得多,而受噪聲和干擾影響的敏感度則低得多。 


今天全球互聯網的支柱就是用光纖線架設的。大約10條不同的線纜橫貫大西洋海底,承載著各大洲之間幾乎所有的語音和數據通信傳輸。每條線纜都包含一批不同的光纖,裹以層層鋼和絕緣材料以便防水,以及免遭拖網漁船、船錨甚至鯊魚的破壞。每條單獨的光纖比一根稻草還細。北美和歐洲之間所有的語音與數據流交換,都可以一把握在手中。


脆弱并強韌的存在


盡管地球上硅蘊藏量豐富,地殼的90%都是由這種元素構成,但是在地球上生命形式的自然代謝中,硅扮演的角色無足輕重。我們的身體依賴于碳,大多數技術(化石燃料和塑料)也依賴碳;但是,對硅的需求才是現代渴求。


在地球的大氣溫度中,液態水和碳能夠神奇地做到很多具有創造力的事情;但是在你將二氧化硅熔化之前,很難看到它具有同樣的創造力;一旦我們解開了二氧化硅的分子勢能,由此便改變了我們看待世界以及自身的方式。


玻璃延伸了我們的視界:不僅僅是深入觀察肉眼看不見的細胞和微生物世界,或者照相手機的全球性聯系,而且慢慢回溯至宇宙的鴻蒙時代。玻璃一開始是小飾物和中空的器皿,幾千年后,它已經變成一種時間機器,聳立在莫納克亞頂峰的云端之上。


一個沒有鏡子的世界將會動搖現代化進程的根基:認識細胞、病毒和細菌后,人類的壽命得以延長;獲得基因知識后,明白人何以為人;明白天文學知識后,了解到我們在宇宙中所處的位置。對這些概念性突破而言,地球上沒有任何東西比玻璃的影響更大。


玻璃的故事讓我們意識到,我們周圍各種元素的物理特性,技能禁錮我們的創造力,也能賦于其強大的力量。(華峽玻璃)


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