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《世界史是化學寫成的》:從早上起床到就寢之前,我們接觸到的玻璃製品多得驚人

文:左卷健男

被玻璃改變的世界史化上起生活風景

充斥著玻璃的現代

從早上起床到就寢之前,我們接觸到的學寫玻璃製品多得驚人。

下床後打開開關,成的從早床外面包覆著玻璃的寢之前們日光燈或LED燈就會照亮室內。倒映出你臉龐的接觸驚人鏡子,也是到的多玻璃材質。此外,玻璃餐桌上也少不了玻璃碗盤和杯子。製品看看電視機、世界史化上起智慧型手機、學寫電腦,成的從早床它們的寢之前們螢幕上都覆蓋著玻璃。透過玻璃窗,接觸驚人陽光照進屋內,到的多讓氣氛煥然一新。玻璃出門上班吧!無論搭的是汽車、公車或捷運,窗戶都是玻璃製的。當然,職場和學校的建築也都使用了大量玻璃。

活在現代,你無法想像一個沒有玻璃的生活空間。

玻璃的特徵是透明、容易成形。一九五九年,英國的皮爾金頓公司推出了一項平板玻璃工業的革命性發明,那就是浮法玻璃(亦稱「退火玻璃」)。

浮法玻璃是將鍋爐裡的玻璃熔融液加熱到約攝氏一六○○度,再倒入熔化的錫漿裡,玻璃熔融液浮上錫面後,便會均勻延展開來。液態金屬表面是完全平滑的,可以將逐漸冷卻、自然變得平整的平板玻璃不斷引出錫槽。之後也不需要打磨,這樣就能製成兩面幾乎完全平滑的平板玻璃。

此外,設備大型化也提高了生產力並促進節能。玻璃工業為了因應汽車業界的需求,製造出又薄又平整、厚度為○.二到○.三公厘的浮法玻璃,後續更進一步開發薄板化技術,得以生產厚度僅有○.○七公分到○.一一公分的超薄玻璃。

玻璃工業分為平板玻璃、光學玻璃、玻璃器具(瓶罐、家用器具、裝飾品等)三大部分,平板玻璃即為重心所在。

玻璃的缺點是堅硬易碎、耐熱但不耐劇烈溫度變化。因此後來開發出碎片不至於飛散的夾層玻璃、破碎後會變成細小顆粒的強化玻璃,以及耐高溫的耐熱玻璃。

玻璃的起源

人類是什麼時候開始製造玻璃的呢?如果是自然界的話,倒是有黑曜石(黑曜岩)這種玻璃質地的岩石,曾在石器時代當做匕首使用。

關於人類如何發現玻璃,說法有很多。玻璃的材料取自岩石和砂礫中的成分,主要有矽砂(石英)、碳酸鈉(純鹼,天然鹼)、碳酸鈣(石灰石)。目前已知全世界最古老的玻璃,是在埃及和美索不達米亞遺址中出土的玻璃球。在埃及第四王朝(約西元前二四世紀)的遺址裡,還保留了吹製玻璃的圖畫。另外,考古學家也推測,在西元前五○○○年左右的美索不達米亞,就已經懂得製造玻璃球了。

古埃及和美索不達米亞地區在大約西元前四五○○年時,就已有製造藍色陶器「古埃及彩陶」(Egyptian faience)的技術。這是用來代替當時非常貴重的綠松石和青金石,廣泛製作成裝飾品和陪葬品。這種彩陶的釉藥材質與玻璃相同,燒製後表面會變成玻璃質地。以這種方式製成的物品,應可說是最早的玻璃。

另外,還有一則軼事。

兩千年前的古羅馬學者老普林尼(Gaius Plinius Secundus)曾在著作《自然史》中提到,三千年前的腓尼基(現在的黎巴嫩),有位純鹼商人準備生火炊煮時,因為找不到架鍋子的石頭,於是拿成塊的純鹼當鍋架,沒想到裡面混入了砂,結果就這樣燒成了玻璃。

但這段文字十分令人起疑。除非砂子裡偶然混入矽砂(石英)和碳酸鈣(石灰石),否則這件事根本無法成立;更何況,區區柴火的溫度,真的能燒出玻璃嗎?

我曾在高中化學課堂上做過「鉛玻璃」。這是用較低溫度就能製成的玻璃,原料只需要矽砂粉末、氧化鉛和碳酸鈉就可以了。我將兩只花盆疊在一起做成火爐,再架上裝有原料的坩堝,以瓦斯噴槍加熱。只要使用能維持在攝氏八○○度的熱源,就能將坩堝裡的原料熔成液體。雖然這麼說對老普林尼很抱歉,但我實在不相信光靠柴火的火力,就能燒出比鉛玻璃需要更高溫的玻璃。

總而言之,就當做那時候真的碰巧做出玻璃吧。後來,人們將玻璃熔融液倒入模具(鑄造玻璃),或是用棍棒沾裹泥漿做成的芯,再捲起玻璃熔漿的方法,製造出玻璃壺和瓶罐。

吹製玻璃的發明

在大約西元前一世紀,發明了吹製玻璃。往燒熔、變得黏糊的玻璃熔融液裡吹入空氣、待其冷卻以後,就會變成薄透的球體,可以做出盛裝飲料的容器。後來以這種方式製造出來的玻璃製品,開始成為普及的日常用品,並在羅馬帝國內流通,後來就把這種玻璃器皿稱為「羅馬玻璃」。

另外,中國戰國時代(約西元前五世紀到西元前三世紀)的墓葬裡,出土了大量的玻璃器具和玻璃球。之後,漢代(西元前二○六年到二二○年)開始製造鑄造玻璃,唐代(六一八年到九○七年)則開始製造吹製玻璃。玻璃工法在漢代時從中國傳入日本,根據推測,曾在彌生時代(約西元前一○世紀到三世紀中期)遺址裡發現的玻璃球,應該就是日本最古老的玻璃。

到了五世紀左右,出現了玻璃切割法。此時繼承羅馬玻璃工藝的是薩珊玻璃。相關技術透過絲路傳到薩珊王朝所在的波斯、並在當地製造的薩珊玻璃,特徵是圓形的花紋切割,日本奈良東大寺正倉院裡收藏的白琉璃碗,就是其中之一。

在西元五到十四世紀左右,則有伊斯蘭玻璃繼承了薩珊玻璃工藝。此時出現了更新、更進步的加工技法,其中最具代表性的,就是施加琺瑯彩的搪瓷工法。

十二世紀左右,當時的威尼斯共和國要求玻璃工匠及其家人全部遷居穆拉諾島,藉此保護玻璃產業並培育職人。彩色玻璃、琺瑯彩、蕾絲玻璃等美麗的裝飾與高度玻璃工藝技術大放異彩,到了十五至十六世紀,當地玻璃產業迎向鼎盛時期,製造出鏡子、酒杯、餐具、吊燈等各式各樣的威尼斯玻璃。

將玻璃窗實用化的德國人


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