什麼?玻璃原來是從石頭加工而來的!但是要怎麼加工?只要把材料丟進火爐裡燒就好嗎?我們就從古人製造玻璃的起源、成分和過程,來看看我們常見的玻璃窗戶、杯子的是怎麼來的吧!
古人發現的玻璃
根據歷史與考古學者考究,發現最早使用的玻璃是天然岩漿形成的玻璃質岩石,因為這種岩石的斷面很鋒利,所以在石器時代被當作像刀子一般的工具。而一般認為最早的人造玻璃紀錄則是在古埃及或是兩河流域的文明開始的,至於「是怎麼發現玻璃做法、是誰發現玻璃的做法」的說法不一,一般認為是從燒製物品或是烹調時,意外的讓含石英成分的沙子混合了如蘇打之類的物質,使沙子熔化又再凝固時,就變成了透明發亮的玻璃。而從考古資料也確知,埃及人、巴比倫人都研發出了玻璃的製法,甚至還發明了利用管子吹出玻璃瓶子的做法。至於東方中國的西周時期,也曾有發現玻璃珠等文物,古人則稱它們為琉璃。
玻璃和岩石的關係
雖然玻璃的最主要成分是沙子,但並不是隨隨便便把海邊的砂子拿來就可以燒製成玻璃,而是需要由二氧化矽組成的石英砂才能做出玻璃,雖然海邊的沙子經常含有大量石英,但雜質也相對較多,甚至有些海灘的沙子主要是貝殼砂,便無法使用。現代的玻璃製造多直接使用石英礦來製作,而加上碳酸納(蘇打)、氧化鈣等成分後,會讓石英砂的熔點降低、又能更耐用。
玻璃和岩石的差異
一般來說在自然界內從類似岩漿狀態形成石英的冷卻速率十分緩慢,所以內部的分子常會慢慢的形成固定排列方式的結晶,如果結晶很大很完整時,就會像俗稱的水晶一般,有固定的形狀和透明度,如果裡面有其它雜質,就會呈現出不同的顏色,如含有鐵的紫水晶、黃水晶。不過玻璃的冷卻速度很快,就像是分子還是隨意排列的時候,有人突然喊了「一二三木頭人」一樣,把分子們都固定住了,而慢慢冷卻結晶的過程反而就像大家慢慢的排成整齊的隊形,這就是玻璃和石英最大的差異。
大自然做成的玻璃
前面提到石器時代時,人們會利用天然的火山玻璃當作刀子般使用,這種石頭多半指的是「黑曜岩」。它的形成過程和玻璃的製作過程很類似,在岩漿冷卻的速度夠快的時候,就會先前面說的分子快速凍結住一般,這樣的玻璃質岩石如果經過敲打破裂時,常會形成銳利的斷面,就像是平常不小心打破玻璃時,要特別小心割傷手一般,石器時代時,人類就會利用它來作為刀子、箭頭等尖銳物,但其實並不曉得它是怎麼形成的呢!
玻璃的應用
數千年的玻璃運用歷史中,人們不斷的發明各種不同的玻璃或製品,除了常見的窗戶、杯子,還有相機、顯微鏡的鏡片等等。在某些時候,還會用上所謂的「強化玻璃」。最初發現強化玻璃做法的是十七世紀英國的魯伯特王子,他將熔化的玻璃滴入水中,便成了一個水滴狀的玻璃,這種玻璃的硬度極大。但因為它的冷卻速度極快,就像玩木頭人時大家都被固定在很奇怪的動作的狀態一樣,我們只要用一點力量在它最脆弱的尖端,便會讓整塊玻璃一下子破成許多小碎片。像是某些公車兩側的窗戶就會使用強化玻璃,遇到危險時可以方便破窗逃生,而最易擊破車窗的位置,也就在最靠近四個角落的端點,就像水滴玻璃的尖端一般,是最脆弱的地方。
變成藝術品的琉璃
除了民生所需,甚至有所謂的「琉璃工藝」,利用各種彩色的小玻璃珠或是玻璃條,重新熔融後再作造形,就能做出許多精美的藝術品,甚至國內外也有一些體驗製作玻璃製品的工作室,讓一般人也能嘗試動手作。不過,是不是很難想像,這些璀燦的玻璃,原來是來自大地的石頭、沙子呢?
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