人類對玻璃的最早記載,出現(xiàn)在古羅馬學(xué)者普利尼(Pliny,23-79)寫的一則故事里。

話說大概3千多年前的某一天,在地中海東海岸今敘利亞境內(nèi),一批腓尼基(今黎巴嫩人)商人停船靠岸。水手們將船上裝載的石塊搬到海灘上支鍋生火做飯,吃完飯后人們發(fā)現(xiàn),鍋下面出現(xiàn)了很多亮晶晶的東西。
原來,在火焰高溫作用下,含硝酸鹽成分的石塊與沙灘上的石英砂產(chǎn)生了化學(xué)反應(yīng)。就這樣,玻璃在無意間中產(chǎn)生了。
玻璃很脆,不像金屬一樣有延展性,難以進(jìn)行冷加工。古時候,為了使玻璃變薄,只能把玻璃加熱到很高溫度軟化,然后,就像搟面一樣,用鐵輥反復(fù)碾壓成相對比較薄的平板玻璃。
用這種方法加工出來的平板玻璃,表面粗糙,厚薄不均,而且有許多氣泡與雜質(zhì)摻雜其中。一大塊玻璃中,只能挑出一小部分透明的區(qū)域。
一直到15世紀(jì),玻璃窗被認(rèn)為是奢侈品,只有最神圣的建筑——教堂,才不計成本安裝。
盡管如此,人們?nèi)匀蝗鄙偕a(chǎn)大塊透明平板玻璃的技術(shù),因此,教堂也只能把窗戶分成一個個的小窗格,用一塊塊相對透明的小玻璃,拼接成玻璃窗。
盡管15世紀(jì)后,玻璃加工技術(shù)又有了一定的改進(jìn),比如,創(chuàng)造了圓柱加工法、磨光技術(shù)等,可以生產(chǎn)更大尺寸的平板玻璃,并對其表面進(jìn)行拋光處理使其透明。
但由于技術(shù)本身的限止,生產(chǎn)的玻璃尺寸仍小于2.4米(長)X 0.36米(寬)。生產(chǎn)大面積、均勻、不含氣泡的透明平板玻璃,仍然做不到。
這也就是為什么許多歐洲老一點的建筑,玻璃窗都不會很寬的原因——窗戶寬度受限于玻璃的寬度。
那么,為什么近幾十年間,世界上突然冒出一大批具有玻璃外墻的高樓大廈?這些大片透明的玻璃片材,又是怎么做出來的?
這里,就不得不提到英國人皮爾金頓(Sir Alastair Pilkington),一個勤奮的工程師,同時又是一個成功的玻璃商人,他生產(chǎn)的玻璃曾經(jīng)占領(lǐng)世界上平板玻璃市場90%的份額。
劍橋畢業(yè),打過二戰(zhàn),當(dāng)過俘虜,成為工程師,發(fā)明“浮法玻璃”,開公司賺大錢,走向人生巔峰,迎娶白富美,老年又娶了白富美……這就是皮爾金頓的一生,真正的人生贏家。
嗯,他的人生最大的轉(zhuǎn)折是在1952年,作為工程師,他發(fā)明了“浮法玻璃”—— 一種可以生產(chǎn)大尺寸平板玻璃,并大大降低生產(chǎn)成本的方法。我們今天使用的平板玻璃,幾乎都是用這種方法生產(chǎn)的。
固體表面都有一定的粗糙度,無論用多么平滑的固體容器裝載玻璃熔體,冷卻后玻璃表面仍不夠平滑。為了降低粗糙度,需要給玻璃拋光,耗時耗力,成本大大增加。同時,由于加工過程中散熱不均勻,導(dǎo)致玻璃內(nèi)應(yīng)力很大,會導(dǎo)致光扭曲。研究玻璃加工的皮爾金頓,常常被玻璃粗糙的表面困擾。
他經(jīng)常在思考,能否發(fā)明一個方法,讓玻璃表面像靜止的水面一樣平滑?
靜止的液體表面,永遠(yuǎn)是光滑平整的。自由流動的液體分子,能夠在分子級別平整表面的起伏,
是的,像水面一樣!油滴漂浮在水面上,油滴與水面的接觸面,不就是非常平滑嗎?
日思夜想的皮爾金頓靈光一閃,既然液體是世界上最平滑的表面,為什么不能用液體表面來做容器的底,裝載熔融的玻璃呢?這樣,玻璃與液體接觸的表面,不就能夠像液體一樣平滑了嗎?
這個想法雖然樸實,卻顛覆了人類幾千年的玻璃加工工藝。
當(dāng)然,用水做容器來裝玻璃肯定是不行的。因為水如果遇到上千度的高溫玻璃熔體,早就化做一縷清煙而且,玻璃熔體密度比水大得多,熔體會沉入水下,起不到承載的作用。
因此,承載玻璃熔體的液體,必須同時具備至少三個必要條件:1、能承受高溫;2、比玻璃熔體的比重大;3、相互不互溶。
錫的熔點是240度,沸點是2300度,在這個范圍內(nèi)都是液態(tài)。另外,錫的密度比玻璃熔體大得多,因此錫熔體會沉在下面,而玻璃熔體漂浮在錫“海洋”的上方,就像一杯用液態(tài)錫-玻璃調(diào)制的雞尾酒。
如此一來,玻璃熔體鋪展在液態(tài)錫的表面,就像漂浮在水面的油滴,上下表面都鋪展成非常平滑的姿態(tài),而且,錫池子有多大,平板玻璃的面積就可以做多大。
“浮法玻璃”同時解決了平板玻璃表面粗糙與無法大面積制造的傳統(tǒng)難題,生產(chǎn)出的玻璃明亮透明,不用進(jìn)一步的加工,就可以直接使用。
以下就是“浮法玻璃”生產(chǎn)的示意圖:

從此,平板玻璃的生產(chǎn)成本大大降低,人類大量使用玻璃成為現(xiàn)實,而用玻璃建房子也成為可能。剩下的事,就交給設(shè)計師們吧……
不過,玻璃建材的大量使用,也給社會帶來了光污染的問題,這是幾十年前的人們料想不到的。
皮爾金頓:怪我嘍?!