
什么材料對(duì)人類的文明進(jìn)步和世界發(fā)展最重要?作者表示,是玻璃。雖然我們?cè)诤芫弥熬烷_始使用這種材料,但是到目前為止也不曾對(duì)它有相當(dāng)清晰的認(rèn)知。作者認(rèn)為玻璃對(duì)我們?nèi)祟愂澜绲挠绊懕热魏纹渌镔|(zhì)都要大,但由于玻璃已經(jīng)完美地融合進(jìn)了我們生活的方方面面,以至于我們對(duì)其熟視無睹。文章回顧了人們應(yīng)用玻璃的歷史和玻璃對(duì)人類文明飛躍的巨大作用,對(duì)玻璃的未來進(jìn)行了樂觀的展望。本文作者DOUGLAS MAIN,原文題目Humankind’s Most important Material。
為了能讓你看到這篇文章,這些詞被編碼后通過光纖電纜以每秒125000英里的速度傳送到你面前。這些橫跨山脈和海洋的光纖,是由比純凈水還透明30倍的發(fā)絲玻璃制成的。該技術(shù)是由Corning公司的一個(gè)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的。1970年,他們申請(qǐng)了一種可以遠(yuǎn)距離傳輸大量信息的電纜,這是其他研究人員幾十年的研究成果。
如果你是在智能手機(jī)上讀到這篇文章的,那你還欠史蒂夫·喬布斯一個(gè)人情。2006年,喬布斯曾要求Corning公司為他的新產(chǎn)品iPhone定制一款輕薄、結(jié)實(shí)的屏幕。然后Gorilla Glass橫空出世,主導(dǎo)了整個(gè)移動(dòng)設(shè)備市場(chǎng)。安裝了第五代Gorilla Glass屏幕的手機(jī)可以從5英尺的高度摔下并有80%概率完好無損。
玻璃的作用可遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些。沒有玻璃,我們甚至都沒法認(rèn)識(shí)世界了——眼鏡,燈泡,還有窗戶。不過盡管玻璃無處不在,但在研究團(tuán)體中仍有一些關(guān)于“玻璃”該如何定義的爭(zhēng)論。一些人傾向于強(qiáng)調(diào)其堅(jiān)固的本質(zhì),而另一些則強(qiáng)調(diào)其流動(dòng)性。還有很多問題有待回答,比如為什么有些玻璃比其他玻璃更堅(jiān)固,或者為什么某些混合物產(chǎn)生獨(dú)特的光學(xué)或結(jié)構(gòu)特性。除此之外,在幾乎無窮無盡的“玻璃”數(shù)據(jù)庫中,已知玻璃的數(shù)量已經(jīng)超過35萬種,但在理論上,混合物的數(shù)量是有限的。令人嘆為觀止的新玻璃產(chǎn)品層出不窮。玻璃對(duì)世界的影響比任何其他物質(zhì)都要大,而且在許多方面,它是人類時(shí)代的決定性材料。
加州大學(xué)洛杉磯分校的玻璃專家和材料研究員Mathieu Bauchy說:“我們制造玻璃已經(jīng)有幾千年了,但我們?nèi)匀徊恢浪降资鞘裁础?rdquo;大多數(shù)玻璃都是混合材料加熱然后迅速冷卻的產(chǎn)物。拿平板玻璃來說吧,這種混合物可以包括沙子(二氧化硅)、石灰和蘇打水。硅提供透明度,鈣提供強(qiáng)度,蘇打降低熔點(diǎn)。愛荷華州立大學(xué)的玻璃科學(xué)家Steve Martin解釋說,快速冷卻過程中打破了原子固有的組合規(guī)律。
這就解釋了為什么玻璃既不是晶體,也不是液體,而是一種無序原子固體。玻璃內(nèi)部的原子想要重新形成晶體結(jié)構(gòu),但由于“冰凍”狀態(tài)卻無法實(shí)現(xiàn)。你可能聽說過,教堂的窗戶在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都在“流動(dòng)”,這就是為什么底部的玻璃更厚的原因了。但其實(shí)這是個(gè)謬誤——導(dǎo)致這種結(jié)果的原因是熔融玻璃由于技術(shù)問題形成了不平整的補(bǔ)丁。但玻璃的確會(huì)移動(dòng),只不過速度極為緩慢。去年發(fā)表在《美國(guó)陶瓷學(xué)會(huì)雜志》上的一項(xiàng)研究估計(jì),室溫下的教堂玻璃流動(dòng)1納米所花的時(shí)間超過10億年。