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迷人的材料
1.8.5 玻璃推动科学进步

玻璃推动科学进步

控制镜面曲度的更深远影响,是让光变成了可实验的对象。玻璃工匠在几百年前就已经发现,阳光以某个角度穿透玻璃时,会在墙上形成迷你彩虹,却一直无法解释其原因,只能看图说故事,推断颜色是在玻璃内形成的。直到1666年科学家牛顿发现看图说故事是错的,并提出正确的解释,世人才终于明白背后的道理。

牛顿的天才之处在于发现棱镜不仅能让“白光”变成七彩色光,还能反转整个过程,把七色光回复为白光。于是他推论,玻璃产生的七种色光其实一开始就在光里。这些色光混成一道光线,从太阳直射而来,进入玻璃后才又各自分散。光穿透水滴会造成迷你彩虹,也是同样的道理,因为水也是透明的。牛顿就这样一举破解了彩虹的秘密,成为提出彩虹原理的第一人。

利用实验替彩虹找出合理的解释,不仅展现了科学思考的威力,也凸显了玻璃对科学实验及破解宇宙奥秘的贡献。并且玻璃的功劳可不仅限于光学,化学更是因它而改头换面,得到的帮助比任何学科都大。只要走一趟化学实验室就能明白,玻璃的透明与惰性,让它非常适合用来混合化学物质和观察反应。在玻璃试管发明之前,化学反应都在不透明的烧杯里进行,因此很难看到过程中发生的变化。有了玻璃这种材质,尤其是耐热玻璃问世之后,化学总算进阶成为一门有系统的科学。

耐热玻璃是加了氧化硼的玻璃。氧化硼分子和二氧化硅分子一样,很难形成结晶,更重要的是玻璃加了它会抑制热胀冷缩。玻璃温度不均时,不同部位的胀缩速率不同,会彼此挤压,在玻璃内部形成应力,产生裂痕最后导致破裂。要是玻璃瓶里装的是沸腾的硫酸,瓶子碎裂还可能导致人残废甚至死亡。硼硅玻璃的出现让玻璃的热胀冷缩从此绝迹,也连带去除了应力,让化学家可以随意加热或冷却化学物质,专心研究化学现象,不必担心可能产生的热冲击。

玻璃还让化学家只用喷灯就能弯曲试管,制作复杂的化学器具(例如蒸馏瓶和气密容器)也容易许多,让他们可以随心所欲地搜集气体、控制液体和进行化学实验。玻璃器材是化学家最听话的仆人,好用到专业的化学实验室都至少有一台吹玻璃机。有多少诺贝尔奖是玻璃从旁边推了一把?又有多少现代发明萌生于小小的试管里?

玻璃技术是否推动了17世纪的科学革命,两者是不是简单的因果关系,目前还未有定论。玻璃看来更像是必要条件,而非充分条件。但有一点毋庸置疑,就是东方忽视了玻璃整整一千年,而玻璃却在这段时间彻底改变了欧洲人一项最宝贵的传统。