Vetro: il materiale della forma umana, ma anche il materiale della forma umana

Il vetro è probabilmente il materiale più trascurato della storia. È essenziale per la nostra vita, ancor più importante della plastica. Per me, un mondo senza vetro è ancora più difficile da immaginare di un Marte terraformato (cosa che la maggior parte degli scienziati concorda sia praticamente impossibile). Senza questo miracolo intorno a noi, non saresti in grado di utilizzare un telefono touch-screen, accendere una luce di vetro, vedere da una finestra, indossare occhiali o goderti un drink da una bottiglia di vetro sul comodino. Non sarai in grado di ricevere e-mail, telefonate o accedere a Internet.

In un articolo apparso sull'Atlantic il vetro veniva definito “il materiale più importante dell'umanità”. "Per connettere te e me", scrive Douglas Main, "queste parole sono codificate in segnali ottici che viaggiano a 300.000 chilometri al secondo attraverso cavi in ​​fibra ottica", attraverso le montagne, sott'acqua, attraverso città e paesi e attraverso il globo. Il vetro all'interno di questi cavi è più sottile di un capello umano e "30 volte più trasparente dell'acqua più pura". Il vetro ci permette di vedere ed essere visti, di sentire ed essere ascoltati, di illuminare le nostre stanze, la nostra vita e i nostri pensieri.

Dal punto di vista termodinamico il vetro ha la tendenza a trasformarsi in un solido.

Ma il vetro è un materiale interessante, in parte perché la parola stessa è un termine generale, che si riferisce non a una sostanza con un rapporto chimico specifico, ma a una sostanza con caratteristiche strutturali specifiche che può essere ottenuta da "formulazioni infinite". Tuttavia, quando parliamo di "vetro", lo intendiamo come qualcosa di molto specifico: è un materiale duro e fragile, ma con sufficiente calore può diventare viscoso e fluido. A volte il vetro viene erroneamente considerato un liquido perché si muove (anche se molto lentamente) anche quando è raffreddato. Il vetro non è un solido come una roccia perché le sue molecole non sono così ben organizzate come qualsiasi cristallo. I diamanti hanno una struttura cristallina molto regolare, così come il ghiaccio e il miele cristallizzato, ma il vetro no. Sebbene il vetro sia più solido e affidabile del ghiaccio, a livello molecolare la disposizione delle molecole di vetro è molto meno ordinata.

Nella scienza dei materiali, il vetro è spesso considerato un “solido amorfo”. John C. Mauro dice che non è né un liquido né un solido.

Mauro, ex inventore, ora è professore di ingegneria e scienza dei materiali alla Pennsylvania State University. È rimasto affascinato dal vetro da quando ha visitato il Corning Museum of Glass di New York all'età di 6 anni. Ricordava di essere stato "affascinato" dai colori e dalle forme. Oggi conosce la funzione del vetro più di chiunque altro, ma rimane ammirato dalla sostanza. "Il vetro è una cosa unica", ha detto. "Rompe gli schemi."

Attenzione: questo materiale apparentemente banale e inerte che chiamiamo vetro è in realtà un segreto. A livello molecolare il vetro è più simile a un liquido, ma da un punto di vista termodinamico ha la tendenza a trasformarsi in un solido.

Dal punto di vista termodinamico, ha spiegato il professor Mauro, il vetro ha la tendenza a solidificarsi. A livello molecolare, il vetro si comporta più come un fluido viscoso che come un solido, ma noi lo consideriamo un solido perché le molecole di vetro si muovono molto lentamente. "Filosoficamente il vetro che stiamo guardando è interessante", ha detto Mauro. "Quando guardiamo altre sostanze, impariamo a conoscere il vetro." Eppure, proprio sotto i nostri nasi, c'è una meraviglia scientifica: una sostanza che si comporta in un modo affascinante e unico, che sfugge a facili classificazioni. Costituisce le nostre lenti, microscopi, telescopi, schermi e occhiali. Il vetro ci permette di vedere il mondo più chiaramente, ma raramente gli prestiamo davvero attenzione.

È questo comportamento microscopico nascosto del vetro che rende il vetro un contenitore di bellezza così curioso, che va contro tutto ciò che ci è stato insegnato da bambini sullo stato della materia. Ciò con cui di solito entriamo in contatto è che la materia ha tre stati: solido, liquido e gassoso. Ciò non è insolito in nessuna immaginazione fantasiosa. Tuttavia, il vetro è speciale.

Il vetro è principalmente una sostanza creata dall’uomo.

Sebbene in natura esista parte del vetro naturale, come la pietra nera e il talco, la stragrande maggioranza del vetro viene cotto dall’uomo ad alte temperature. Per quanto ne sappiamo, l'origine del vetro risale all'età del bronzo della Mesopotamia. Circa 4.000 anni fa, gli esseri umani iniziarono a sciogliere la silice (sabbia o pietrisco) e a mescolarla con piccole quantità di calcare e carbonato di sodio. Secondo Plinio l'invenzione del vetro fu un felice incidente: lo storico romano suggerì che il vetro fosse stato acquistato accidentalmente dai marinai fenici nel corso di un picnic sulla spiaggia, ma poiché all'epoca non esistevano fiamme capaci di raggiungere temperature sufficientemente elevate da sciogliersi sabbia, questa visione è discutibile. Gli storici contemporanei ritengono che il vetro possa essere stato scoperto durante il processo di produzione della ceramica o di lavorazione dei metalli. Questi due processi richiedono temperature di cottura più elevate e tempi di cottura più lunghi rispetto alla cottura del pane o del cosciotto d'agnello arrosto.

Tra tutti gli attori del mondo materiale, il vetro è una mano magica.

I più antichi pezzi di vetro conosciuti sono simili nell'uso e nella lavorazione alle pietre preziose, spesso freddi anziché caldi, e tagliati anziché fusi. Gli artigiani tagliano e lucidano il vetro e lo incastonano in gioielli. Ad un certo punto, i nostri lontani antenati scoprirono come fondere il vetro in stampi per produrre utensili. Prima che l’arte della soffiatura del vetro diventasse popolare, gli artigiani erano in grado di realizzare piastrelle di vetro, piccoli specchi e molti tipi diversi di recipienti che potevano essere utilizzati per conservare vino, profumi, medicinali e altre sostanze preziose.

Intorno al primo anno dC, grazie alla promozione dei Romani e al loro rigido processo produttivo, il vetro ottenne un grande successo. La soffiatura del vetro (una tecnica portata a Roma dalla Siria) consentiva agli artigiani (spesso schiavi) di realizzare tazze e ciotole di vetro molto più velocemente di prima. Sul mercato iniziarono ad apparire occhiali economici. Ben presto la popolarità del vetro tra i romani rivaleggiò con quella della ceramica. Gli artisti iniziarono a sperimentare forme d'arte più ricche con il vetro, creando vasi con il volto di Rose Janus e bottiglie di vino decorate con scene di presepi. I costruttori iniziarono a utilizzare il vetro per le finestre, ma poiché il vetro era opaco e pesante, lo scopo non era tanto l'illuminazione quanto la sicurezza e l'isolamento. Troviamo tracce di finestre di vetro in tutta Roma e nelle città circostanti, comprese piastrelle lussuose e stabilimenti termali ben conservati a Pompei.

L'origine di un altro tipo di vetro, la lente, è difficile da rintracciare, perché le lenti apparvero qualche tempo prima del primo anno d.C. Nel mondo islamico durante il X secolo, l'ottica emerse come un importante campo di studio e matematici e scienziati fecero grandi passi avanti nella comprensione e nella regolazione della luce. Durante il Rinascimento, filosofi, scienziati e pensatori usavano lenti per vedere il mondo fisico: le stelle sopra di noi (il telescopio fu inventato nel 1608) e la terra sotto di noi (dopo che il microscopio fu realizzato nel 1625). Il vetro è stato a lungo considerato un materiale in grado di fornire luce in senso letterale, ma vale la pena ricordare che il vetro ha anche gettato le basi per gran parte della nostra illuminazione.

Nell'età dell'Illuminismo, nasce lo slide-show. Le presentazioni possono essere una forma di intrattenimento drammatico che alcuni trovano terrificante, ma altri trovano pieno di speranza, a seconda di come le persone scelgono di guardarlo.

Il vetro può ampliare i nostri orizzonti, ma non necessariamente approfondire la nostra comprensione.

Sarà una festa pazzesca e strana. Durante questo periodo, gli ospiti vedranno immagini in movimento di spiriti, demoni e altre figure terrificanti proiettate su pareti, fumo o schermi traslucidi. Questo spettacolo di luci spirituale si ottiene attraverso una combinazione di vecchie e nuove invenzioni, tra cui lampade magiche, lenti d'ingrandimento, fantasmi di pepe e altri strumenti di vetro che possono essere utilizzati per manipolare la luce e gli effetti visivi.

Il primo grande scivolo ebbe luogo in un teatro a Parigi negli anni Novanta del Settecento, dopo la Rivoluzione. Dopo aver atteso per alcuni minuti nell'oscurità totale con l'inquietante musica di sottofondo di un'armonica di vetro, il pubblico inizia a vedere varie forme apparire nel cielo, che sembrano schemi di luci e ombre che fluttuano e scivolano nell'aria. Questi "fantasmi" sono pallidi e realistici e possono parlare, gridare e piangere. Uno dei "fantasmi" è una suora sanguinante, che prima si avvicina e poi si allontana gradualmente. Le diapositive successive coinvolgono i fantasmi di personaggi pubblici recentemente scomparsi, che si dice siano stati evocati dal potere della scienza. Perché è così che vengono commercializzati questi spettacoli: è un'intersezione tra scienza e religione, fede e illuminazione. Sono spaventosi, ma sono anche esilaranti.

Chiediamo di essere ingannati e di essere illuminati. Gli esseri umani amano uno spettacolo. Di tutti gli attori del mondo materiale, penso che il vetro sia il mago supremo. Sebbene il vetro possa illuminare una stanza e una vita, può anche distorcere la realtà e mascherare la verità. Proprio come la fotografia può servire come documentazione di eventi reali oscurando allo stesso tempo i fatti più elementari, il vetro può ampliare i nostri orizzonti ma non necessariamente migliorare la nostra comprensione.

Nella vita contemporanea, la maggior parte di noi fa affidamento sul vetro più di quanto pensiamo: il vetro non è utilizzato solo nei nostri parabrezza e finestre, ma anche nei cavi ottici sotto i nostri piedi, che sono di grande importanza. "Adesso ci guardiamo attraverso uno schermo di vetro", ha detto Mauro in un'intervista. Mi ha reso profondamente consapevole della fragilità della nostra connessione. Abbiamo parlato tramite Zoom, un software di videoconferenza online remota. Mauro continua: "Senza il vetro non avremmo i tablet, i cellulari, una serie di terminali informatici. Tutto questo viene trasmesso da segnali luminosi tramite fili di vetro ultrasottili che chiamiamo fibra ottica". Senza vetro, dice, non saremmo in grado di apprezzare l'architettura moderna, la luce artificiale, la luce naturale, le automobili e, soprattutto, una tale ricchezza di informazioni.

Mauro ha sottolineato i vantaggi del vetro. Ci permette di conservare i vaccini, esaminare le cellule e fissare le stelle. Ma il vetro, come tutta la tecnologia, è sostanzialmente “neutro”, sostiene. "Quando penso alla fibra ottica, penso a tutto il bene che ha fatto per un'ampia gamma di applicazioni per le comunicazioni, ma ha anche causato molti danni", ha affermato. Le persone sono state in grado di utilizzare i social media per "diffondere bugie e odio".

Usiamo il vetro per raccontare le nostre verità personali, ma possiamo usarlo anche per creare false narrazioni. Non avrei potuto vaccinare senza bottiglie di vetro, ma non avremmo assistito alla rapida diffusione delle teorie del complotto anti-vaccino senza gli schermi di vetro nelle nostre tasche. Senza i tubi di vetro, il soffiatore di vetro tedesco Heinrich Geisler non sarebbe stato in grado di osservare i raggi catodici, Ernest Rutherford non sarebbe stato in grado di scoprire l’energia contenuta nei nuclei atomici e non avremmo reattori nucleari né bombe atomiche. Non avremmo saputo che quando la bomba atomica esplose, aveva il potere di trasformare la sabbia in vetro, formando frammenti a forma di stella che ricoprirono il luogo dell’esplosione e rimasero sconosciuti fino a decenni dopo. Forse le nostre convinzioni non saranno così incerte, così instabili.

Anche se sono d'accordo con la maggior parte di ciò che dice Mauro, non sono sicuro che il vetro sia davvero neutro, o se qualche tecnologia possa dirsi tale. Penso che definire il vetro una tecnologia neutra sia solo una generalizzazione, proprio come chiamiamo il vetro un solido. E giudicare se la tecnologia del vetro è neutrale è molto più ambiguo che determinare se il vetro è solido. La tecnologia non è inerte. Non è una pietra; È una lingua. Proprio come una lingua, dobbiamo accettare i suoi molteplici usi. Possiamo pregare; Possiamo mentire. A volte, facciamo entrambe le cose allo stesso tempo.

Ma questa è la storia dell’umanità. La creazione e la promozione del vetro è una catena di eventi, da una cosa all'altra, e a volte queste reazioni a catena finiscono in un disastro, a volte in bellezza. Quando lo guardi da un'angolazione, il vetro appare bellissimo, riflettendo un arcobaleno di luce che scorre brillantemente da eoni di tempo. Quando lo guardi da un'altra angolazione, è un inferno di fuoco.