Kaca: Bahan bentuk manusia, tetapi juga bahan bentuk manusia

Kaca mungkin bahan yang paling diabaikan dalam sejarah. Ia penting untuk kehidupan kita, malah lebih penting daripada plastik. Bagi saya, dunia tanpa kaca adalah lebih sukar untuk dibayangkan daripada Marikh yang membentuk terraform (yang kebanyakan saintis bersetuju adalah mustahil). Tanpa keajaiban ini di sekeliling kita, anda tidak akan dapat menggunakan telefon skrin sentuh, menghidupkan lampu kaca, melihat dari tingkap, memakai cermin mata atau menikmati minuman dari botol kaca di atas meja sisi katil anda. Anda tidak akan dapat menerima e-mel, panggilan telefon atau mengakses Internet.

Dalam artikel di Atlantik, kaca dipanggil "bahan terpenting manusia." "Untuk menghubungkan anda dan saya," tulis Douglas Main, "kata-kata ini dikodkan ke dalam isyarat optik yang bergerak pada 300, 000 kilometer sesaat melalui kabel gentian optik," merentasi gunung, bawah air, merentasi bandar dan negara, dan merentasi dunia. Kaca di dalam kabel ini lebih nipis daripada rambut manusia dan "30 kali lebih telus daripada air paling tulen." Kaca membolehkan kita melihat dan dilihat, mendengar dan didengari, menerangi bilik, kehidupan dan pemikiran kita.

Dari sudut pandangan termodinamik, kaca mempunyai kecenderungan untuk berubah menjadi pepejal.

Tetapi kaca adalah bahan yang menarik, sebahagiannya kerana perkataan itu sendiri adalah istilah umum, bukan merujuk kepada bahan dengan nisbah kimia tertentu, tetapi kepada bahan dengan ciri-ciri struktur tertentu yang boleh dibuat daripada "formulasi yang tidak berkesudahan." Walau bagaimanapun, apabila kita bercakap tentang "kaca," kita memahaminya sebagai sesuatu yang sangat spesifik: ia adalah bahan yang keras dan rapuh, tetapi dengan haba yang mencukupi ia boleh menjadi likat dan cecair. Kadangkala kaca disalah anggap sebagai cecair kerana ia akan merayap (walaupun sangat perlahan) walaupun dalam keadaan sejuk. Kaca tidak seperti pepejal seperti batu kerana molekulnya tidak teratur seperti mana-mana kristal. Berlian mempunyai struktur kristal yang sangat teratur, seperti juga ais dan madu terhablur, tetapi kaca tidak. Walaupun kaca lebih pepejal dan boleh dipercayai daripada ais, pada tahap molekul, susunan molekul kaca adalah kurang teratur.

Dalam sains bahan, kaca sering dianggap sebagai "pepejal amorf." John C. Mauro berkata ia bukan cecair mahupun pepejal.

Mauro, bekas pencipta, kini seorang profesor kejuruteraan dan sains bahan di Pennsylvania State University. Dia terpesona dengan kaca sejak dia melawat Muzium Kaca Corning di New York pada usia 6 tahun. Dia teringat "terpesona" dengan warna dan bentuk. Hari ini, dia tahu lebih banyak tentang fungsi kaca daripada hampir semua orang, tetapi dia tetap kagum dengan bahan itu. "Kaca adalah perkara yang unik, " katanya. "Ia memecahkan acuan."

Berhati-hati: Bahan yang kelihatan biasa dan lengai yang kami panggil kaca ini sebenarnya adalah rahsia. Pada peringkat molekul, kaca lebih seperti cecair, tetapi dari sudut termodinamik, kaca mempunyai kecenderungan untuk berubah menjadi pepejal.

Dari sudut termodinamik, Profesor Mauro menjelaskan, kaca mempunyai kecenderungan untuk menjadi pepejal. Pada peringkat molekul, kaca berkelakuan lebih seperti cecair likat daripada pepejal, tetapi kita menganggapnya sebagai pepejal kerana molekul kaca bergerak dengan begitu perlahan. "Secara falsafah, kaca yang kita lihat adalah menarik, " kata Mauro. "Apabila kita melihat bahan lain, kita belajar tentang kaca." Namun, betul-betul di bawah hidung kita, terdapat keajaiban saintifik - bahan yang berkelakuan dengan cara yang menarik dan unik, yang menentang pengelasan mudah. Ia membentuk kanta, mikroskop, teleskop, skrin dan cermin mata kami. Kaca membolehkan kita melihat dunia dengan lebih jelas, namun kita jarang benar-benar memberi perhatian kepadanya.

Tingkah laku mikroskopik kaca yang tersembunyi inilah yang menjadikan kaca sebagai wadah kecantikan yang ingin tahu, yang bertentangan dengan semua yang kita diajar semasa kanak-kanak tentang keadaan jirim. Perkara yang biasa kita temui ialah jirim mempunyai tiga keadaan: pepejal, cecair dan gas. Ini bukan sesuatu yang luar biasa dalam mana-mana khayalan khayalan. Namun, kaca adalah istimewa.

Kaca adalah terutamanya bahan buatan manusia.

Walaupun beberapa kaca semula jadi wujud dalam alam semula jadi, seperti batu hitam dan talkum, sebahagian besar kaca dipecat oleh manusia pada suhu tinggi. Setakat yang kita tahu, asal usul kaca bermula sejak zaman Gangsa Mesopotamia. Kira-kira 4,000 tahun dahulu, manusia mula mencairkan silika (pasir atau batu hancur) dan mencampurkannya dengan sejumlah kecil batu kapur dan abu soda. Menurut Pliny, penciptaan kaca adalah satu kemalangan yang menggembirakan: ahli sejarah Rom mencadangkan bahawa kaca secara tidak sengaja diperoleh oleh kelasi Phoenicia semasa berkelah di pantai, tetapi kerana tiada api pada masa itu yang mampu mencapai suhu yang cukup tinggi untuk cair. pasir, pandangan ini boleh dipersoalkan. Ahli sejarah kontemporari percaya bahawa kaca mungkin telah ditemui dalam proses membuat seramik atau logam kerja. Kedua-dua proses ini memerlukan suhu pembakaran yang lebih tinggi dan masa pembakaran yang lebih lama daripada membakar roti atau kaki kambing panggang.

Daripada semua pemain di dunia material, kaca adalah tangan ajaib.

Kepingan kaca tertua yang diketahui adalah serupa dalam penggunaan dan pemprosesan kepada batu permata, selalunya sejuk berbanding panas, dan dipotong dan bukannya cair. Artisan memotong dan menggilap kaca dan meletakkannya dalam barang kemas. Pada satu ketika, nenek moyang kita yang jauh menemui cara menuang kaca dalam acuan untuk menghasilkan perkakas. Sebelum seni meniup kaca dipopularkan, tukang dapat membuat jubin kaca, cermin kecil, dan pelbagai jenis bekas yang boleh digunakan untuk menyimpan wain, minyak wangi, ubat-ubatan dan bahan berharga lain.

Sekitar tahun pertama AD, kerana promosi orang Rom dan proses pengeluaran mereka yang ketat, kaca mencapai kejayaan besar. Tiupan kaca (teknik yang dibawa ke Rom dari Syria) membolehkan tukang (selalunya hamba) membuat cawan dan mangkuk kaca dengan lebih cepat daripada sebelumnya. Cermin mata murah mula muncul di pasaran. Tidak lama kemudian, populariti kaca di kalangan orang Rom biasa menyaingi seramik. Artis mula bereksperimen dengan bentuk seni yang lebih kaya dengan kaca, mencipta pasu muka Rose Janus dan botol wain yang dihiasi dengan adegan kelahiran. Pembina mula menggunakan kaca untuk Windows, tetapi kerana kaca itu keruh dan berat, tujuannya bukan untuk pencahayaan tetapi untuk keselamatan dan penebat. Kami menjumpai kesan tingkap kaca di seluruh Rom dan bandar sekitar, termasuk jubin mewah dan rumah mandian yang dipelihara dengan baik di Pompeii.

Asal-usul jenis kaca lain, kanta, sukar untuk dikesan, kerana kanta muncul beberapa ketika sebelum tahun pertama Masihi. Dalam dunia Islam pada abad ke-10, optik muncul sebagai bidang kajian yang penting, dan ahli matematik dan saintis membuat kemajuan besar dalam memahami dan mengawal cahaya. Semasa Renaissance, ahli falsafah, saintis, dan pemikir menggunakan kanta untuk melihat dunia fizikal - bintang di atas kita (teleskop dicipta pada 1608) dan bumi di bawah kita (selepas mikroskop dibuat pada 1625). Kaca telah lama dilihat sebagai bahan yang mampu memberikan cahaya dalam erti kata literal, tetapi perlu diingat bahawa kaca juga meletakkan asas bagi kebanyakan pencerahan kita.

Zaman Pencerahan, persembahan slaid dilahirkan. Tayangan slaid boleh menjadi satu bentuk hiburan dramatik yang sesetengah orang menganggap menakutkan, tetapi yang lain berasa penuh harapan - bergantung pada cara orang memilih untuk menontonnya.

Kaca boleh meluaskan ufuk kita, tetapi tidak semestinya memperdalam pemahaman kita.

Ia akan menjadi pesta yang gila dan pelik. Pada masa ini, tetamu akan melihat imej bergerak roh, syaitan dan figura menakutkan lain ditayangkan ke dinding, asap atau skrin lut sinar. Pertunjukan cahaya rohani ini dicapai melalui gabungan ciptaan lama dan baharu, termasuk lampu ajaib, cermin mata pembesar, hantu lada dan alatan kaca lain yang boleh digunakan untuk memanipulasi kesan cahaya dan visual.

Gelongsor besar pertama berlaku di sebuah teater di Paris pada tahun 1790-an selepas Revolusi. Selepas menunggu beberapa minit dalam kegelapan penuh dengan muzik latar belakang harmonika kaca yang menakutkan, penonton mula melihat pelbagai bentuk muncul di langit, yang kelihatan seperti corak cahaya dan bayang-bayang terapung dan meluncur di udara. "Hantu" ini pucat dan seperti hidup, dan boleh bercakap, menjerit, dan menangis. Salah seorang "hantu" adalah seorang biarawati yang berdarah, mula-mula mendekat dan kemudian beransur-ansur menjauh. Slaid kemudiannya melibatkan hantu tokoh awam yang baru meninggal dunia, yang dikatakan telah dipanggil oleh kuasa sains. Kerana itulah cara pertunjukan ini dipasarkan: ia adalah persimpangan antara sains dan agama, iman dan pencerahan. Mereka menakutkan, tetapi mereka juga kelakar.

Kami memohon untuk diperbodohkan dan disedarkan. Manusia sukakan tontonan. Daripada semua pemain di dunia material, saya fikir kaca adalah ahli silap mata yang muktamad. Walaupun kaca boleh mencerahkan bilik dan kehidupan, ia juga boleh memesongkan realiti dan menutupi kebenaran. Sama seperti fotografi boleh berfungsi sebagai rekod peristiwa sebenar sambil mengaburkan fakta paling asas, kaca boleh meluaskan ufuk kita tetapi tidak semestinya meningkatkan pemahaman kita.

Dalam kehidupan kontemporari, kebanyakan kita bergantung pada kaca lebih daripada yang kita fikirkan: kaca bukan sahaja digunakan dalam cermin depan dan Windows, tetapi juga dalam kabel optik di bawah kaki kita, yang sangat penting. "Sekarang kami melihat satu sama lain melalui skrin kaca," kata Mauro dalam satu temu bual. Ia membuatkan saya sedar tentang kerapuhan hubungan kami. Kami bercakap melalui Zoom, perisian persidangan video dalam talian jauh. Mauro meneruskan: "Tanpa kaca, kami tidak akan mempunyai tablet, telefon bimbit, pelbagai terminal maklumat. Semua ini dihantar melalui isyarat cahaya menggunakan wayar kaca ultra-halus yang kami panggil gentian optik." Tanpa kaca, katanya, kita tidak akan dapat menghargai seni bina moden, cahaya buatan, cahaya semula jadi, kereta, dan yang paling penting, pelbagai maklumat.

Mauro menekankan kebaikan kaca. Ia membolehkan kita menyimpan vaksin, memeriksa sel dan merenung bintang. Tetapi kaca, seperti semua teknologi, adalah "neutral" pada terasnya, dia berpendapat. "Apabila saya memikirkan gentian optik, saya memikirkan semua kebaikan yang dilakukan untuk pelbagai aplikasi untuk komunikasi, tetapi ia juga mendatangkan banyak kemudaratan," katanya. Orang ramai boleh menggunakan media sosial untuk "menyebarkan pembohongan dan kebencian".

Kami menggunakan kaca untuk memberitahu kebenaran peribadi kami, tetapi kami juga boleh menggunakannya untuk mencipta naratif palsu. Saya tidak akan dapat memberi vaksin tanpa botol kaca, tetapi kami tidak akan melihat penyebaran pesat teori konspirasi anti-vaksin tanpa skrin kaca di dalam poket kami. Tanpa tiub kaca, peniup kaca Jerman Heinrich Geisler tidak akan dapat memerhati sinar katod, Ernest Rutherford tidak akan dapat menemui tenaga yang terkandung dalam nukleus atom, dan kita tidak akan mempunyai reaktor nuklear atau bom atom. Kita tidak akan tahu bahawa apabila bom atom meletup, ia mempunyai kuasa untuk menukar pasir menjadi kaca, membentuk serpihan berbentuk bintang yang bersepah di tapak letupan dan kekal tidak ditemui sehingga beberapa dekad kemudian. Mungkin kepercayaan kita tidak akan begitu tidak pasti, begitu tidak stabil.

Walaupun saya bersetuju dengan kebanyakan perkara yang dikatakan Mauro, saya tidak pasti sama ada kaca benar-benar neutral, atau jika mana-mana teknologi boleh dikatakan. Saya fikir untuk memanggil kaca sebagai teknologi neutral hanyalah generalisasi, sama seperti kita memanggil kaca pepejal. Dan menilai sama ada teknologi kaca adalah neutral adalah jauh lebih samar-samar daripada menentukan sama ada kaca itu pepejal. Teknologi tidak lengai. Ia bukan batu; Ia adalah bahasa. Sama seperti bahasa, kita mesti menerima pelbagai kegunaannya. Kita boleh berdoa; Kita boleh berbohong. Kadang-kadang, kami melakukan kedua-duanya pada masa yang sama.

Tetapi ini adalah sejarah umat manusia. Penciptaan dan promosi kaca adalah rangkaian peristiwa, dari satu perkara ke perkara lain, dan kadangkala tindak balas berantai ini berakhir dengan bencana, kadangkala dalam keindahan. Apabila anda melihatnya dari Sudut, kaca itu kelihatan cantik, memantulkan pelangi cahaya yang telah mengalir dengan terang selama berabad-abad lamanya. Apabila anda melihatnya dari Sudut lain, ia adalah api neraka.