Glas: Het materiaal van de menselijke vorm, maar ook het materiaal van de menselijke vorm

Glas is waarschijnlijk het meest over het hoofd geziene materiaal in de geschiedenis. Het is essentieel voor ons leven, belangrijker nog dan plastic. Voor mij is een wereld zonder glas nog moeilijker voor te stellen dan een terravormende Mars (waarvan de meeste wetenschappers het erover eens zijn dat dit praktisch onmogelijk is). Zonder dit wonder overal om ons heen zou je geen telefoon met touchscreen kunnen gebruiken, een glazen lamp aandoen, vanuit een raam kijken, een bril dragen of genieten van een drankje uit een glazen fles op je nachtkastje. U kunt geen e-mail of telefoongesprekken meer ontvangen en geen toegang krijgen tot internet.

In een artikel in de Atlantic werd glas ‘het belangrijkste materiaal van de mensheid’ genoemd. ‘Om jou en mij met elkaar te verbinden’, schrijft Douglas Main, ‘worden deze woorden gecodeerd in optische signalen die zich met een snelheid van 300.000 kilometer per seconde door glasvezelkabels verplaatsen’, over bergen, onder water, door steden en landen, en door de hele wereld. de wereldbol. Het glas in deze kabels is dunner dan een mensenhaar en "30 keer transparanter dan het zuiverste water." Glas stelt ons in staat om te zien en gezien te worden, om te horen en gehoord te worden, om onze kamers, ons leven en onze gedachten te verlichten.

Vanuit thermodynamisch oogpunt heeft glas de neiging om in een vaste stof te veranderen.

Maar glas is een interessant materiaal, deels omdat het woord zelf een algemene term is, die niet verwijst naar een stof met een specifieke chemische verhouding, maar naar een stof met specifieke structurele kenmerken die gemaakt kunnen worden uit ‘eindeloze formuleringen’. Als we het echter over ‘glas’ hebben, begrijpen we het als iets heel specifieks: het is een materiaal dat hard en bros is, maar bij voldoende hitte stroperig en vloeibaar kan worden. Soms wordt glas ten onrechte gezien als een vloeistof, omdat het zelfs in afgekoelde toestand (zij het heel langzaam) zal kruipen. Glas is niet zo’n vaste stof als een steen, omdat de moleculen ervan niet zo goed georganiseerd zijn als welk kristal dan ook. Diamanten hebben een zeer regelmatige kristalstructuur, net als ijs en gekristalliseerde honing, maar glas niet. Hoewel glas steviger en betrouwbaarder is dan ijs, is de rangschikking van glasmoleculen op moleculair niveau veel minder geordend.

In de materiaalkunde wordt glas vaak gezien als een ‘amorfe vaste stof’. John C. Mauro zegt dat het noch een vloeistof, noch een vaste stof is.

Mauro, een voormalige uitvinder, is nu hoogleraar techniek en materiaalkunde aan de Pennsylvania State University. Hij is gefascineerd door glas sinds hij op zesjarige leeftijd het Corning Museum of Glass in New York bezocht. Hij herinnerde zich dat hij 'gefascineerd' was door de kleuren en vormen. Tegenwoordig weet hij meer over de functie van glas dan bijna wie dan ook, maar hij blijft onder de indruk van de stof. "Glas is iets unieks", zei hij. "Het breekt de mal."

Pas op: dit ogenschijnlijk alledaagse en inerte materiaal dat we glas noemen, is eigenlijk een geheim. Op moleculair niveau lijkt glas meer op een vloeistof, maar vanuit thermodynamisch oogpunt heeft glas de neiging om in een vaste stof te veranderen.

Vanuit thermodynamisch oogpunt, legde professor Mauro uit, heeft glas de neiging om vast te worden. Op moleculair niveau gedraagt ​​glas zich meer als een stroperige vloeistof dan als een vaste stof, maar we beschouwen het als een vaste stof omdat glasmoleculen zo langzaam bewegen. "Filosofisch gezien is het glas waar we naar kijken interessant", zei Mauro. "Als we naar andere stoffen kijken, leren we over glas." Toch bevindt zich vlak onder onze neus een wetenschappelijk wonder: een stof die zich op een fascinerende en unieke manier gedraagt, een stof die niet gemakkelijk te classificeren is. Het vormt onze lenzen, microscopen, telescopen, schermen en brillen. Glas stelt ons in staat de wereld duidelijker te zien, maar toch besteden we er zelden echt aandacht aan.

Het is dit verborgen microscopische gedrag van glas dat glas zo’n merkwaardig vat van schoonheid maakt, dat in strijd is met alles wat ons als kinderen is geleerd over de toestand van de materie. Waar we meestal mee in contact komen, is dat materie drie toestanden heeft: vast, vloeibaar en gas. Dit is in geen enkele fantasierijke verbeelding ongebruikelijk. Toch is glas bijzonder.

Glas is in de eerste plaats een door de mens gemaakt materiaal.

Hoewel er in de natuur natuurlijk glas voorkomt, zoals zwarte steen en talk, wordt het overgrote deel van het glas door mensen bij hoge temperaturen gebakken. Voor zover wij weten gaat de oorsprong van glas terug tot de bronstijd van Mesopotamië. Ongeveer 4000 jaar geleden begonnen mensen silica (zand of steenslag) te smelten en te mengen met kleine hoeveelheden kalksteen en natriumcarbonaat. Volgens Plinius was de uitvinding van glas een gelukkig toeval: de Romeinse historicus suggereerde dat Fenicische zeelieden per ongeluk glas hadden verworven tijdens een strandpicknick, maar aangezien er op dat moment geen vlammen waren die temperaturen konden bereiken die hoog genoeg waren om te smelten zand is deze opvatting twijfelachtig. Hedendaagse historici geloven dat glas ontdekt kan zijn tijdens het maken van keramiek of het bewerken van metalen. Deze twee processen vereisen hogere baktemperaturen en langere baktijden dan het bakken van brood of geroosterde lamsbout.

Van alle spelers in de materiële wereld is glas een magische hand.

De oudst bekende stukken glas zijn qua gebruik en verwerking vergelijkbaar met edelstenen, vaak koud in plaats van heet, en gesneden in plaats van gesmolten. Ambachtslieden snijden en polijsten glas en plaatsen het in sieraden. Op een gegeven moment ontdekten onze verre voorouders hoe ze glas in mallen konden gieten om gebruiksvoorwerpen te maken. Voordat de kunst van het glasblazen populair werd, konden ambachtslieden glastegels, kleine spiegels en veel verschillende soorten vaten maken die gebruikt konden worden om wijn, parfums, medicijnen en andere waardevolle stoffen op te slaan.

Rond het eerste jaar na Christus kende glas, dankzij de promotie van de Romeinen en hun strenge productieproces, grote successen. Door glasblazen (een techniek die vanuit Syrië naar Rome werd gebracht) konden ambachtslieden (vaak slaven) veel sneller dan voorheen glazen kopjes en schalen maken. Goedkope brillen begonnen op de markt te verschijnen. Al snel wedijverde de populariteit van glas onder de gewone Romeinen met die van keramiek. Kunstenaars begonnen te experimenteren met rijkere vormen van kunst met glas, en creëerden Rose Janus-gezichtsvazen ​​en wijnflessen versierd met kerststallen. Bouwers begonnen glas voor ramen te gebruiken, maar omdat het glas troebel en zwaar was, was het niet zozeer bedoeld voor verlichting als wel voor veiligheid en isolatie. Overal in Rome en omliggende steden vinden we sporen van glazen ramen, waaronder luxe tegels en goed bewaarde badhuizen in Pompeii.

De oorsprong van een ander type glas, de lens, is moeilijk te achterhalen, omdat lenzen enige tijd vóór het eerste jaar na Christus verschenen. In de islamitische wereld ontstond in de 10e eeuw optica als een belangrijk studiegebied, en wiskundigen en wetenschappers boekten grote vooruitgang in het begrijpen en reguleren van licht. Tijdens de Renaissance gebruikten filosofen, wetenschappers en denkers lenzen om de fysieke wereld te zien: de sterren boven ons (de telescoop werd uitgevonden in 1608) en de aarde onder ons (nadat de microscoop in 1625 werd gemaakt). Glas wordt al lang gezien als een materiaal dat in letterlijke zin licht kan geven, maar het is de moeite waard om te bedenken dat glas ook de basis heeft gelegd voor een groot deel van onze verlichting.

Het tijdperk van de Verlichting, de diavoorstelling was geboren. Diavoorstellingen kunnen een vorm van dramatisch entertainment zijn die sommigen angstaanjagend vinden, maar anderen hoopgevend vinden - afhankelijk van hoe mensen ernaar kijken.

Glas kan onze horizon verbreden, maar niet noodzakelijkerwijs ons begrip verdiepen.

Het wordt een gek, raar feest. Gedurende deze tijd zien gasten bewegende beelden van geesten, demonen en andere angstaanjagende figuren geprojecteerd op muren, rook of doorschijnende schermen. Deze spirituele lichtshow wordt bereikt door een combinatie van oude en nieuwe uitvindingen, waaronder magische lampen, vergrootglazen, pepergeesten en andere glazen gereedschappen die kunnen worden gebruikt om licht en visuele effecten te manipuleren.

De eerste grote glijbaan vond plaats in een theater in Parijs in de jaren 1790, na de revolutie. Na een paar minuten in totale duisternis te hebben gewacht met de angstaanjagende achtergrondmuziek van een glazen mondharmonica, begint het publiek verschillende vormen in de lucht te zien verschijnen, die lijken op licht- en schaduwpatronen die door de lucht zweven en glijden. Deze ‘geesten’ zijn bleek en levensecht en kunnen praten, schreeuwen en huilen. Een van de "geesten" is een bloedende non, die eerst dichterbij komt en dan geleidelijk weggaat. Op latere dia's zijn de geesten van onlangs overleden publieke figuren te zien, van wie wordt gezegd dat ze zijn opgeroepen door de kracht van de wetenschap. Want zo worden deze shows op de markt gebracht: het is een kruispunt tussen wetenschap en religie, geloof en verlichting. Ze zijn eng, maar ook hilarisch.

Wij smeken om voor de gek gehouden te worden en om verlicht te worden. Mensen houden van spektakel. Van alle spelers in de materiële wereld denk ik dat glas de ultieme tovenaar is. Hoewel glas een kamer en een leven kan opfleuren, kan het ook de werkelijkheid vervormen en de waarheid maskeren. Net zoals fotografie kan dienen als registratie van echte gebeurtenissen en tegelijkertijd de meest fundamentele feiten kan verduisteren, kan glas onze horizon verbreden, maar niet noodzakelijkerwijs ons begrip verbeteren.

In het hedendaagse leven vertrouwen de meesten van ons meer op glas dan we denken: glas wordt niet alleen gebruikt in onze voorruiten en ramen, maar ook in de optische kabels onder onze voeten, die van groot belang zijn. "Nu kijken we naar elkaar door een glazen scherm", zei Mauro in een interview. Het maakte mij scherp bewust van de kwetsbaarheid van onze verbinding. We spraken via Zoom, een software voor online videoconferenties op afstand. Mauro vervolgde: "Zonder glas zouden we geen tablets, mobiele telefoons en een reeks informatieterminals hebben. Dit alles wordt verzonden door lichtsignalen met behulp van ultrafijne glasdraden die we glasvezel noemen." Zonder glas, zegt hij, zouden we moderne architectuur, kunstlicht, natuurlijk licht, auto's en, belangrijker nog, zo'n schat aan informatie niet kunnen waarderen.

Mauro benadrukte de voordelen van glas. Het stelt ons in staat vaccins op te slaan, cellen te onderzoeken en naar de sterren te staren. Maar glas is, net als alle andere technologie, in de kern ‘neutraal’, betoogt hij. "Als ik aan glasvezel denk, denk ik aan al het goede dat het heeft gedaan voor een breed scala aan communicatietoepassingen, maar het heeft ook veel schade aangericht", zei hij. Mensen konden sociale media gebruiken om “leugens en haat te verspreiden”.

We gebruiken glas om onze persoonlijke waarheden te vertellen, maar we kunnen het ook gebruiken om valse verhalen te creëren. Zonder glazen flessen zou ik niet hebben kunnen vaccineren, maar zonder glazen schermen in onze zakken zouden we de snelle verspreiding van complottheorieën tegen vaccins niet hebben gezien. Zonder glazen buizen zou de Duitse glasblazer Heinrich Geisler geen kathodestralen hebben kunnen waarnemen, zou Ernest Rutherford de energie die in atoomkernen zit niet hebben kunnen ontdekken, en zouden we geen kernreactoren of atoombommen hebben. We zouden niet hebben geweten dat toen de atoombom ontplofte, deze de kracht had om zand in glas te veranderen, waardoor stervormige scherven ontstonden die de ontploffingslocatie bezaaiden en pas tientallen jaren later onontdekt bleven. Misschien zullen onze overtuigingen niet zo onzeker en onstabiel zijn.

Hoewel ik het met het meeste van wat Mauro zegt eens ben, weet ik niet zeker of glas echt neutraal is, of dat dat van enige technologie kan worden gezegd. Ik denk dat het een generalisatie is om glas een neutrale technologie te noemen, net zoals we glas een vaste stof noemen. En beoordelen of de glastechnologie neutraal is, is veel dubbelzinniger dan bepalen of het glas massief is. Technologie is niet inert. Het is geen steen; Het is een taal. Net als bij een taal moeten we de vele toepassingen ervan accepteren. Wij kunnen bidden; Wij kunnen liegen. Soms doen we beide tegelijk.

Maar dit is de geschiedenis van de mensheid. De creatie en promotie van glas is een aaneenschakeling van gebeurtenissen, van het een naar het ander, en soms eindigen deze kettingreacties in een ramp, soms in schoonheid. Als je er vanuit een hoek naar kijkt, ziet het glas er prachtig uit en reflecteert het een regenboog van licht dat al eeuwenlang helder stroomt. Als je het vanuit een andere hoek bekijkt, is het hellevuur.