Glass: Materialet i menneskelig form, men også materialet i menneskelig form

Glass er sannsynligvis det mest oversett materialet i historien. Det er viktig for livene våre, enda viktigere enn plast. For meg er en verden uten glass enda vanskeligere å forestille seg enn en terraforming Mars (som de fleste forskere er enige om er praktisk talt umulig). Uten dette miraklet rundt oss, ville du ikke kunne bruke en telefon med berøringsskjerm, slå på et glasslys, se fra et vindu, bruke briller eller nyte en drink fra en glassflaske på nattbordet. Du vil ikke kunne motta e-post, telefonsamtaler eller få tilgang til Internett.

I en artikkel i Atlanterhavet ble glass kalt «menneskehetens viktigste materiale». "For å koble deg og meg sammen," skriver Douglas Main, "er disse ordene kodet inn i optiske signaler som beveger seg med 300 000 kilometer i sekundet gjennom fiberoptiske kabler," på tvers av fjell, under vann, på tvers av byer og land, og på tvers av Kloden. Glasset inne i disse kablene er tynnere enn et menneskehår og "30 ganger mer gjennomsiktig enn det reneste vann." Glass lar oss se og bli sett, høre og bli hørt, lyse opp våre rom, våre liv og våre tanker.

Fra et termodynamisk synspunkt har glass en tendens til å forvandles til et fast stoff.

Men glass er et interessant materiale, delvis fordi ordet i seg selv er et generelt begrep, og refererer ikke til et stoff med et spesifikt kjemisk forhold, men til et stoff med spesifikke strukturelle egenskaper som kan lages av "endeløse formuleringer." Men når vi snakker om «glass» forstår vi det som noe veldig spesifikt: det er et materiale som er hardt og sprøtt, men med nok varme kan det bli tyktflytende og flytende. Noen ganger blir glass feilaktig tenkt på som en væske fordi det vil krype (om enn veldig sakte) selv i sin avkjølte tilstand. Glass er ikke som et fast stoff som en stein fordi dets molekyler ikke er så godt organisert som alle krystaller. Diamanter har en veldig vanlig krystallstruktur, det samme gjør is og krystallisert honning, men glass har ikke det. Selv om glass er mer solid og pålitelig enn is, på molekylært nivå, er arrangementet av glassmolekyler mye mindre ordnet.

I materialvitenskap er glass ofte tenkt på som et "amorft fast stoff." John C. Mauro sier at det verken er en væske eller et fast stoff.

Mauro, en tidligere oppfinner, er nå professor i ingeniørvitenskap og materialvitenskap ved Pennsylvania State University. Han har vært fascinert av glass siden han besøkte Corning Museum of Glass i New York i en alder av 6. Han husket å være «fascinert» av fargene og formene. I dag vet han mer om glassets funksjon enn nesten alle andre, men han er fortsatt i ærefrykt for stoffet. "Glass er en unik ting," sa han. "Det bryter formen."

Pass på: Dette tilsynelatende verdslige og inerte materialet vi kaller glass er faktisk en hemmelighet. På molekylært nivå er glass mer som en væske, men fra et termodynamisk synspunkt har glass en tendens til å forvandles til et fast stoff.

Fra et termodynamisk synspunkt, forklarte professor Mauro, har glass en tendens til å bli solid. På molekylært nivå oppfører glass seg mer som en viskøs væske enn et fast stoff, men vi tenker på det som et fast stoff fordi glassmolekyler beveger seg så sakte. "Filosofisk sett er glasset vi ser på interessant," sa Mauro. "Når vi ser på andre stoffer, lærer vi om glass." Likevel, rett under nesen vår, er det et vitenskapelig vidunder - et stoff som oppfører seg på en fascinerende og unik måte, en som trosser enkel klassifisering. Det utgjør våre linser, mikroskoper, teleskoper, skjermer og briller. Glass lar oss se verden klarere, men vi legger sjelden merke til den.

Det er denne skjulte mikroskopiske oppførselen til glass som gjør glass til et så merkelig skjønnhetskar, som strider mot alt vi ble lært som barn om materiens tilstand. Det vi vanligvis kommer i kontakt med er at materie har tre tilstander: fast, flytende og gass. Dette er ikke uvanlig i enhver fantasifull fantasi. Likevel er glass spesielt.

Glass er først og fremst et menneskeskapt stoff.

Mens noe naturlig glass eksisterer i naturen, som svart stein og talkum, brennes det store flertallet av glass av mennesker ved høye temperaturer. Så vidt vi vet, går opprinnelsen til glass tilbake til bronsealderen i Mesopotamia. For rundt 4000 år siden begynte mennesker å smelte silika (sand eller knust stein) og blande det med små mengder kalkstein og soda. I følge Plinius var oppfinnelsen av glass en lykkelig ulykke: den romerske historikeren antydet at glass ved et uhell ble anskaffet av fønikiske sjømenn i løpet av en strandpiknik, men siden det ikke var noen flammer på den tiden som var i stand til å nå temperaturer høye nok til å smelte sand, dette synet er tvilsomt. Samtidshistorikere mener at glass kan ha blitt oppdaget i prosessen med å lage keramikk eller bearbeide metaller. Disse to prosessene krever høyere brenntemperatur og lengre brenntid enn å bake brød eller stekt lammelår.

Av alle spillerne i den materielle verden er glass en magisk hånd.

De eldste kjente glassbitene ligner i bruk og bearbeiding på edelstener, ofte kalde i stedet for varme, og kuttet i stedet for smeltet. Håndverkere skjærer og polerer glass og setter det i smykker. På et tidspunkt oppdaget våre fjerne forfedre hvordan man støpte glass i former for å produsere redskaper. Før glassblåsingskunsten ble populær, kunne håndverkere lage glassfliser, små speil og mange forskjellige typer kar som kunne brukes til å lagre vin, parfymer, medisiner og andre verdifulle stoffer.

Rundt det første året av e.Kr., på grunn av promoteringen av romerne og deres strenge produksjonsprosess, oppnådde glass stor suksess. Glassblåsing (en teknikk brakt til Roma fra Syria) gjorde det mulig for håndverkere (ofte slaver) å lage glasskopper og skåler mye raskere enn før. Billige briller begynte å dukke opp på markedet. Snart konkurrerte populariteten til glass blant vanlige romere den til keramikk. Kunstnere begynte å eksperimentere med rikere former for kunst med glass, og skapte Rose Janus ansiktsvaser og vinflasker dekorert med fødselsscener. Byggherrer begynte å bruke glass til Vinduer, men fordi glasset var grumsete og tungt, var formålet ikke så mye for belysning som for sikkerhet og isolasjon. Vi finner spor av glassvinduer i hele Roma og omkringliggende byer, inkludert luksuriøse fliser og godt bevarte badehus i Pompeii.

Opprinnelsen til en annen type glass, linsen, er vanskelig å spore, fordi linser dukket opp en tid før det første året av e.Kr. I den islamske verden i løpet av det 10. århundre dukket optikk opp som et viktig fagfelt, og matematikere og vitenskapsmenn gjorde store fremskritt i å forstå og regulere lys. Under renessansen brukte filosofer, forskere og tenkere linser for å se den fysiske verden - stjernene over oss (teleskopet ble oppfunnet i 1608) og jorden under oss (etter at mikroskopet ble laget i 1625). Glass har lenge vært sett på som et materiale som er i stand til å gi lys i bokstavelig forstand, men det er verdt å huske at glass også la grunnlaget for mye av vår opplysning.

Opplysningstiden, lysbildefremvisningen ble født. Lysbildefremvisninger kan være en form for dramatisk underholdning som noen synes er skremmende, men andre synes er håpefulle – avhengig av hvordan folk velger å se det.

Glass kan utvide vår horisont, men ikke nødvendigvis utdype vår forståelse.

Det kommer til å bli en gal, rar fest. I løpet av denne tiden vil gjestene se bevegelige bilder av ånder, demoner og andre skremmende skikkelser projisert på vegger, røyk eller gjennomsiktige skjermer. Dette åndelige lysshowet oppnås gjennom en kombinasjon av gamle og nye oppfinnelser, inkludert magiske lamper, forstørrelsesglass, pepperspøkelser og andre glassverktøy som kan brukes til å manipulere lys og visuelle effekter.

Det første store raset fant sted i et teater i Paris på 1790-tallet etter revolusjonen. Etter å ha ventet noen minutter i totalt mørke med den uhyggelige bakgrunnsmusikken til en munnspill i glass, begynner publikum å se ulike former dukke opp på himmelen, som ser ut til å være lys- og skyggemønstre som svever og glir gjennom luften. Disse "spøkelsene" er bleke og naturtro, og kan snakke, rope og gråte. Et av "spøkelsene" er en blødende nonne, som først kommer nærmere og deretter gradvis beveger seg bort. Senere lysbilder involverer spøkelsene til nylig avdøde offentlige personer, som sies å ha blitt tilkalt av vitenskapens kraft. For det er slik disse showene markedsføres: det er et skjæringspunkt mellom vitenskap og religion, tro og opplysning. De er skumle, men de er også morsomme.

Vi ber om å bli lurt og å bli opplyst. Mennesker elsker et skuespill. Av alle spillerne i den materielle verden tror jeg glass er den ultimate magikeren. Selv om glass kan lyse opp et rom og et liv, kan det også forvrenge virkeligheten og maskere sannheten. Akkurat som fotografering kan tjene som en oversikt over virkelige hendelser, samtidig som det skjuler de mest grunnleggende fakta, kan glass utvide horisonten vår, men ikke nødvendigvis forbedre forståelsen vår.

I dagens liv er de fleste av oss avhengige av glass mer enn vi tror: glass brukes ikke bare i frontrutene og vinduene våre, men også i de optiske kablene under føttene våre, som er av stor betydning. "Nå ser vi på hverandre gjennom en glassskjerm," sa Mauro i et intervju. Det gjorde meg svært oppmerksom på skjørheten i forbindelsen vår. Vi snakket via Zoom, en ekstern nettbasert videokonferanseprogramvare. Mauro fortsatte: "Uten glass ville vi ikke hatt nettbrett, mobiltelefoner, en rekke informasjonsterminaler. Alt dette overføres av lyssignaler ved hjelp av ultrafine glassledninger som vi kaller fiberoptikk." Uten glass, sier han, ville vi ikke vært i stand til å sette pris på moderne arkitektur, kunstig lys, naturlig lys, biler og viktigst av alt, en slik mengde informasjon.

Mauro la vekt på fordelene med glass. Det lar oss lagre vaksiner, undersøke celler og stirre på stjernene. Men glass, som all teknologi, er «nøytralt» i kjernen, hevder han. "Når jeg tenker på fiberoptikk, tenker jeg på alt det gode det er gjort for et bredt spekter av bruksområder for kommunikasjon, men det har også gjort mye skade," sa han. Folk kunne bruke sosiale medier til å «spre løgner og hat».

Vi bruker glass for å fortelle våre personlige sannheter, men vi kan også bruke det til å lage falske fortellinger. Jeg hadde ikke vært i stand til å vaksinere uten glassflasker, men vi ville ikke ha sett den raske spredningen av antivaksinekonspirasjonsteorier uten glassskjermer i lommene. Uten glassrør ville den tyske glassblåseren Heinrich Geisler ikke vært i stand til å observere katodestråler, Ernest Rutherford ville ikke ha vært i stand til å oppdage energien som finnes i atomkjerner, og vi ville ikke ha atomreaktorer eller atombomber. Vi ville ikke ha visst at da atombomben eksploderte, hadde den kraften til å gjøre sand om til glass, og danne stjerneformede skår som forsøplet eksplosjonsstedet og forble uoppdaget før tiår senere. Kanskje vil ikke troen vår være så usikker, så ustabil.

Selv om jeg er enig i det meste av det Mauro sier, er jeg ikke sikker på om glass egentlig er nøytralt, eller om noen teknologi kan sies å være det. Jeg tror å kalle glass en nøytral teknologi er bare en generalisering, akkurat som vi kaller glass et solid. Og å bedømme om glassteknologien er nøytral er langt mer tvetydig enn å avgjøre om glasset er solid. Teknologi er ikke inert. Det er ikke en stein; Det er et språk. Akkurat som et språk, må vi akseptere dets mange bruksområder. Vi kan be; Vi kan lyve. Noen ganger gjør vi begge deler samtidig.

Men dette er menneskehetens historie. Skapelsen og promoteringen av glass er en kjede av hendelser, fra en ting til en annen, og noen ganger ender disse kjedereaksjonene i katastrofe, noen ganger i skjønnhet. Når du ser på det fra en vinkel, ser glasset vakkert ut, og reflekterer en regnbue av lys som har strømmet sterkt i evigheter av tid. Når du ser på det fra en annen vinkel, er det et helvete.