Szkło: Materiał o ludzkim kształcie, ale także materiał o ludzkim kształcie

Szkło to prawdopodobnie najbardziej pomijany materiał w historii. Jest niezbędny do naszego życia, ważniejszy nawet niż plastik. Dla mnie świat bez szkła jest jeszcze trudniejszy do wyobrażenia niż terraformowanie Marsa (co według większości naukowców jest praktycznie niemożliwe). Bez tego cudu, który nas otacza, nie moglibyście korzystać z telefonu z ekranem dotykowym, włączać szklanego światła, patrzeć przez okno, nosić okularów czy napić się napoju ze szklanej butelki stojącej na nocnym stoliku. Nie będziesz mieć możliwości odbierania e-maili, połączeń telefonicznych ani dostępu do Internetu.

W artykule w „Atlantyku” szkło nazwano „najważniejszym materiałem ludzkości”. „Aby połączyć mnie i ciebie” – pisze Douglas Main – „słowa te są kodowane w sygnałach optycznych przesyłanych światłowodami z prędkością 300 000 kilometrów na sekundę” przez góry, pod wodą, przez miasta i kraje oraz przez Globus. Szkło wewnątrz tych kabli jest cieńsze niż ludzki włos i „30 razy bardziej przejrzyste niż najczystsza woda”. Szkło pozwala nam widzieć i być widzianym, słyszeć i być słyszanym, oświetlać nasze pokoje, nasze życie i nasze myśli.

Z termodynamicznego punktu widzenia szkło ma tendencję do przekształcania się w ciało stałe.

Ale szkło jest interesującym materiałem, po części dlatego, że samo słowo jest terminem ogólnym i odnosi się nie do substancji o określonym stosunku chemicznym, ale do substancji o specyficznych właściwościach strukturalnych, którą można wytworzyć z „nieskończonych receptur”. Kiedy jednak mówimy o „szkle”, rozumiemy je jako coś bardzo specyficznego: jest to materiał twardy i kruchy, ale pod wpływem wystarczającej ilości ciepła może stać się lepki i płynny. Czasami szkło jest błędnie uważane za ciecz, ponieważ pełza (aczkolwiek bardzo powoli) nawet w stanie schłodzonym. Szkło nie przypomina ciała stałego jak skała, ponieważ jego cząsteczki nie są tak dobrze zorganizowane jak jakikolwiek kryształ. Diamenty mają bardzo regularną strukturę krystaliczną, podobnie jak lód i skrystalizowany miód, ale szkło nie. Chociaż szkło jest solidniejsze i bardziej niezawodne niż lód, na poziomie molekularnym układ cząsteczek szkła jest znacznie mniej uporządkowany.

W materiałoznawstwie szkło jest często uważane za „amorficzną substancję stałą”. John C. Mauro twierdzi, że nie jest to ani ciecz, ani ciało stałe.

Mauro, były wynalazca, jest obecnie profesorem inżynierii i nauk o materiałach na Uniwersytecie Stanowym Pensylwanii. Fascynuje go szkło, odkąd w wieku 6 lat odwiedził Corning Museum of Glass w Nowym Jorku. Pamięta, że ​​był „zafascynowany” kolorami i kształtami. Dziś wie więcej o funkcji szkła niż prawie ktokolwiek inny, ale pozostaje pod wielkim wrażeniem tej substancji. „Szkło to rzecz wyjątkowa” – powiedział. „To rozbija formę”.

Uwaga: ten pozornie przyziemny i obojętny materiał, który nazywamy szkłem, w rzeczywistości jest tajemnicą. Na poziomie molekularnym szkło bardziej przypomina ciecz, ale z termodynamicznego punktu widzenia szkło ma tendencję do przekształcania się w ciało stałe.

Z termodynamicznego punktu widzenia, wyjaśnił profesor Mauro, szkło ma tendencję do twardnienia. Na poziomie molekularnym szkło zachowuje się bardziej jak lepki płyn niż ciało stałe, ale myślimy o nim jak o ciele stałym, ponieważ cząsteczki szkła poruszają się bardzo wolno. „Z filozoficznego punktu widzenia szkło, na które patrzymy, jest interesujące” – powiedział Mauro. „Kiedy patrzymy na inne substancje, dowiadujemy się o szkle”. Jednak tuż pod naszymi nosami kryje się cud nauki – substancja zachowująca się w sposób fascynujący i niepowtarzalny, wymykający się łatwej klasyfikacji. Tworzy się z niego nasze soczewki, mikroskopy, teleskopy, ekrany i okulary. Szkło pozwala nam widzieć świat wyraźniej, choć rzadko zwracamy na niego uwagę.

To właśnie to ukryte mikroskopijne zachowanie szkła sprawia, że ​​szkło jest tak osobliwym naczyniem piękna, co jest sprzeczne ze wszystkim, czego uczono nas jako dzieci na temat stanu materii. Zwykle mamy do czynienia z faktem, że materia ma trzy stany skupienia: stały, ciekły i gazowy. Nie jest to niczym niezwykłym w żadnej fantazyjnej wyobraźni. Mimo to szkło jest wyjątkowe.

Szkło to przede wszystkim substancja wytworzona przez człowieka.

Chociaż w przyrodzie istnieją pewne rodzaje szkła naturalnego, takie jak czarny kamień i talk, zdecydowana większość szkła jest wypalana przez ludzi w wysokich temperaturach. O ile nam wiadomo, początki szkła sięgają epoki brązu w Mezopotamii. Około 4000 lat temu ludzie zaczęli topić krzemionkę (piasek lub tłuczeń kamienny) i mieszać ją z niewielkimi ilościami wapienia i sody kalcynowanej. Według Pliniusza wynalezienie szkła było szczęśliwym przypadkiem: rzymski historyk zasugerował, że feniccy żeglarze przypadkowo zdobyli szkło podczas pikniku na plaży, ale ponieważ nie było wówczas płomieni zdolnych osiągnąć temperaturę na tyle wysoką, aby się stopiła piasku, pogląd ten budzi wątpliwości. Współcześni historycy uważają, że szkło mogło zostać odkryte w procesie wytwarzania ceramiki lub obróbki metali. Te dwa procesy wymagają wyższych temperatur wypalania i dłuższego czasu wypalania niż pieczenie chleba lub pieczonego udźca jagnięcego.

Ze wszystkich graczy w świecie materialnym, szkło jest magiczną ręką.

Najstarsze znane kawałki szkła są podobne w użyciu i obróbce do kamieni szlachetnych, często są raczej zimne niż gorące i cięte, a nie topione. Rzemieślnicy wycinają i polerują szkło oraz osadzają je w biżuterii. W pewnym momencie nasi odlegli przodkowie odkryli, jak odlewać szkło w formach, aby produkować naczynia. Zanim spopularyzowano sztukę dmuchania szkła, rzemieślnicy potrafili wytwarzać szklane płytki, małe lusterka i wiele różnych rodzajów naczyń, w których można było przechowywać wino, perfumy, lekarstwa i inne cenne substancje.

Około pierwszego roku naszej ery, dzięki promocji Rzymian i ich rygorystycznemu procesowi produkcyjnemu, szkło odniosło ogromny sukces. Dmuchanie szkła (technika przywieziona do Rzymu z Syrii) umożliwiła rzemieślnikom (często niewolnikom) wytwarzanie szklanych filiżanek i misek znacznie szybciej niż wcześniej. Na rynku zaczęły pojawiać się tanie okulary. Wkrótce popularność szkła wśród zwykłych Rzymian dorównała popularności ceramiki. Artyści zaczęli eksperymentować z bogatszymi formami sztuki ze szkłem, tworząc wazony na twarz Rose Janus i butelki na wino ozdobione scenami szopki. Konstruktorzy zaczęli używać szkła w oknach, ale ponieważ było ono mętne i ciężkie, celem nie było oświetlenie, ale bezpieczeństwo i izolacja. Ślady szklanych okien znajdujemy w całym Rzymie i okolicznych miastach, w tym luksusowe kafelki i dobrze zachowane łaźnie w Pompejach.

Pochodzenie innego rodzaju szkła, soczewki, jest trudne do prześledzenia, ponieważ soczewki pojawiły się jakiś czas przed pierwszym rokiem naszej ery. W świecie islamu w X wieku optyka stała się ważną dziedziną badań, a matematycy i naukowcy poczynili ogromne postępy w rozumieniu i regulacji światła. W okresie renesansu filozofowie, naukowcy i myśliciele używali soczewek, aby widzieć świat fizyczny - gwiazdy nad nami (teleskop wynaleziono w 1608 r.) i ziemię pod nami (po wynalezieniu mikroskopu w 1625 r.). Szkło od dawna było postrzegane jako materiał zapewniający światło w dosłownym tego słowa znaczeniu, ale warto pamiętać, że szkło położyło również podwaliny pod znaczną część naszego oświecenia.

Narodziła się era Oświecenia, pokaz slajdów. Pokazy slajdów mogą być formą dramatycznej rozrywki, którą niektórzy uważają za przerażającą, ale dla innych dającą nadzieję – w zależności od tego, jak ludzie zdecydują się je oglądać.

Szkło może poszerzyć nasze horyzonty, ale niekoniecznie pogłębić zrozumienie.

To będzie szalona, ​​dziwna impreza. W tym czasie goście będą mogli zobaczyć ruchome obrazy duchów, demonów i innych przerażających postaci wyświetlane na ścianach, dymach lub półprzezroczystych ekranach. Ten duchowy pokaz świetlny osiąga się poprzez połączenie starych i nowych wynalazków, w tym magicznych lamp, szkieł powiększających, duchów pieprzu i innych szklanych narzędzi, których można używać do manipulowania efektami świetlnymi i wizualnymi.

Pierwszy duży slajd miał miejsce w teatrze w Paryżu w latach 90. XVIII wieku po rewolucji. Po kilku minutach oczekiwania w całkowitej ciemności przy niesamowitej muzyce w tle szklanej harmonijki ustnej, publiczność zaczyna widzieć na niebie pojawiające się różne kształty, które wydają się być wzorami świateł i cieni unoszącymi się i szybującymi w powietrzu. Te „duchy” są blade i realistyczne, potrafią rozmawiać, krzyczeć i płakać. Jednym z „duchów” jest krwawiąca zakonnica, która najpierw się zbliża, a potem stopniowo oddala. Późniejsze slajdy przedstawiają duchy niedawno zmarłych osób publicznych, o których mówi się, że zostały wezwane przez moc nauki. Bo w ten sposób promuje się te programy: to skrzyżowanie nauki i religii, wiary i oświecenia. Są przerażające, ale są też zabawne.

Błagamy, aby nas oszukano i oświecono. Ludzie kochają spektakle. Ze wszystkich graczy w świecie materialnym, myślę, że szkło jest najlepszym magiem. Chociaż szkło może rozjaśnić pomieszczenie i życie, może również zniekształcić rzeczywistość i zamaskować prawdę. Tak jak fotografia może służyć jako zapis prawdziwych wydarzeń, jednocześnie zaciemniając najbardziej podstawowe fakty, tak szkło może poszerzyć nasze horyzonty, ale niekoniecznie poprawić nasze zrozumienie.

We współczesnym życiu większość z nas polega na szkle bardziej, niż nam się wydaje: szkło wykorzystuje się nie tylko w naszych szybach przednich i oknach, ale także w kablach optycznych pod naszymi stopami, które mają ogromne znaczenie. „Teraz patrzymy na siebie przez szklany ekran” – powiedział Mauro w wywiadzie. Uświadomiło mi to dotkliwie kruchość naszego połączenia. Rozmawialiśmy za pośrednictwem Zoom, oprogramowania do zdalnych wideokonferencji online. Mauro kontynuował: „Bez szkła nie mielibyśmy tabletów, telefonów komórkowych ani szeregu terminali informacyjnych. Wszystko to jest przesyłane za pomocą sygnałów świetlnych za pomocą ultracienkich szklanych drutów, które nazywamy światłowodami”. Bez szkła – jak twierdzi – nie bylibyśmy w stanie docenić nowoczesnej architektury, światła sztucznego, naturalnego, samochodów i co najważniejsze – takiego bogactwa informacji.

Mauro podkreślił zalety szkła. Pozwala nam przechowywać szczepionki, badać komórki i patrzeć w gwiazdy. Jednak szkło, jak każda technologia, jest w swej istocie „neutralne” – argumentuje. „Kiedy myślę o światłowodach, mam na myśli całe dobro, jakie przyniosło ono szerokiemu zakresowi zastosowań komunikacyjnych, ale wyrządziło też wiele szkód” – powiedział. Ludzie mogli korzystać z mediów społecznościowych, aby „szerzyć kłamstwa i nienawiść”.

Używamy szkła do opowiadania naszych osobistych prawd, ale możemy go również używać do tworzenia fałszywych narracji. Bez szklanych butelek nie byłbym w stanie zaszczepić się, ale bez szklanych ekranów w kieszeniach nie bylibyśmy świadkami szybkiego rozprzestrzeniania się antyszczepionkowych teorii spiskowych. Bez szklanych rurek niemiecki dmuchacz szkła Heinrich Geisler nie byłby w stanie obserwować promieni katodowych, Ernest Rutherford nie byłby w stanie odkryć energii zawartej w jądrach atomowych, a my nie mielibyśmy reaktorów jądrowych ani bomb atomowych. Nie wiedzieliśmy, że wybuch bomby atomowej miał moc zamiany piasku w szkło, tworząc odłamki w kształcie gwiazdy, które zaśmiecały miejsce wybuchu i pozostały nieodkryte aż do kilkudziesięciu lat później. Może nasze przekonania nie będą tak niepewne, tak niestabilne.

Chociaż zgadzam się z większością tego, co mówi Mauro, nie jestem pewien, czy szkło jest naprawdę neutralne i czy można za takie uznać jakąkolwiek technologię. Myślę, że nazywanie szkła technologią neutralną jest jedynie uogólnieniem, tak jak nazywamy szkło ciałem stałym. A ocena, czy technologia szkła jest neutralna, jest znacznie bardziej niejednoznaczna niż ustalenie, czy szkło jest solidne. Technologia nie jest obojętna. To nie jest kamień; To jest język. Podobnie jak język, musimy zaakceptować jego wielorakie zastosowanie. Możemy się modlić; Możemy kłamać. Czasami robimy jedno i drugie na raz.

Ale taka jest historia ludzkości. Tworzenie i promocja szkła to ciąg wydarzeń, od jednej rzeczy do drugiej, a czasem te reakcje łańcuchowe kończą się katastrofą, czasem pięknem. Kiedy spojrzysz na nie pod kątem, szkło wydaje się piękne, odbijając tęczę światła, która płynie jasno od eonów czasu. Kiedy spojrzysz na to z innej perspektywy, jest to ogień piekielny.