玻璃的历史发明 (最早的玻璃是怎么被发现的)

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文 | 道尔顿笔记

编辑 | 道尔顿笔记

什么是玻璃?科学家告诉我们,玻璃是物质的一种状态,而不是单一的材料。当熔融的材料极快地冷却以至于没有足够的时间使材料的晶体结构重构,于是就形成了玻璃

罗马博物学家普林尼(Pliny the Elder, 23-79 AD)在公元78年完成的百科全书《自然史》(Natural History)中讲述了玻璃出现的故事:一艘运输天然苏打的船只在(现代)黎巴嫩沿海登岸后,水手们找不到合适的石头来支撑他们的锅子,但为了做饭,他们只能使用船上的天然苏打块,然而,当这些苏打块变热并与沙滩上的沙子完全混合时,产生了奇怪的液体,据说,这就是玻璃的起源。

普林尼知道沙子是制造玻璃的主要成分,而天然苏打是早期玻璃制造过程中用来降低沙子熔点的碱性物质之一。但他的故事,无论画面感如何强烈,都只是一个故事,除非普林尼笔下的水手们将他们的炉火加热到1200℃以上的高温,否则沙子和钠离子无法成功自发形成玻璃。人类制造和使用玻璃的真实故事,以及在几十个世纪中发生的变化,要复杂得多,也更引人入胜。

玻璃确实存在于自然界中,最常见的是在火山喷发时形成的黑曜石。然而,人们制造玻璃已经超过四千年了,其中包括古代美索不达米亚和古埃及的早期起源,发展吹制技术并彻底改变该行业的罗马帝国,制造精细切割和釉彩镀金玻璃的伊斯兰世界,欧洲人的奢华玻璃,以及近现代玻璃艺术。这些历史无疑彰显了工匠们的卓越成就,向人们阐释了玻璃材料何以具有如此重要的地位,以及它为何成为当今工业和艺术表达的基础材料之一。

文艺复兴之前的古代世界,玻璃主要限于饮食器、化妆品和香水容器、首饰,以及与建筑相关的装饰、窗户和灯具。当然还有一些特例,比如,用玻璃制成的王室成员肖像等。西方的早期玻璃除了具有实用功能外,还具有个人和社会意义,有部分以神的形象和神话场景装饰的玻璃器物充满了宗教象征意义,一些玻璃制品还曾作为贵重物品与逝者一同埋葬,或在墓地仪式中用作纪念,还有一些玻璃被用来显示统治者的权力。

窑炉中的青金石——美索不达米亚的早期玻璃起源

考古学家们相信,最早的玻璃起源于公元前2300年左右青铜时代底格里斯河和幼发拉底河之间的美索不达米亚。最初几个世纪制造的玻璃物件罕有发现,基本上都是一些不成形的碎片,存世量极少,比如,大英博物馆藏发现于伊拉克南部埃利都遗址(Eridu)的半透明蓝色玻璃碎块(图1)。

探索玻璃宝石般的特性和装饰的可能性在人类开始使用玻璃材料时就得到了充分体现。工匠们以认识石头或金属的视角对待玻璃材料成为最初人们认识和操作玻璃的核心。深蓝色和鲜艳的绿松石色调是玻璃伊始阶段最常见的颜色,蓝色玻璃通常用钴着色,可能被认为是更昂贵的青金石的替代品,以至于美索不达米亚阿卡德人(Akkadia)的文献中称“‘真正的’青金石是从山里来的,而‘模仿’的青金石(即玻璃)是从窑炉中来的”。

最早的玻璃是怎么被发现的,玻璃是什么时候传入古希腊

因此在制作玻璃最初的古代世界中显然是没有“玻璃”这个词的。图2和图3是美国康宁玻璃博物馆(以下简称“康宁博物馆”)最早的两件玻璃*物文**,玻璃挂件使用开放模具铸造,它们有着同样的象征意义——美索不达米亚(古巴比伦文明)信奉的自然与丰收女神伊什塔(Ishtar)。

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法老的遗物——古埃及玻璃的繁荣

由于古埃及人的来世文化、墓葬习俗和干燥的气候,使我们对于埃及制作玻璃的信息的掌握要比对美索不达米亚的多一些。

古埃及人从美索不达米亚引进了玻璃制作技术,并在埃及十八王朝阿蒙霍特普二世期间(Amenhotep Ⅱ, 1425-1400 BCE)开始真正迅速发展。制作玻璃在古埃及是一项高度专业化的技能,可能仅限于皇家作坊中制作,那些昂贵的个人装饰玻璃物件,以及用来存放化妆品(或是制作药品)的玻璃制品受到极度的追捧,是极其珍贵的东西。

埃及早期的玻璃形式包括刻有法老或其配偶铭文的用于墓葬中的珠子、护身符、耳饰、吊坠等个人装饰件,以及镶嵌部件和小型雕塑(图4、图5)。

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埃及十八王朝图特摩斯三世时期(Thutmose Ⅲ, 1479-1425 BCE)出现了最早的玻璃容器(图6),被称为“内核成型技术”(也称砂芯法,core-formed glass),是以其制造过程命名。

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该工艺技术最基本的做法是在一个由铜或青铜圆棒支撑的柔软易碎的内核材料上覆盖一层完整连续的玻璃涂层,即由内核材料形成容器内部的空间,内核材料在覆盖玻璃时需要足够坚固不变形,但同时在玻璃成型退火后又需要容易地被拆除,所以发明这样的内核材料一定是非常艰难的(图7、图8)。

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埃及时期的玻璃容器在造型上大多模仿其他材料的容器,比如陶器、石器等,颜色上模仿米白色条纹大理石和半宝石,比如亮蓝色的绿松石、深蓝色的青金石。这些容器主要用来保存珍贵的液体,比如香油、药膏、化妆品和药物。

此时,除内核成型技术之外的其他玻璃加工技术,比如(模具)铸造成型等都是从金属和陶技术中转化而来的,而玻璃内核成型技术的整个制作过程完全是原创的,且需要极度密集的劳动力和资源,因此它的出现标志着玻璃制造作为一个成熟、独立行业的真正起源。

青铜时代晚期,随着相互关联的大型帝国解体,玻璃生产也随之停滞。在接下来的几个世纪里,只有很少一部分玻璃幸存至今。

玻璃再一次回归人们视野的考古证据是公元前8世纪的美索不达米亚地区,在吹制玻璃发明前的近800年中,欧洲、北非和近东文明中使用玻璃首饰、用玻璃器饮食并使用玻璃盛放香水。

这一时期的玻璃制作出现了一些具有革新意义的玻璃成型工艺,比如,在模具表面利用重力作用成型玻璃器物的下陷工艺(Sagging glass over molds),通过组合不同颜色玻璃棒形成装饰图案的融合工艺(也称马赛克工艺Mosaic glass)等。之前的内核成型技术制作容器也被继承下来。

有意识(特意)制作模仿天然水晶的无色透明玻璃的时间大约是在公元前5世纪至公元前4世纪左右。 玻璃的透明性是通过中和硅砂中存在的杂质实现的, 尤其是制作无色透明玻璃需要在基本成分中使用脱色剂。

如果没有充分地理解涉及的化学反应,无色透明的玻璃只能在使用纯净的材料或意外地使用微量锰元素(作为脱色剂)的情况下得到。

这些无色透明的玻璃器只在社会等级非常高的环境中出现,如丰厚的墓葬中、庙宇遗址和宫殿宝库。在波斯波利斯宝库中发现的玻璃器可能是萨迪斯(Sardis)和罗德(Rhodes)等波斯统治区送给波斯国王的外交礼物(图9、图10)。它们是珍贵的物品,因此被安全地存放在宝库中,并只在特别的宫廷餐饮中使用。

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希腊剧作家阿里斯托芬(Aristophanes, 约446-385 BCE)描述了一位从波斯波利斯返回雅典的希腊使者见到波斯宫廷里使用玻璃杯和金杯喝纯甜葡萄酒的风俗,他不知道这些器皿来自何处,只知道使用这样的玻璃容器并不寻常且值得炫耀,且是雅典人所没有的。

公元前4世纪左右玻璃生产再次繁荣。埃及玻璃复兴的标志是其对于色彩鲜艳不透明玻璃的应用,这种玻璃通常作为家具、宗教场所和墓葬中的镶嵌装饰,采用的工艺主要是玻璃棒融合技术。将不同颜色的玻璃条组合排列后,高温融合形成整体,然后进行拉伸,然后将玻璃棒切割成小段,从而利用每个横截面的微型图案进行再一次的加工整合(图11)。

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虽然早期的玻璃工匠们曾经尝试过这种玻璃棒的制作技术,但直到希腊托勒密王朝(the Greek Ptolemaic Dynasty, 305-30 BCE)时期埃及人才真正掌握了该工艺。玻璃棒融合技术为在玻璃上创造更为复杂的几何、植物和人物图案提供了新的可能性,如马赛克千花玻璃碗(图12)。

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在公元前的古代世界,玻璃发展的方式最初是以那时已经存在的陶、金属和石材为方向的,但它的本质特征很快便涌现,比如内核成型技术和玻璃棒融合技术。然而随着古代世界的结束,一种转变正在地中海区域悄然发生,罗马帝国已经为高品质的世俗玻璃器提供了一个完备的市场,新兴工艺正在孕育生机,推动着玻璃制作朝向更加集约化的方式发展。

技术跨越——罗马帝国吹制玻璃的崛起

在公元前1世纪中叶,耶路撒冷周边地区的玻璃制造商在玻璃制造方式上取得了革命性的突破。

他们发现玻璃可以在空心管的末端充气,这项技术成就使玻璃器皿的生产更快速、更容易、更廉价,使玻璃制造得以开发新的造型和装饰,并突破了先前使用内核成型技术和软化技术制作的器物尺寸较小的局限,打破了公元前玻璃器物仅作为奢侈品的局面,将玻璃器皿普及成为日常生活用具。

公元纪年开始,吹制玻璃出现在罗马帝国及其他地中海城市中。

早期的吹制玻璃正好处于奥古斯都统治下罗马帝国的巩固时期,经过几十年的内战,奥古斯都的“罗马和平”(Pax Romana)将地中海统一在一个稳定的行政和开放的经济体系下,有效地促进了货物和人员流动。

罗马政府在经济方面积极投入,因此,公元1世纪时玻璃制造业在地中海、欧洲和西亚蓬勃发展,尤其在克劳狄(Claudius)执政期间(41-54 AD)迅速发展,制作规模急剧上升,器物形式也不断丰富,还出现了使用模具吹制的技术,建造带有加热功能的封闭窑炉,以及用来转接的金属棒等重要突破。

从此吹制玻璃开始在世界玻璃发展史中占据主导地位,其垄断地位一直延续到工业革命时期(图13)。

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当时,商人们在埃及和黎凡特(Levant,现以色列北部和黎巴嫩沿岸)经营未经加工的玻璃到整个罗马帝国的城市,甚至远至英格兰。大多数的罗马城市中都有玻璃作坊,为当地人制作杯、盘、储物容器、瓶子和其他日常用品,而在科隆和罗马的一些富裕的城市则出现了高端的玻璃作坊,为精英阶层制作带有精美彩绘、镀金和切割装饰的玻璃奢侈品。玻璃的回收利用,以及在现代生活中用于窗户的平板玻璃,也于公元1世纪罗马帝国时期开始出现。