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窗,有啥用?


身陷囹圄,無窗無戶,
黑暗籠罩,空氣渾濁,
不見美景,不知晝夜,
面對四壁,把人逼瘋。
錢鐘書先生說:
有了門(詞條“門”由行業(yè)大百科提供),我們可以出去;有了窗,我們可以不必出去。
《窗》

1985年比爾蓋茨將新發(fā)布的操作系統(tǒng)命名為視窗(Windows)。
今天,窗和Windows都已是現(xiàn)代生活的“空氣”與“光”,無比重要卻時時忽略。
窗,從哪兒來?

最早的“窗”和煙“囪”其實是一碼事兒。很久很久以前,為了遮風(fēng)避雨,古人支起了簡陋的帳篷,在下面開門的同時,在最頂上開個小洞,一來透氣,二來排煙。這小洞就是最早的“窗”。
通風(fēng)是窗最剛需的功能。

△西安半坡博物館志愿者隊
但墻上開了洞,不糊上,冷不?
當(dāng)然冷!

△雪花飄飄,北風(fēng)嘯嘯
西方,在古羅馬之前,窗戶都是直接開著,window的原意是“風(fēng)眼”。
風(fēng)雪來襲,把窗糊上也是剛需。
用啥糊窗?
今天,我們用她糊窗。
她透明,光滑,冰冷,毫無存在感。

只有在碎裂時才知道她尖銳,刺耳,會傷人。

是的,她就是玻璃,窗就是(玻璃)窗,不提玻璃大家心照不宣,因為她無處不在。
但天知道在玻璃窗普及前,為了尋找一款優(yōu)秀的糊窗材料,世界各地的人們操了多少心。
不管有錢沒錢,人們八仙過海,各顯神通,
富人用綢緞,寶石,貝殼……
窮人用草席,木板甚至——
牛羊膀胱!emmm……

回顧這些材料,基本上都滿足一個或多個下列要素。
密閉(防不防水),透光(透不透光),
尺寸(越大越好),價格(貴了免談),
東方,曾經(jīng)有種材料(幾乎)同時滿足了全部四種要素。

紙透光,尺寸夠大,砂紙經(jīng)過桐油浸泡還可以防水,最重要還便宜。自從東漢蔡倫改進(jìn)造紙術(shù),到唐宋年間,紙窗基本在中國普及。

△掬月亭©wakiiii
但透光說到底不是透明,想看外面的情況,還是要開窗的。因為這,還誕生了很多經(jīng)典的愛情故事。

△潘金蓮偶遇西門大官人
紙距離最理想的糊窗材料,只差透明。
中國在瓷器造紙等材料科學(xué)上曾經(jīng)領(lǐng)先西方足足一千年,但唯獨在玻璃材料上,主角并不是中國。
本文讓我們來看看玻璃是如何不斷進(jìn)化,戰(zhàn)勝各種材料,最終一統(tǒng)窗界的。

玻璃制造起源于埃及和美索不達(dá)米亞。(一說腓尼基)
很久很久以前,有個埃及人在沙漠中發(fā)現(xiàn)了一種神秘的晶體。他把晶體獻(xiàn)給了法老,

因為玻璃晶瑩剔透顏值高,而且非常稀有,玻璃以寶石的身份坐上了法老護(hù)身符的C位。

好東西嘛,當(dāng)然越多越好。從發(fā)現(xiàn)開始,工匠們就開始研究如何制造玻璃。
為什么沙漠里會出現(xiàn)玻璃?
沙子中含有大量石英,石英是由二氧化硅(SiO2)規(guī)則排列形成的結(jié)晶。
在閃電劈中沙漠的瞬間,產(chǎn)生了超過10000℃的高溫,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了石英的熔點(約1750℃),就像冰遇熱融化一樣,石英變成了液體。當(dāng)熱度退卻,水分子重新結(jié)冰,二氧化硅分子卻像路癡一樣,忘了自己原來的位置在哪。

△路癡日常
隨著溫度越來越低,二氧化硅分子就像暴雪中沒趕回避難所的旅人一樣,被冰封在回程中,變成了一種液體結(jié)構(gòu)的固體,也就是玻璃。

△©Designed by Acme Design Company
工匠們當(dāng)然是不知道這些科學(xué)原理的,但他們知道玻璃是沙漠中發(fā)現(xiàn)的,(也許)通過搗鼓沙子,工匠們掌握了玻璃的基本配方。
公元前7世紀(jì),亞述王國尼尼微大圖書館的泥板文書上,用楔形文字銘文記載道:

從理論上講,這一方法在今天依然是正確的。
但古埃及并沒有找到非常有效的玻璃制作方法,因為生產(chǎn)條件過于苛刻,比如普通火焰只能達(dá)到800℃,達(dá)不到石英的熔點,所以古埃及的玻璃產(chǎn)品主要是玻璃珠和小型玻璃器皿,粗糙,不透明,且極為昂貴。

△古埃及玻璃瓶

讓玻璃走入日常生活是古羅馬人。
古羅馬 是楊超越的粉絲 是一個天降洪福的民族,

想蓋神廟有天然混凝土(火山灰),
想造玻璃有天然泡堿(一種碳酸鈉,助溶劑(詞條“溶劑”由行業(yè)大百科提供)),泡堿能降低制造玻璃所需要的溫度,大大降低了玻璃的生產(chǎn)難度。
想造卻不會造?有敘利亞老師“手把手”教。
公元前200年左右,敘利亞工匠們提出了,吹制鐵管法。(文末有視頻)
1、用1.5m長的中空鐵棒末端蘸取熔融態(tài)玻璃液,
2、然后把他吹成一個薄壁容器。

這種方法使生產(chǎn)各種不同形狀的薄壁容器成為可能。
古羅馬人在制造過程中,發(fā)現(xiàn)固態(tài)玻璃只要加熱到一定程度,就會像塑料一樣容易塑形,用鐵鉗拉著就能在玻璃冷卻前拉出各種形狀,甚至能在玻璃紅熱時吹氣進(jìn)去,冷卻后形成完美的玻璃泡泡。

△BBC handmade-glass
當(dāng)玻璃泡泡的壁吹到足夠薄,他們有了個驚人的發(fā)現(xiàn):
玻璃居然是透明的!
原來上古世界對玻璃的基本設(shè)定錯了!玻璃不是有色半透明材料,應(yīng)該是天然水晶那種無色透明的!
可明明成分和沙子一模一樣,沙子不透明,玻璃卻可以完全透明,為什么?

△成分明明差不多
遇事不決,量子力學(xué),
物質(zhì)由原子組成,原子中央是原子核,周圍是數(shù)量不一的電子。假設(shè)原子是一座城市,原子核就是市中心,而電子就是郊區(qū)的屌絲們。

屌絲想住到市區(qū)的房子里去就得付錢,錢就是能量。光穿透原子時帶來大量能量,好比央行放水,發(fā)行大量低息房貸。屌絲紛紛貸款搬入市區(qū),能量被消耗掉,也就是光被吸收了,于是光無法穿透物質(zhì)。

△中國購房者
而因為玻璃獨特的液態(tài)結(jié)構(gòu),這座城市中房價高的離譜,屌絲們想搬到市區(qū)去需要的錢很多,光射入帶來的能量不夠,也就是說貸了款也換不起房子,屌絲們只能佛系,于是光直接穿透了原子,這也就是玻璃透明的原因。

△日本御宅族
那為什么當(dāng)時生產(chǎn)的玻璃不夠透明呢?
因為雜質(zhì)太多。

△純度的重要性
雖然正確的配方早在亞述時期就獲得了,但在古代社會,靠的不是科學(xué),是經(jīng)驗,用哪兒的沙子,哪種水生植物灰,什么石灰,哪個師傅來操刀……
這個變量可就大了。

△鳳凰還是雞,關(guān)鍵看是誰畫
想要生產(chǎn)出透明度較好的玻璃,
第一步
控制原料純度,避免污染。
古羅馬人依靠仔細(xì)地篩選材料,尤其是砂,來達(dá)到污染最小化。但當(dāng)時做不到完全杜絕污染,直到19世紀(jì)之前都不行。
第二步
是避免生產(chǎn)過程產(chǎn)生的污染。
因為吹制鐵管法生產(chǎn)過程用吹氣塑形,避免了接觸粗糙灼熱的爐底或是模具(詞條“模具”由行業(yè)大百科提供)發(fā)生二次污染,直到今天依然是吹制工藝玻璃的制造方法。
成分正確的原料,新的制造方法,溫度夠高的窯洞,古羅馬大量制造玻璃,沿著四通八達(dá)的貿(mào)易網(wǎng)絡(luò),把精致程度前所未見的玻璃產(chǎn)品運往帝國各地.
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