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我到现在还是不晓得它是怎么出现在我的前方的。我猛踩刹车，整个人从座椅上冲向挡风玻璃。我还记得撞到玻璃瞬间的触感。玻璃应声碎裂，我突然定格，宛如撞到一堵透明的姜饼墙。
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沙是岩石经过风吹雨打、海浪冲击或其他侵蚀作用，剥落形成的碎屑混合而成的微粒。抓一把沙起来仔细观察，你会发现许多沙砾都由石英组成。石英是二氧化硅结晶，种类繁多，因为氧和硅是地壳中含量最多的两个元素，化合后会形成二氧化硅（SiO2）。简单来说，石英结晶就是二氧化硅的规则排列，如同冰晶是水分子的规则排列、铁是铁原子的规则排列一样。
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石英受热会让硅、氧原子得到能量开始震荡，但在某个温度之前都无法挣脱晶格的束缚，这就是固体之所以为固体的原因。当原子持续受热震荡到一个临界值，亦即熔点，就会有足够的能量挣脱键结，开始自由迁移，成为液态的二氧化硅。冰晶融化为液态水时，水分子也是如此变化。不过，水分子和二氧化硅分子有很大的不同。
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那就是液态水一旦降温，水分子会立刻结晶为冰。事实上，这个结晶反应几乎无法阻止：从冰箱冷冻库结霜到山上的白雪，都是水再结晶为冰的例子，而雪花的精致结构就来自水分子的对称排列。我们可以不断重复融化和结冻的过程，冰晶也会反复形成。但二氧化硅就不同了。液态二氧化硅冷却时很难再形成结晶，感觉就像二氧化硅忘了怎么变为结晶似的：哪个原子该在哪里，谁该排在谁的旁边，对这些原子来说似乎都变成了难题。加上二氧化硅液体冷却时，原子能量越来越少，越来越难移动，使得情况更是雪上加霜，原子更难回到组成结晶的正确位置，结果就是生成具有液态结构的二氧化硅固体，也就是玻璃。
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硅石（石英）的规则结晶构造和玻璃的不规则构造比较图
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由于二氧化硅无法结晶，就能形成玻璃，你可能因此觉得玻璃做起来很容易，但其实不然。在沙漠里点一堆火，要是风势够大，可能会有沙子熔化，成为半透明的黏稠液体。这液体冷却后确实会硬化成为玻璃，但几乎都会含有大量未熔化的沙粒，外观有如棕色的鳞片，而且很快就会瓦解，再次变为沙粒。
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这种做法有两个问题。首先是大多数沙子里的矿物组成都不对，无法做出好的玻璃。棕色在化学上是不好的预兆，表示含有杂质。颜料也一样，随意混色不会得到纯色，只会产生棕棕灰灰的色调。有些添加物（如碳酸钠，也就是所谓的助熔剂）能促进玻璃生成，但大多数添加物都没有这个能力。沙子虽然富含石英，却也含有风吹雨打带来的各种物质，实在可惜。不过，就算沙子的矿物成分和比例正确，也会遇到第二个问题，就是熔点需要高达1200℃左右，比一般火焰的700℃至800℃还高。
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迷人的材料：10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事 高温闪电造玻璃
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闪电可以解决这个问题。闪电击中沙漠会产生超过10，000℃的高温，不仅熔化沙子绰绰有余，还能让沙子变成称为硅管石或闪电熔岩的玻璃柱。这些玻璃柱色如焦炭，状似闪电，令人想起雷神托尔发怒射出的雷霆，因此硅管石的拉丁字源（fulgur）意思就是闪电。闪电熔岩因为是中空的，所以重量极轻，它的外层坚硬，内层是光滑的中空管状构造。最先遭闪电击中的沙子受高热蒸发，因此形成中空，中空孔洞向外传热，先把沙子熔化，形成光滑的玻璃层，而再往外传的温度只能让沙子熔合在一起，于是形成粗糙的边缘。闪电熔岩的颜色取决于沙子的组成元素，从灰黑色到半透明的都有。石英沙漠的闪电熔岩就是半透明的。闪电熔岩最长可达15米，非常易碎，因为主体几乎都是轻度熔合的沙子。过去民众只把闪电熔岩当成新奇古怪的东西，直到最近才改观。闪电熔岩生成瞬间会锁住空气，形成气泡，使得远古的闪电熔岩成为很有用的史料，让研究全球暖化的科学家可以通过这些气泡，掌握沙漠过去的气候变化。
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利比亚沙漠发现的闪电熔岩
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利比亚沙漠有一个地区的沙子特别白，几乎完全由石英组成。这里找到的硅管石非常接近晶莹剔透的现代玻璃，一点也不像脏兮兮的闪电熔岩。古埃及图坦卡蒙王木乃伊上的圣甲虫首饰就有一块这样的沙漠玻璃。我们知道这块玻璃不是古埃及人制作的，因为最近研究发现它有2600万年的历史。目前已知只有一种物质跟它类似，就是1945年美国新墨西哥州白沙导弹靶场核试爆时产生的玻璃石。由于利比亚沙漠在2600万年前没有核爆，而生成如此纯净的玻璃需要极高的温度，因此目前认为应该是陨石撞击产生的巨大能量所致。
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古埃及图坦卡蒙王木乃伊上的圣甲虫首饰，中央的宝石就是沙漠玻璃
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所以，不靠陨石撞击或核弹爆炸，我们要如何做出现代的窗户、眼镜和酒杯用的那种玻璃呢？
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迷人的材料：10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事 罗马人的科学智慧
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虽然古埃及人和古希腊人都对玻璃制造有所贡献，不过真正让玻璃走入日常生活的还是古罗马人，是他们发现了“助熔剂”的妙用。他们使用的助熔剂是泡碱，一种天然生成的碳酸钠。泡碱让古罗马人制作透明玻璃的温度低了许多，不再需要加热到足以熔化纯石英的温度。他们选择的制造地点有成分正确的原料以及温度够高的窑烧，在那里大量制造玻璃，再用四通八达的贸易网络把产品运往古罗马帝国各地，供工匠制作成各种用品。这些做法并不空前，过去就有人做过，但根据古罗马史家老普林尼的说法，古罗马人让玻璃变得廉价，使它首次成为寻常百姓也能使用的物品。
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古罗马人非常喜欢玻璃，从各种充满创意的使用方式可以看出他们热爱的程度，例如玻璃窗就是他们发明的。古罗马之前，窗户都是直接开着（英文的窗户window原意是“风眼”），虽然有些窗户会加装百叶窗或窗帘遮风挡雨，但以透明材料作为保护还是前所未有的创举。但显然当时的窗玻璃都很小，而且必须用铅焊接，因为古罗马人还没有能力制作大面玻璃。不过他们却开启了人类把玻璃用于建筑的热潮，至今依然热度不减。
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