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1700546592 玻璃还让化学家只用喷灯就能弯曲试管,制作复杂的化学器具(例如蒸馏瓶和气密容器)也容易许多,让他们可以随心所欲地搜集气体、控制液体和进行化学实验。玻璃器材是化学家最听话的仆人,好用到专业的化学实验室都至少有一台吹玻璃机。有多少诺贝尔奖是玻璃从旁边推了一把?又有多少现代发明萌生于小小的试管里?
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1700546594 玻璃技术是否推动了17世纪的科学革命,两者是不是简单的因果关系,目前还未有定论。玻璃看来更像是必要条件,而非充分条件。但有一点毋庸置疑,就是东方忽视了玻璃整整一千年,而玻璃却在这段时间彻底改变了欧洲人一项最宝贵的传统。
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1700546600 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 玻璃揭开啤酒的面纱
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1700546602 虽然有钱人几百年前就开始用玻璃杯喝红酒,但啤酒直到19世纪之前,都还是用不透明的容器,如瓷杯、锡杯和木杯等来饮用。由于大多数人都看不见自己喝的酒是什么颜色,因此只在乎啤酒的味道,对啤酒的色泽也就不太在意。
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1700546604 当时啤酒大多是深棕色且很浑浊,但到了1840年,现属捷克的波希米亚地区发明了大量制造玻璃的方法,使玻璃的造价降低许多,于是啤酒都能用玻璃杯盛装。
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1700546606 酒客终于见到自己喝的啤酒是什么模样,结果却常常大失所望:所谓的顶层发酵啤酒不仅味道各异,颜色和透明度也不一样。但不出十年,捷克的皮尔森地区就开发出了色泽较淡的底层发酵啤酒,外观金黄澄澈,而且和香槟一样也有气泡。这就是窖藏啤酒。窖藏啤酒不仅好喝,而且好看,它的金黄色泽也一直延续到现在。颇有讽刺意味的是,这么适合用玻璃杯品尝的啤酒,现代人几乎都用铝罐喝,而一般人常用玻璃杯喝的啤酒,反倒是最不透明的啤酒。它是玻璃杯出现之前就有的古董:健力士黑啤酒。
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1700546608 用玻璃杯喝啤酒还有一个意料之外的副作用。据英国政府统计,每年遭到酒杯或酒瓶攻击的人数超过五千,消耗医疗费用超过二十亿英镑。虽然不少酒馆和夜店尝试过许多种塑料杯,这些塑料杯虽然同样透明坚固,却始终不成气候。
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1700546610 用塑料杯喝啤酒跟用玻璃杯喝,感觉完全不同。塑料不仅味道不同,而且热传导系数较低,使它在口中的感觉比玻璃温暖,降低了畅饮冰啤酒的快感。此外,塑料还比玻璃柔软许多,因此很快就会失去光泽、满布刮痕、不再透明,不仅会遮住啤酒的亮眼色泽,还会影响我们对杯子干不干净的观感。玻璃的一大魅力就是它外表晶莹剔透,就算有脏污也看起来仿佛很干净,让我们愿意接受集体催眠,不会去想这酒杯可能一小时前才碰过别人的嘴。
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1700546612 发明耐刮塑料是材料科学的一大目标。有了它就能制造更轻的窗户供飞机、火车和汽车使用,也能制造更轻的手机屏幕,但目前还完全见不到任何可能。不过,我们倒是发现了另一个解决方法,不是找东西取代玻璃,而是让玻璃更安全。
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1700546614 这种玻璃称为强化玻璃,是汽车工业的发明,目的是减少车祸时因玻璃碎片造成的死伤。不过,它的科学起源来自17世纪40年代一个有名的奇珍异宝,叫“鲁珀特之泪”。鲁珀特之泪是泪滴状的玻璃,圆滑的底端能耐高压,尖锐的顶端只要稍有损伤就会爆裂。它的制作非常简单,只要把一小滴玻璃熔浆滴入水中就行了。玻璃熔浆入水后会急速降温,使得表层收缩,所有原子往内压挤,裂缝因此很难形成。因为只要出现裂隙,挤压的力道就会把裂隙压平。如此一来,玻璃表层就变得非常坚硬,用铁锤猛敲也不会碎裂,实在很不可思议。
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1700546620 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 粉身碎骨保安全
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1700546622 然而依照物理定律,为了维持表层的压应力,玻璃内部必须有大小相等、方向相反的“张应力”,因此泪滴中央的原子便受到极高的张力,彼此向外拉开,感觉就像随时就要引燃的小型火药库。只要表层应力稍不平衡,例如尖端稍微凹陷,整颗泪滴就会发生连锁反应,让内部的高张力原子全部瞬间弹回原位,使玻璃炸成碎片。这些碎片锋利得可以割伤人,但小到不会造成大碍。因此要让挡风玻璃拥有同样的性质其实很简单,只要找到方法迅速冷却玻璃表层,产生如同鲁珀特之泪的压应力即可。依据这个原理制作出来的强化玻璃已经拯救了无数生命,靠的正是它在车祸时碎成数百万个小碎片的能力。
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1700546624 近几年来,玻璃变得更加安全。我在西班牙撞到的挡风玻璃是最新一代的安全玻璃,称为胶合玻璃。我会知道那是最新的安全玻璃,是因为它虽然跟鲁珀特之泪一样碎得很厉害,形状却仍保持完整,即使我和它同时飞越引擎盖摔到柏油路上,它依然是完整的一片。
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1700546626 这种新型强化玻璃中间夹了一层塑料,有如黏胶般让玻璃碎了也不会散裂。这层塑料称为夹层,也是防弹玻璃的原理,只是防弹玻璃夹了不止一层塑料。子弹击中防弹玻璃时,最外层的玻璃会立刻碎裂,吸收掉子弹的部分能量并让弹头变钝。子弹必须推着玻璃碎片穿透底下的塑料夹层,而夹层则有如流动的糖蜜,把冲击力分散到更大的面积,而非集中在一个点上。就算子弹顺利穿透夹层,它会遭遇另一层玻璃,一切经历又得再来一次。
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1700546628 玻璃和塑料夹层越多,防弹玻璃就越能吸收能量。一道夹层能阻挡住九毫米口径手枪的子弹,三道夹层能阻挡点四四马格南手枪的子弹,八道夹层可以承受AK-47步枪的攻击。
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1700546630 当然,如果玻璃能防弹却不透明,其实没什么意义,因此真正的难题不在夹层,而在让塑料和玻璃的折射系数吻合,好让光线穿透两者时不会弯折太多。这种安全玻璃需要精密技术,因此造价昂贵不少,但越来越多人愿意花钱买心安,使得胶合玻璃开始随处可见,不仅装在车上,更出现在现代都市的各个角落,让都市越来越像玻璃宫殿。
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1700546632 2011年夏天,英国许多市区发生暴动。我看着电视画面,不由自主地察觉到这些暴动和我过去看到的都不同。攻击者用砖头不再能次次都砸破玻璃,因为许多店家都改装了强化安全玻璃。这股潮流应该会继续蔓延,店家不仅用玻璃来保护物品,也保护自己。之前也有人提议使用胶合玻璃制作啤酒杯,希望遏止酒吧和夜店里的客人拿酒杯当武器。
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1700546638 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 透过玻璃看见世界
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1700546640 现在我们已经无法想象,若少了玻璃,现代城市会是什么模样。我们一方面希望建筑物能帮我们遮风挡雨,毕竟这就是建筑物的作用,但另一方面,每回谈到新家或工作场所时,许多人第一个问的问题就是,采光如何?现代都市里每天蹿起的玻璃建筑,正是工程师面对这个两难所作出的解答,既能为我们抵挡风雨和严寒,不受小偷和外力侵犯,又不必委屈自己生活在漆黑的环境中。许多人每天大多数时间都在建筑物里度过,是玻璃让我们的室内生活明亮、愉快。玻璃窗成为乐于迎接顾客的象征,也代表生意往来开放且实在。没有橱窗的店面根本不算店面。
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