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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 玻璃推动科学进步
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控制镜面曲度的更深远影响，是让光变成了可实验的对象。玻璃工匠在几百年前就已经发现，阳光以某个角度穿透玻璃时，会在墙上形成迷你彩虹，却一直无法解释其原因，只能看图说故事，推断颜色是在玻璃内形成的。直到1666年科学家牛顿发现看图说故事是错的，并提出正确的解释，世人才终于明白背后的道理。
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牛顿的天才之处在于发现棱镜不仅能让“白光”变成七彩色光，还能反转整个过程，把七色光回复为白光。于是他推论，玻璃产生的七种色光其实一开始就在光里。这些色光混成一道光线，从太阳直射而来，进入玻璃后才又各自分散。光穿透水滴会造成迷你彩虹，也是同样的道理，因为水也是透明的。牛顿就这样一举破解了彩虹的秘密，成为提出彩虹原理的第一人。
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利用实验替彩虹找出合理的解释，不仅展现了科学思考的威力，也凸显了玻璃对科学实验及破解宇宙奥秘的贡献。并且玻璃的功劳可不仅限于光学，化学更是因它而改头换面，得到的帮助比任何学科都大。只要走一趟化学实验室就能明白，玻璃的透明与惰性，让它非常适合用来混合化学物质和观察反应。在玻璃试管发明之前，化学反应都在不透明的烧杯里进行，因此很难看到过程中发生的变化。有了玻璃这种材质，尤其是耐热玻璃问世之后，化学总算进阶成为一门有系统的科学。
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耐热玻璃是加了氧化硼的玻璃。氧化硼分子和二氧化硅分子一样，很难形成结晶，更重要的是玻璃加了它会抑制热胀冷缩。玻璃温度不均时，不同部位的胀缩速率不同，会彼此挤压，在玻璃内部形成应力，产生裂痕最后导致破裂。要是玻璃瓶里装的是沸腾的硫酸，瓶子碎裂还可能导致人残废甚至死亡。硼硅玻璃的出现让玻璃的热胀冷缩从此绝迹，也连带去除了应力，让化学家可以随意加热或冷却化学物质，专心研究化学现象，不必担心可能产生的热冲击。
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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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