玻璃的秘密

大家好，欢迎收听冷知识盲盒，我是用户主播乔羽蓝。

今天我们来聊一个生活中无处不在，在我们每天走路、开车的的时候都会见到的物品，那就是玻璃。

它光亮剔透，还有各种好看的颜色。但是谁又能想到，如此简单的一块玻璃，却在科学史上还做出了不可磨灭的贡献？可以说因为玻璃，牛顿伽利略等科学家才能够通过透镜观测物理，用试管进行精确的计量。

它的出现也让人类对于光学的认知愈发深入，直到发明出光刻机，得以在指甲盖大小的面积里雕刻出复杂精细的芯片，成就今天无处不在的智能生活。

本期的冷知识盲盒，就带你重新认识玻璃的秘密！

玻璃的起源可追溯到公元前几千年，这意味着它的出现比耶稣还要早。有记载认为玻璃最早出现在五六千年前的古埃及，他们的陶瓷工匠在加热制陶的过程中偶尔安发现了亮晶晶的玻璃碎片，后经过一次次实验终于用沙子和苏打的混合物烧制出成型的玻璃器皿。

玻璃的主要化学成分是二氧化硅，没错，二氧化硅也是沙子、半导体芯片的主要成分。沙子的熔点高达 1700 摄氏度，在制作玻璃的时候需要加入苏打降低熔点，再加入石灰进行烧制，后续冷却后就可以得到亮晶晶的玻璃了。

我国出土的越王勾践剑，剑柄上也出现了镶嵌的玻璃。当时我们管玻璃还不叫玻璃，叫琉璃。成语光怪陆离中的这个陆离也是玻璃，所以这个成语的意思也是用来形容形象奇特，色彩斑斓。

咦，原来我们这么早就开始接触到玻璃了，那为啥大部分的中国建筑还是用的纸窗户？电视剧里的那些刺客刺破一个小缝就能看到屋子里的人在干嘛了。这是因为我国的古代建筑基本都是木质结构，一个屋子里没法承受住那么多玻璃窗户的重量，外加天气炎热，在没有空调的年代，纸窗户肯定比玻璃要舒服许多，更加实用。以至于我们听到玻璃的时候，第一反应是它也许是现代才发明出来的。

而古代欧洲的建筑大部分都是石头造的，他们装上玻璃就没有那么大的压力了。我们现在看欧洲所保留的中世纪大教堂，里面大面积的使用了玻璃来当窗户，甚至还有直接做成屋顶的。窗户上还印了许多画像，五光十色的。

不过，历史在这里悄悄的打了一声招呼。在这么一个简单的物品上，东西方的发展进程自此有了分岔路口。

一个很明显的区别就是东西方的绘画艺术。不知道有没有朋友和我一样，看东方的水墨画的时候，就感觉这很艺术，寥寥数笔就勾勒出一片山，一片海。早期西方的绘画也是类似的，对于上帝的描绘充其量是在头上加了一个光圈以示区分，画作里并没有充斥着许多细节，在透视效果的处理上也比较一般。

而直到文艺复兴开始后，西方的写实派画作忽然有了一个不可思议的进步。像蒙娜丽莎，戴珍珠耳环的少女这样的画作，完全像套了个物理引擎 3D 渲染出来的。我的第一反应达芬奇都快赶得上人形相机了。当然不仅仅是达芬奇，在别的一些画作上甚至能看到一系列的背景虚化。这哪是用人眼看的？分明是用相机拍的。莫非他们开挂了？

没错，与其说这些大师是画家，倒不如说他们是熟练操作光学仪器和熟读人体科学的”工程师“。现在有许多证据表明，这些画家在绘制人物肖像画的时候，自己在另一个小房间里通过玻璃镜片，将模特的肖像打印在画布上。自己只需要对着投影的画像进行临摹，就能得到栩栩如生的肖像画了。

在15至19世纪前后，这些西方的画家们其实已经普遍借助“显像描绘器”、“暗箱”和“凹面镜”等光学仪器来辅助进行作画。

这，其实是一个巨大的分水岭。玻璃这么一个不起眼的小玩意，却因此成为了人类认识光学的工具，提供了重新审视世界的一个角度。当你能够很自然的通过工具来观察很认识这个世界的时候，你就不容易被教会和威权忽悠了。

有人统计过，历史上最伟大的二十个实验中，有十六个都是借助玻璃仪器来验证和实现的。比如说奠定科学基础的牛顿力学，如何才能计算和发现出天体之间的万有引力？这可不是被苹果砸一下就能写论文的。而是要提出假说，验证假说才能使得结论成立。既然要验证天体之间的联系，观测天上星星的运动轨迹，那么是不是得用上装有玻璃的天文望远镜？

在化学和生物上也是同理，都得通过透明的容器观测实验的结果。就拿引爆第一次工业革命的蒸汽机来说，本质上也是在研究气压的运动，那就得用上用玻璃做的气压计。大航海时代没有 GPS，海上航行要通过六分仪来确定自己的位置，上面也有一块玻璃。

所以玻璃这个工具，说白了就是把这个世界重新解构。把一些原本看不见的东西，用肉眼可见的方式呈现在我们的眼前。如果你想要计算出一厘米，那你就得制作出能够度量一毫米的尺子。如果你无法通过独立的工具观察到事实，也就无从开展正确的实践。

自此，人类认知世界的方式不再是心灵，而是转移到了眼睛，观测天体，观测细菌，审示一切。人类忽然具备了拷问大自然的刑具，这个刑具就是玻璃。

当人们有了亲自观察自然现象的得力工具，并且这种工具并不是只有王公贵族的垄断专属，再加上当时它的获取成本并不高，许多普通的商人都买得起，遵守事实的科学思维的种子，就这样一步一步种下了。

文艺复兴之后就是启蒙运动，小小的玻璃就这样载着西方文明逐渐点开了化学、天文学、物理学的一道道科技树。而在这些科技树的枝叶之中，最耀眼的莫过于现代半导体芯片技术。而光刻机也是其中最重要的一环。可以说，没有成熟的光刻机，我们就没法拥有如此多物美价廉的智能芯片，甚至不断解锁算力巅峰，进而让人工智能成为可能。

在光刻这个领域中，玻璃的角色再次被推上了新的高峰。要知道，这些玻璃镜头可是占了一台光刻机 40% 的成本。简单来说，光刻机就是一台拿来制造芯片的巨型照相机。我们拍照是为了将所看到的世界封存在照片里面，光刻机的作用就是通过曝光显影，将集成电路设计图复刻在涂满光刻胶的硅片上。一台好的相机可以让你拍出超高分辨率的相片，那么一台厉害的光刻机就可以制造出非常精密的芯片出来。

相机分辨率我们也许会听过，某某厂商的摄像头具备两亿像素，而放在光刻机上，分辨率值得就是制程，比如说 90 纳米，45 纳米。纳米值越小，芯片的算力越强。这相当于在一篇指甲盖的小城市里，如果能够盖起来更多的高楼，那么所能容纳的计算单元也就越多，所对应的芯片算力越强。

这也是为什么德国蔡司除了是世界知名的镜头厂商，还成为了荷兰光刻机龙头，阿斯麦的供应商。人们掌握了玻璃镜头这门技术，也就变相掌握了对于光学的科学认识，从而形成一门专业的学科。

没想到吧，一块小小的玻璃，还能以这样的形式贯穿人类的历史。使我们能够制造出今天我们依赖的高科技产品，智能手机、计算机，再到你现在开着的这台具备智能驾驶能力的蔚来汽车。从微观世界到宇宙的边缘，玻璃不断地拓展着人类的视野，更重要的是它推动了人类不再使用心灵认知世界，而是通过观测，理解现实，采用科学思维来认知和改造世界。

好了，玻璃背后的秘密故事到这里结束了，如果你还有什么想要听到的冷知识，也可以打开蔚来 app 朋友界面 社群找到NIO Radio 深圳城市分站一起来分享你喜欢的冷知识吧。

举