玻璃世界
Alan Macfarlane与Gerry Martin
译自Science网站
任何人在回顾人类文明近50000年历史的时候都会注意到，最重要的转变发生在1200至1850年间。这次转变影响了人类两个最重要方面的能力：我们思考的方式和观看事物的方式。比较欧洲在1200年与1850年的绘画作品特点，以及1200年和1850年化学、物理、生物学知识总量，谁都会毫不犹豫地认为在这650年中发生了一场革命。这场革命不仅表现在艺术和建筑中，也反映在交通、住宅、能源、农业和制造业上。
我们知道这一切确实发生过，但除这以外就没有更多共识了。我们至今也不清楚文艺复兴为什么能够在14、15、16世纪发生，而工业革命则出现在17至18世纪。我们也不清楚为什么这一切发生在西欧，而非伟大的中东或中国文明那里。
获取更可靠的知识与更好地加工制造工具、仪器和其他人工物品之间相互影响，造就了横扫西欧的非凡变革。在整个历史中，我们经常从实验中目睹了新知识的出现。新知识随后带来了重大创新，使改进的或新的器物更强大。如果这些器物是有用的、为人所需的，而且是容易制造的，它们常常就会四处流传。然后，这些东西就改变了日常生活的条件，并协助了日后的理论探索。这样的器物可以通过两种方法做到这一点：增加可以用来支持进一步探索活动的财富，以及为科学研究提供更好的工具。
历史上，这种知识-创新-量化的三角形出现在生活中的很多方面，尤其值得一提的是在农业中。当这样的器物被四处流传时，循环就持续下去了，这是个日积月累的过程。沿这样的三角运动的速度和运动重复的频率就是对人类文明发展的度量。我们的分析表明，在玻璃生产和使用史中的三角形说明，玻璃在1200年至1850年席卷欧洲的重大变革中发挥了重要作用。
玻璃简史
没有人清楚玻璃在何时何地以何种方式产生。它可能在公元前3000至2000年间最先出现在中东地区（如古埃及或美索不达米亚）。玻璃几乎是腓基尼商人在偶然间发现的——这是古罗马历史学家普林尼（公元23-79年）所说的——他们显然已注意到，当他们用来放置食具的硝酸盐块被融化，并与来自海滩的沙子混合后，一种清澈透明的液体出现了。公元前1500年前后，古埃及的工匠发明了制造玻璃器皿的方法，而指导玻璃制造的手册最早出现在公元前650年的亚述石板中。大约2000年前，叙利亚工匠发明了吹制玻璃的技术，这项技术被罗马人采用，并在他们征战西欧的时候将其广为传布。威尼斯13世纪的崛起使它成为了西欧的玻璃制造中心。当工业革命具有了必要条件后，新的制造技术使大规模制造玻璃科研仪器、玻璃瓶罐、窗格玻璃和其他玻璃物品成为可能。
玻璃的各种用途
历史上使用玻璃的主要方式有5种，依地域不同而不同。1850年前，在整个亚欧大陆上都有玻璃珠、筹码、玩具和首饰出现，这时玻璃是贵重宝石的替代品。做出玻璃器皿、花瓶和容器的伟大发明家是意大利人（先是罗马人，之后是威尼斯人）。玻璃器皿1850年前主要出现在亚欧大陆西部，在印度、中国和日本也有少量使用。在伊斯兰世界和俄罗斯，玻璃的用途自14世纪起由于蒙古入侵而发生了戏剧性的转变。
玻璃的另一个关键应用是制造窗户。20世纪之前，窗玻璃多数出现在亚欧大陆以西（主要在阿尔卑斯山以北），在中国、日本和印度则很少。玻璃还有一种用途，这利用了它表面镀银后的反射性。16世纪，威尼斯人发明了玻璃镜，之后它在整个西欧被广泛使用，但在整个伊斯兰世界，以及中国、日本、印度几乎没有它的踪影。玻璃最后也是最重要的一个应用就是制造透镜和三棱镜。这带来了改善人类视力的眼镜的发明；眼镜最早是欧洲人在13至14世纪间发明的。玻璃有弯曲光线和放大物体的性质，这是中国人12世纪首先发现的，而此时这一原理可能被亚欧大陆上所有文明熟知了。但只有西欧实际制作了透镜。这与中世纪时人们对光学与数学兴趣大增相一致，而这也使其他学科，包括建筑和艺术，得到了发展。
不同地区以不同方式使用玻璃的理由可能很大程度上是偶然的，这与气候、饮水习惯、陶瓷的使用、政治事件和其他很多因素有关。需要注意的是，计划、个体心理、出众的智慧或更好的财力看起来与之无甚关系。然而这些偶然促使西欧社会沿知识-创新-量化的三角形发生了巨大变化。玻璃制造工艺的改进和更多精密玻璃仪器的制造揭示出自然和物理世界更多的奥秘，这反过来又促进了玻璃制造，因而也改善了玻璃的质量。
玻璃与科学知识
玻璃加速了人们从自然界和物理世界获取令人惊异的知识的速度，这是因为它提供给人们新的科学仪器：显微镜、望远镜、气压计、温度计、真空瓶、曲颈甑，还有许多其他的。玻璃将人们的眼界和思维扩展到新的可能性上，并将西方文明解释实验的方式从听转换到了看。我们随机选择了20个改变世界的著名实验：例如汤姆生发现了电子，法拉第关于电学的工作，牛顿用三棱镜将白光分解——我们发现，其中的15个没有玻璃制工具就不能完成。近500年间知识革命发生在西欧而非他处可以认为部分是由于中东玻璃制造业的瓦解，而它在印度、日本和中国的重要性减低。
没有玻璃仪器就不能存在的科研领域有很多：生物组织学、病理学、原生动物学、细菌学、分子生物学，还有其他。如果没有玻璃，天文学、普通生物学、物理学、矿物学、工程、古生物学、火山学和地质学的发展将更加缓慢且方式与现在不同了。
例如，如果没有透明的玻璃，气体的实验定律将不会被发现，因而也就没有蒸汽机、内燃机、电、电灯炮、照相机，也没有电视。没有透明的玻璃，胡克、列文虎克、巴斯德、科赫就无法在显微镜下观察微生物，而显微镜是提出细菌理论和研究传染病的前提，而这二者带来了医药的革命。
化学十分依赖于玻璃仪器。多亏有了玻璃，欧洲科学家才阐明了氮的化学性质，并学会了将氮以氨的形式固定来制造化肥，这给19至20世纪的农业带来了巨大飞跃。没有玻璃就无法阐明太阳系的结构，无法测量恒星视差，也无法证实哥白尼和伽利略的猜想。玻璃的应用引起了我们宇宙观的变革，改变了我们宇宙学的全部观念。此外，没有玻璃，我们就无法了解细胞分裂，无法详细了解遗传学，当然也就没有DNA的发现。如果没有眼镜，大多数50岁以上的人将无法阅读这篇文章。玻璃起源于意外世界，但它以可预见的方式却沿着创新三角形运动：可信赖的知识更深刻，新的器物就会出现，接下来就是它们大规模的制造。
日常生活中的玻璃
我们已经讨论了玻璃对科学界的贡献。但公元1200年后，所有的知识都是相互联系的。没有镜子、透镜和玻璃窗，文艺复兴带来的伟大变化就无法发生。对光学定律的新认识，还有达·芬奇和丢勒以及同行们精确的绘画作品很大程度上依赖于多种玻璃仪器。如果没有威尼斯人极高质量的玻璃制品，就没有1350年至1500年艺术界出现的不同分支。教堂彩色镶嵌玻璃的窗户影响了大众的信仰；玻璃镜子影响到我们对自己的认知。
然而，玻璃并不仅仅是可以帮助人们思索和感知的工具，也是个能够改进日常生活的工具。在13世纪至19世纪中叶的欧洲，有许多玻璃带来的变化，它们不仅使这一时代的知识怒放，而且还提高了许多人的生活水平。例如窗玻璃使每日可工作时间变长，改善了工人所处的条件。玻璃使光线进入室内，让居室更整洁，改善了卫生和健康条件。另外，玻璃也是一种坚硬有保护性的表面，很容易清洁。玻璃窗不仅改变了私人住宅，也使商店发生了变化，后来许多店主都将他们的货物和产品放置在玻璃窗或玻璃柜内。
这种透明的熔融液体改变了农业和园艺。使用玻璃温室促进植物的早熟并非现代社会早期欧洲人的发明。实际上，罗马人早已使用类似的装置来促进植物生长，并用玻璃保护他们的葡萄。罗马人的这个办法在中世纪晚期被重新提起，此时用于种植花卉，之后是水果蔬菜的玻璃亭开始出现了。随着玻璃成本的下降，特别是平板窗玻璃质量的提高，又出现了许多新的用途。玻璃钟形罩和温室改进了水果和蔬菜的种植，使人们的伙食更为健康。19世纪，玻璃使得用世界各地的植物丰富欧洲的农场和花园成为了可能。
15世纪之后，玻璃有了很多其他能够改变日常生活的用途。这其中有防风信号灯、封闭四轮马车、表盘玻璃、灯塔，以及街灯。六分仪需要使用玻璃，Harrison在1714年发明的精密经纬仪没有玻璃也无法制造，而经纬仪解决了海面上计算经度的问题。因而，玻璃直接贡献于导航和旅行。另外还有玻璃瓶，它给食品饮料和药品的储藏带来了革命性的变化。实际上，由于储藏、运输酒和啤酒更加容易，玻璃瓶给饮酒习惯带来了革命。首先是从饮酒器具和玻璃窗，然后是提灯、灯塔和温室，最后是照相机、电视以及许多其他的人工物品，我们的现代社会从玻璃的海洋中出现。
玻璃的不同用途是相互联系的——窗玻璃改善了工作环境，眼镜延长了工作年龄，彩色玻璃增添了使人入迷的神秘光线，因而带来的光学研究的渴望。这种很大程度上不可见的物质之间千丝万缕的联系使玻璃迷人而有力，成为一种造就我们这个世界的熔融液体。
A. Macfarlane在英国剑桥大学社会人类学系工作。地址：Cambridge, CB2 3RF, UK。电子邮件：am12@cam.ac.uk。Gerry Martin是一位实业家，是科研仪器商Eurotherm Ltd.,的创始人之一。
