前言
在某些一望無(wú)際的海面上，波濤里攜帶著成千上萬(wàn)只玻璃瓶子。她們五顏六色，奇形怪狀，成群結(jié)隊(duì)，她們絕大部分是被人們當(dāng)作垃圾扔掉的，但只有少數(shù)玻璃瓶子在科技發(fā)展和人類(lèi)研究中有著特殊的使命。
2018年3月6日，澳大利亞珀斯當(dāng)?shù)匾粦?hù)人家，在珀斯以北180多公里的一個(gè)偏遠(yuǎn)沙灘上游玩時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)外表古舊的玻璃瓶，瓶中只有一張紙條，而紙條上還有模糊的墨水字跡，依稀能看見(jiàn)寫(xiě)著“1886年6月12日”和船名“寶拉“。
拾到來(lái)自132年前的玻璃瓶
專(zhuān)家經(jīng)過(guò)研究玻璃瓶中紙條上的信息，證明這個(gè)玻璃瓶確實(shí)來(lái)自132年前的一艘德國(guó)船只——寶拉號(hào)（Paula）。
在1886年，研究人員乘坐寶拉號(hào)負(fù)責(zé)執(zhí)行水文組織的的觀測(cè)任務(wù)，追蹤洋流的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，便在特定位置將無(wú)數(shù)個(gè)裝有記載著實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的紙條的玻璃瓶拋進(jìn)印度洋。
這些玻璃瓶，將被極個(gè)別人拾到，完成她的實(shí)驗(yàn)使命；有的仍在海洋里流浪；而有的會(huì)在外力的作用下破碎。
這個(gè)玻璃瓶很幸運(yùn)，在海洋和泥沙里流浪了132年，瓶身并沒(méi)有破損。唯有木塞在長(zhǎng)久的水泡日曬里風(fēng)干脫落，大量沙子灌入瓶身緊緊包裹著紙條，和厚重的玻璃瓶子一起被沖積在沙灘中，保持著穩(wěn)定和諧，直到被人發(fā)現(xiàn)。
這一個(gè)玻璃瓶的價(jià)值不僅僅是為洋流方向的實(shí)驗(yàn)提供證據(jù)，更為重要的是，意外提供給了玻璃一個(gè)時(shí)間長(zhǎng)久和環(huán)境不確定的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
寶拉號(hào)
這一個(gè)玻璃瓶的價(jià)值不僅僅是為洋流方向的實(shí)驗(yàn)提供證據(jù)，更為重要的是，意外提供給了玻璃一個(gè)時(shí)間長(zhǎng)久和環(huán)境不確定的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
在這樣一個(gè)環(huán)境中，玻璃存在了132年，沒(méi)有破碎，沒(méi)有風(fēng)化，沒(méi)有消失，這個(gè)瓶子本身就是這個(gè)奇跡，讓人不免好奇。人類(lèi)生命不過(guò)百年，玻璃為什么可以存在這么久。
什么是玻璃？玻璃的成分到底是什么？
根據(jù)當(dāng)代百科全書(shū)的定義，玻璃是一種或透明或雜色的物質(zhì)，固體和液體混合參半，穩(wěn)定形態(tài)是固體，在一定溫度下會(huì)變?yōu)榱鲃?dòng)的液體。
由沙子中的主要成分二氧化硅和石灰等其他化學(xué)物質(zhì)在高溫下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，以流動(dòng)的液體形態(tài)融合時(shí)形成連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在冷卻的過(guò)程中液體粘度逐漸增大直到最后硬化。
玻璃的分子結(jié)構(gòu)
玻璃屬于人造物品，歷史發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)成為了常見(jiàn)的造物材料之一。玻璃以其透明的特性和晶瑩的色澤深受人們喜愛(ài)，用來(lái)隔風(fēng)透光，兼具實(shí)用性和觀賞性。從古至今，在建筑、科技和藝術(shù)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。
玻璃在廣泛生產(chǎn)和應(yīng)用的同時(shí)，同樣也產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題，玻璃的壽命到底有多久。如果不對(duì)玻璃施加外力，那么玻璃在自然穩(wěn)定的狀態(tài)下可以存在多久？
要想解決這個(gè)問(wèn)題，就必須對(duì)玻璃進(jìn)行深入的解讀。
玻璃的歷史
玻璃雖然在近代才在全球廣泛應(yīng)用，但她的歷史卻是十分悠久的。在三千多年前的地中海沿岸，一艘商船載著晶體礦物“蘇打石”，由于天氣惡劣，海洋危險(xiǎn)重重，商船停靠在地中海沿岸。于是船員們抬起大鍋登陸，并用幾塊“蘇打”在沙灘上搭建了一個(gè)簡(jiǎn)單的灶臺(tái)，搭鍋?zhàn)鲲垺?/p>
天然蘇打石
??當(dāng)他們收拾東西準(zhǔn)備離開(kāi)時(shí)，有人發(fā)現(xiàn)原本搭建灶臺(tái)的沙灘上，有一些奇怪的東西，這些東西在陽(yáng)光的照射下還會(huì)閃閃發(fā)光。這些閃光的東西，其實(shí)是他們做飯時(shí)用來(lái)當(dāng)作灶臺(tái)的天然蘇打石，在烈火的烤炙下，與沙灘上的沙子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的晶體。
后來(lái)大家才知道，蘇打是天然堿，沙子里含有大量的二氧化硅。這兩種物質(zhì)在高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，于是就產(chǎn)生了一種新的物質(zhì)，這就是最早的玻璃。
我國(guó)古代也有玻璃的出現(xiàn)，玻璃最早在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就有，但是要等到明清時(shí)代發(fā)揚(yáng)過(guò)大。而且并不能像現(xiàn)在的玻璃杯那樣能夠放熱水，并且純度也是普遍偏低。
古代玻璃制品
我國(guó)的玻璃制造歷史很長(zhǎng)，到漢代已達(dá)到驚人發(fā)達(dá)的水平，不過(guò)，從先秦至漢，受到傳統(tǒng)的崇玉觀念的影響，玻璃更多的是作為仿造玉器的原材料，玻璃本身的價(jià)值并不高，但是手藝人們高超的制作技術(shù)卻讓玻璃在“仿玉”這個(gè)領(lǐng)域取得了精彩的成就。
大約從漢代起，遙遠(yuǎn)的異國(guó)生產(chǎn)的透明玻璃制品開(kāi)始流入我國(guó)，透明玻璃當(dāng)時(shí)被珍視為奇寶。
大約在兩晉南北朝期間，異國(guó)的玻璃制造技術(shù)一波一波傳入我國(guó)，其中也包括燒制透明玻璃的珍貴技術(shù)。 明代宋應(yīng)星在《天工開(kāi)物》中也記載了當(dāng)時(shí)作坊里燒制玻璃制品的全過(guò)程。我們可以知道，在那個(gè)時(shí)代玻璃制品已經(jīng)不是稀有的物品。
古代透明玻璃制品
?所以，在我國(guó)古代及歐洲古代都流傳下來(lái)了不少玻璃藝術(shù)品，從出土的墓地中發(fā)現(xiàn)了各種玻璃制品。比如1990年10月杭州市半山鎮(zhèn)石塘村戰(zhàn)國(guó)一號(hào)墓出土戰(zhàn)國(guó)水晶杯、寧夏固原縣北周李賢墓出土的玻璃碗、江蘇南京象山7號(hào)墓出土玻璃磨花筒形杯等等。
雖然塵封了一千多年，但她們依舊充滿(mǎn)色澤，完好無(wú)損。可見(jiàn)，玻璃在固定的自然環(huán)境下非常穩(wěn)定。
當(dāng)一個(gè)玻璃瓶所處的環(huán)境非常穩(wěn)定，自然環(huán)境中的各種外有力量都無(wú)法影響到她，比如存放在博物館里，埋葬在地底下，一直保持著穩(wěn)定的狀態(tài)，那么她就可以存在很多年，也許可以永遠(yuǎn)存在。
磨花玻璃碗
?為什么玻璃會(huì)在自然環(huán)境下這么穩(wěn)定？
穩(wěn)定的原因大概有這么兩點(diǎn)：
首先是化學(xué)穩(wěn)定性。玻璃主要成分是二氧化硅，另外還存在一些Al、Na、Ca、K的鹽。
玻璃中的這些元素相互作用所形成的混合物，都處于相對(duì)飽和平衡的狀態(tài)，與外部大多數(shù)混合物是相互排斥的，不會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。
所以，當(dāng)玻璃放在一個(gè)自然環(huán)境中，即使有外部力量刺激，除了形態(tài)，她不會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)。
玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性
其次是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。玻璃中的主要元素Si與O會(huì)形成硅氧的一種四面形體，這些Si-O四面形體結(jié)構(gòu)一個(gè)一個(gè)組合起來(lái)的，可以形成無(wú)定型的密集而整齊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
始終保證著穩(wěn)定的Si-O四面體結(jié)構(gòu)有利于玻璃的穩(wěn)定性，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也類(lèi)似于漁網(wǎng)本身相對(duì)的穩(wěn)定性。
二氧化硅的四面體結(jié)構(gòu)
?在什么情況下，玻璃的穩(wěn)定會(huì)被打破？
眾所周知，玻璃是易碎的。玻璃雖然擁有質(zhì)地堅(jiān)硬的固體性質(zhì)，但在顯微鏡下，玻璃的元素分子并不是像鐵分子或者金屬分子那樣是緊密的靠在一起的，反而是像水分子一樣，很松散。
這種松散就決定了玻璃的另一個(gè)特性——脆。雖然玻璃的分子結(jié)構(gòu)有序但過(guò)于稀疏，一旦遇上分子結(jié)構(gòu)更為緊實(shí)的物質(zhì)，像玻璃這樣松散的分子結(jié)構(gòu)就很容易被打破，因此玻璃易碎是由其分子結(jié)構(gòu)決定的。
因此在自然界的水力、風(fēng)力、地質(zhì)運(yùn)動(dòng)等外力的長(zhǎng)時(shí)間作用影響下，玻璃瓶就會(huì)持續(xù)地遭到外部力量的非化學(xué)沖擊，這種沖擊主要來(lái)自分子結(jié)構(gòu)緊密的物質(zhì)。
在翻滾、撞擊、摩擦等等過(guò)程中，玻璃瓶就會(huì)發(fā)生破碎，然后在外力作用下，從大塊變成小塊、小塊變成更小塊，如此反復(fù)，最終變成非常細(xì)小的顆粒，并融入大自然之中。
玻璃被擊碎
所以說(shuō)，要想打破玻璃的穩(wěn)定，讓其在自然界中“消失”。通常就是通過(guò)水力、風(fēng)力、地質(zhì)運(yùn)動(dòng)等外來(lái)動(dòng)力的作用，讓玻璃破碎，又使碎片變成碎屑，最終成為非常小的粉末，直至“消失”。
故而，玻璃能夠在自然界中存在多長(zhǎng)時(shí)間，通常取決于外部的動(dòng)力作用大小和時(shí)間的反比作用。
一個(gè)典型的例子就是位于俄羅斯海參崴的“玻璃海灘”。
說(shuō)起來(lái)，這里曾經(jīng)只是一處用來(lái)存放舊玻璃瓶的垃圾場(chǎng)，而“玻璃海灘”形成也是非常的傳奇。和玻璃有關(guān)，和海水有關(guān)，和時(shí)間有關(guān)。
俄羅斯海參崴的玻璃海灘
?從幾十年或一百多年前甚至更久以前的某一天開(kāi)始，無(wú)數(shù)的失去使用價(jià)值的玻璃瓶、玻璃杯、或是其他什么玻璃制品一車(chē)一車(chē)地拉來(lái)，堆放拋棄于此。久而久之，寬廣的海灘上一眼望去遍布玻璃。
在當(dāng)時(shí)，這樣一個(gè)堆滿(mǎn)玻璃碎片的沙灘，成了無(wú)人敢涉足的危險(xiǎn)之地和禁忌之地。但是沒(méi)有人會(huì)想到，有一天，這里會(huì)成為一條五光十色的海岸線(xiàn)，每年的游客絡(luò)繹不絕。
游客眾多
在海浪夜以繼日地沖刷下，海灘上的完整玻璃瓶不停的起伏碰撞，變成了碎片。來(lái)自大海的外力帶動(dòng)著這些玻璃碎片相互摩擦，她們?cè)诤Ｋ写蚰ィ驳睦饨亲兊霉饣庑螆A潤(rùn)如鵝卵石一般。
海水的沖刷和磨礪銼平了玻璃的鋒利，一些經(jīng)過(guò)海水打磨的普通玻璃石從海里被沖積到海灘上。久而久之，在海灘上已經(jīng)沒(méi)有玻璃瓶，取而代之的是各種顏色的圓潤(rùn)的細(xì)小的玻璃塊兒。
玻璃海灘的玻璃
這些小玻璃塊兒，也被稱(chēng)為“海玻璃”，她們中品質(zhì)上佳的大多會(huì)被制作成工藝品或者首飾。玻璃作為垃圾被扔進(jìn)大海又重生于大海，大海不計(jì)較她們尖銳，反而讓她們?cè)诖蠛＠锵淳毘勺蠲利惖幕仞仭?/p>
時(shí)至這些玻璃依舊在被海水沖刷滌蕩，變得越來(lái)越圓潤(rùn)光滑的，可以想象的是，在不太遙遠(yuǎn)的未來(lái)，她們就會(huì)徹底地融入大自然之中，變成沙子沉入海底或者直接沉睡在海灘上。
被海水打磨的玻璃
?玻璃能存在多久？
因?yàn)樯匙雍筒ＡФ际怯啥趸杷鶚?gòu)成，玻璃和沙子有著不解的淵源，生物不會(huì)誤食，更不會(huì)有什么化學(xué)危害。
玻璃制品只要進(jìn)入環(huán)境，尤其是持續(xù)水力環(huán)境后，很快就會(huì)被海洋的力量強(qiáng)制沖刷磨去棱角，然后會(huì)消失，她們的這種消失像水融入水一樣。換了一個(gè)狀態(tài)，繼續(xù)生存在地球上，我們可以認(rèn)為她們“消失”了，同樣可以認(rèn)為她們永遠(yuǎn)存在。
一個(gè)玻璃瓶可以存在多久？可以這樣說(shuō)，一個(gè)玻璃瓶，在沒(méi)有水力、風(fēng)力、地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的作用和影響下，就會(huì)和當(dāng)初出土的來(lái)自幾千年前的玻璃一樣，依舊是那個(gè)玻璃瓶，完整純粹。
沙灘上廢棄玻璃瓶
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??但是，只要玻璃瓶被置于這些環(huán)境里，她的最終結(jié)局就是“消失”，或者仍舊在“消失”的過(guò)程中。只是這樣的過(guò)程太久，我們?nèi)祟?lèi)很難完整的觀察到這個(gè)過(guò)程。
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