在東方幾無用武之地

 

玻璃雖說如此受到當代學者的推崇，可在過去很長時間，它的用途其實遠不如今日這般廣泛。英國著名社會人類學家艾倫·麥克法蘭曾經概括了玻璃的五種功用：裝飾品、容器器皿、窗玻璃、反射（鏡）以及透鏡與棱鏡。

 

有趣的是，在近代之前，從歐亞大陸由西往東，玻璃的用途呈現出逐漸減少的趨勢。如果說，在西北歐，人們充分利用了玻璃的全部五大功能的話，到了歐洲大陸的西部，從13世紀以后也利用了玻璃的四種功能（少了窗玻璃）。到了歐亞大陸的中部，也就是沙俄與中東地區，又丟掉了鏡子和透鏡。再往東，到了擁有整個人類社會半數人口的印度、中國和日本，古人連玻璃的容器器皿也基本舍棄了，只剩下了五大用途里的裝飾品。更不用說，再往東進入美洲的話，土著（印第安人與因紐特人）更是長期不知玻璃為何物，讓一切用途都在此“歸零”了……

 

說起來，在玻璃的這五種主要用途里，裝飾品反而是最不實用的一種。偏偏不實用的用途卻流傳最廣。玻璃珠子、玩具和首飾，可以說早已遍布各地。在古代中國，玻璃也被當作寶石的替代品。清代雍正皇帝甚至明確規定，三品至六品官員的朝帽上采用不同顏色的玻璃裝飾，至于寶石、珊瑚之類的“奢侈品”，那只有一二品的高官們才有資格使用了。

 

今天的人們大概很難想象，失去玻璃其余四項用途的生活會變成什么樣子。但古人也有古人的辦法。起碼在歐亞大陸的東部，玻璃不但不是不可或缺，甚至變得有些沒有用武之地。在這些地方，連西歐人都很晚才用到的鏡子（反射）和透鏡自不待言——人們普遍用磨得光滑發亮的銅鏡代替玻璃鏡——日本皇室所謂“三神器”里就有一面銅鏡，甚至看上去技術含量并不是太高的玻璃窗和容器器皿都近乎付之闕如了。

 

在這兩者之中，玻璃窗遭“棄”的情況大概更容易理解一些。這是古代玻璃使用范圍最狹小的一個功能，主要用在阿爾卑斯山以北的歐洲地區。當地人之所以會想到安裝玻璃窗的念頭，一則是包含哥特式彩色玻璃窗的宗教建筑，二則是寒冷的氣候。玻璃既不影響日照，又能阻擋寒風侵入室內，可謂是一舉兩得。

 

相比之下，在中東、印度乃至中國華北、華南的廣大地區，玻璃窗就顯得不那么有價值了。首先，這里沒有來自基督教的建筑需求——宏偉、華麗的哥特式建筑；其次，價格高昂的玻璃窗也是平民之家力所不能及；最后，氣候條件也不適合玻璃窗，故而傳統房屋幾乎不安裝玻璃窗（反例并非沒有）。最后這點聽上去有點匪夷所思，畢竟如今哪戶人家不裝玻璃窗，但其實符合古代的實際情況。無論是中東印度還是中國，都有一個難熬的夏天，其氣溫遠比西歐的夏天為高。今天的人們可以用空調或者電風扇應對酷暑，要是沒有這些現代化工具只能依靠自然風驅走一些暑氣了——不過三四十年前，上海的弄堂居民在夏天往往也要到室外“乘風涼”，便是這個道理。為了讓室內也能略微涼快一點，通風是必要的措施。這就讓阻隔室內外空氣流通的玻璃窗成了累贅。更不用說，夏日陽光透過玻璃直射室內簡直如同一個噩夢了，因此，今天的建筑設計中在玻璃窗之后必須考慮內遮陽的情況。

 

至于用于容器器皿的玻璃在古代東方也有它的替代品，這就是陶瓷。從歷史上看，陶器幾乎從發明的那一刻起，就被先民用作盛物的容器了。仰韶文化（距今約7000年至5000年）的考古發現里出土了大量彩陶。其炊器中有一種陶灶，它的發明，使我國遠古先民炊煮食物從依賴室外堆火，轉而自如地控制爐火，標志著我國古代飲食文化跨入了一個新的歷史時期。制陶先民還發明了一種汲水器——小口尖底瓶。這種小口、尖底、短頸、鼓腹的陶瓶，腹兩側有耳。汲水時，在瓶的兩耳系上繩子投置水面，由于小口、尖底和鼓腹的造型所形成的重力作用，尖底瓶能很快汲滿水而又不至下沉水底。中華先民在長期制陶過程中，不斷認識原材料的性能，總結燒成技術，積累豐富經驗，經歷1700多年的長期探索，才在東漢時期（距今1900余年）終于燒制出成熟的青瓷器與黑瓷，實現了陶轉化為瓷的偉大飛躍。

 

小口尖底瓶。新石器時代，出土于西安市臨潼區姜寨，現藏于陜西歷史博物館。
是仰韶文化半坡類型的典型水器。陶瓷容器也是玻璃器皿在古代東方的替代品

 

相比陶器，瓷器質地致密，胎體光潔，釉色美麗，素肌玉骨，恬淡清雅，而且不滲水。瓷器制成的器皿不但在中國使用廣泛，還沿著絲綢之路流傳域外，同樣廣受歡迎。亞、非許多地區在中國陶瓷器輸入之前“飲食不用器皿”，多以植物葉子作為食器。南宋《諸蕃志》介紹：登流眉國（今馬來半島）“飲食以葵葉為碗，不施匙筋，掬而食之”；渤泥國（今文萊）“無器皿，以竹編、貝多葉為器，食畢則棄之”。自從從中國獲得陶瓷器輸入以后，這種精良、衛生又實用的器皿讓當地人民日常生活用器有了很大的改善。對此，艾倫·麥克法蘭同樣指出，“直到最近數百年以前，玻璃的主要用途一直是做容器。中國人和日本人用黏土制造了極佳的容器，所以他們無論如何沒有理由對玻璃鍥而不舍。”

 

這句話的確有其道理。其實，陶瓷器表面的那層“釉”，通常由硅酸鹽復合物經由高溫熔融態再冷卻而制成。它與玻璃均屬非晶態物質，在物質結構與物理化學性能上沒有本質區別。所不同的是，兩者雖然成分近似，但在制備工藝上大有不同，前者以薄層釉漿的形式附著于陶瓷胎體表面而后燒結；后者則需要將原材料在耐火的容器即坩堝中煉制，耗時費力，且受制于坩堝的大小與耐火程度。更重要的是，瓷釉的配制和胎體成型、燒制是分別獨立的環節，而玻璃的熔制是制作工藝的首要環節，與加工成型緊密相連。因此看來，玻璃的技術“門檻”似乎也要更高一些。

 

2018年2月12日，英國特倫特河畔斯托克的哈爾森公司的工廠，一名員工從一個釉池中取出一個瓷器杯子。
釉是覆蓋在陶瓷制品表面的無色或有色的玻璃質薄層，能增加制品的機械強度、熱穩定性和電介強度。
相比陶器，瓷器質地致密，胎體光潔，釉色美麗，而且不滲水。

 

不過，古代中國既然能創造出如此高妙的陶瓷工藝，這點技術困難自然沒有道理成為不可逾越的障礙。實際上，唐代以后，中國已經可以制作和西方相同配方的鈉鈣玻璃。可惜，一波未平一波又起，鈉鈣玻璃所需的天然堿資源（堿是鈉鈣玻璃中鈉的主要來源）在中國并不豐富，作為替代品的鉛玻璃（中國鉛礦資源豐富）不但不耐熱，且鉛玻璃在熱加工時揮發有毒，絕非理想的生活器皿。相比之下，中國的優質高嶺土資源豐富，這就保證了瓷器原料來源無虞。而便宜的陶罐陶杯也比昂貴的玻璃器皿更能滿足儲物與飲水的需要。

 

退一步說，即便古代中國富有制作玻璃的天然堿資源，舍陶瓷而取玻璃大概仍然不是一個經濟理性的選擇。古代的手工業生產，普遍以木炭作為燃料。《天工開物》中統計過燒制陶器所需的木炭數量，“大抵陶器一百三十斤，費薪百斤”。木炭來自薪柴，出炭率大抵是每3千克木柴可得1千克炭。因此生產130斤陶器的過程中大概需要耗費300斤木柴。由于玻璃的燒制需要高溫（熔窯的溫度甚至高于瓷窯的溫度），而要長時間保持玻璃的熔化狀態，所耗費的木柴數量自然更加可觀。

 

就燃料而言，木柴的最大缺點就是再生周期長、數量有限，用量是否能夠得到保證呢？在古代中國，民眾冬季取暖也需薪柴。歷朝的宮廷用柴也是遠大于老百姓人家的消耗量。以明朝宮廷的實際用柴量為例，天順八年（1464）易州柴廠坐派供應215萬千克柴炭；成化元年（1465）為325萬千克；成化三年（1467）增至870萬千克。明末宮中每年用薪柴1300萬千克，木炭600萬千克。按1/3的出炭量折算，共用薪柴3100多萬千克。當時紫禁城里約有宮人9000多人，折合每人每年消耗5立方米木材。普通人家雖然消耗量不至如此之多，但考慮龐大的人口數量，對木材的需求壓力實在不言自明。結果，宋代以后，各地都感到了缺乏薪柴的壓力。發現煤礦的地區還好些，逐漸開始開采煤礦以為日用燃料（盡管煤炭的開采相較木材的獲取成本提高了許多）。沒有煤礦的地區，人民就只能使用各種代用品。最普通的就是以熱值很低的稻草為燃料。西北地區沒有稻草，百姓甚至不得不用曬干的馬糞為燃料。在這種取暖尚難以保證的情況下，耗炭量比陶瓷工藝更大的玻璃制造業自然也就難以受人青睞了。

 

除此之外，17世紀末期來華的一位耶穌會士杜赫德（Du Halde）還曾經說過一番話解釋了中國陶瓷作為容器的優勢：“蓋因以為本國瓷器更有妙用故：它可盛裝滾燙液體，以中國人之道，手持一碟沸沸然茶水，亦不會燙煞人。況中國瓷器光澤熠然，不讓玻璃。倘論其透明度有遜，其易碎性亦遜矣。”這當然也符合一般人的生活經驗，喝熱飲料時，不管是熱茶、熱開水、熱米酒，玻璃杯就是個壞容器——因為它會因熱脹冷縮不均而炸裂。更糟糕的是，早期的厚玻璃杯比后來的薄玻璃杯更容易炸裂。相比之下，耐熱的陶瓷杯子就顯得“安全”多了。

 

三只18世紀初葉由德國“Meissen梅森”國立瓷器制造廠制作的硬漿瓷花瓶。
梅森瓷是歐洲第一名瓷，也是全世界最佳的瓷器制造商之一。
德國人制作出硬瓷后，歐洲人才算是真正有了自己的自制瓷

 

不僅如此，古人品茶時對茶的湯色有講究。此時茶具底色對于湯色的襯托就起到舉足輕重的作用。在“以黑襯白”這方面，透明度很高的玻璃器反而有劣勢。無怪乎艾倫·麥克法蘭斷言，“一個飲茶的國度，不可能開發濫觴于羅馬玻璃的那等精美玻璃酒具”。與中國人飲茶的情形大相徑庭，歐洲人用玻璃杯來盛葡萄酒——一種冷飲料。恰好，葡萄酒的品質最講究“色澤”。著名的法國喜劇演員路易·德·菲耐斯在大名鼎鼎的《虎口脫險》之外演過一部不那么出名的《美食家》。在劇中，他扮演一位一言九鼎的美食家，卻因人陷害而失去了味覺。緊要關頭，他正是通過肉眼觀察玻璃杯里的葡萄酒色彩，準確判斷出了其產地與年份（這當然是喜劇的夸張效果）。可以說，葡萄酒和透明質感的玻璃杯幾乎是珠聯璧合。玻璃杯增加了視覺效果，讓人們喝起來得以眼嘴并用。只不過葡萄酒在古時受眾有限，連帶對玻璃杯也缺少了這方面的需求。艾倫·麥克法蘭為此坦率承認：“透明玻璃很長時期都沒有明顯用途，它后來才變成了人類以不同眼光看待世界的基本工具。”

 

無論如何，玻璃的確在因緣附會下成為人類科技大突破的助力。在科技史上的這種重要地位，的確令陶瓷相形見絀。其原因其實也不難理解。古代中國的工匠將陶瓷的容器與裝飾功能發展到登峰造極的地步。17世紀末18世紀初，是中國貨在歐洲最為風靡的時期，那時在歐洲刮起了一股“中國風”。人們把中國看作是最為時尚的國度，既神秘又令人神往。瓷器在歐洲人眼中被看作是“白色的金子”，人們為能擁有中國瓷器而倍感驕傲和自豪。西方國家一方面大量進口中國瓷器，一方面出于限制白銀外流的考慮又宣傳不要購買中國瓷器。當時英國有一首詩歌是這樣說的：為什么把錢往海外拋擲，去討好變化無常的商賈？再也不要到中國去買，這里有的是英國瓷器。然而，“國貨”無論質量、數量還是價格都無法與中國的進口產品競爭，英國消費者仍然愿意大量買進中國（景德鎮）瓷器。

 

直到公元18世紀初葉，德國人才制造出真正的瓷器——硬瓷，以后推廣至法國、瑞典、英國、俄國、西班牙等地，這時歐洲才算有了自制的瓷器。更晚至18世紀后期，隨著德國梅森、法國里摩日、荷蘭代爾夫特及英國斯坦福德郡等歐洲諸瓷廠的建立，歐洲的制瓷技術發展迅速，隨著蒸汽機的廣泛運用，陶瓷工業也由原來的手工作業改為機器生產。最終，在19世紀初期歐洲瓷器才開始逐漸取代來自中國的傳統產品。既然在長達幾個世紀的時間里，歐洲的科學家們都為模仿乃至趕超中國瓷器而絞盡腦汁，他們恐怕更沒有心思去思考陶瓷還會有什么其他用途，以及作為認識世界的工具或者改善客觀環境的工具的潛力了。

 

實事求是地說，在從新石器時代到20世紀的漫長歲月里，歷代工匠制作的陶瓷器皿幾乎都是人們日常生活用品。所采用的原料和制作工藝，也大致差不多。直到20世紀，“制陶這門最古老的技術才可以說是真正形成了一門與技術和科學知識密切相關的行業”。陶瓷也逐漸超出了日常生活范圍，在工業技術領域中大顯身手。這些新品種陶瓷不但在原料上不再使用粘土、瓷石之類的天然原料，而且在工藝上也不再沿用傳統的方法，而是采用新的制造技術，如靜水壓成型、高頻濺射、高溫熱壓、高溫熱鍛、真空蒸發等等。

 

其中值得一提的是高溫高強度陶瓷。自從飛機、火箭、導彈、人造衛星、宇宙飛船等新技術發展之后，工程上對耐高溫和耐磨材料的要求愈來愈高。比如，噴氣發動機的動力燃燒室里的溫度非常高，一般金屬材料在這樣高的溫度下很快就會化為白煙而損壞。相比之下，陶瓷卻大有潛力。就拿氮化硅陶瓷來說吧，它能在高達1200℃的溫度下不喪失機械強度，硬度僅次于金剛石，表面光滑如油，能耐酸腐蝕，也能忍受急冷急熱的溫度突變，這些優點無疑讓其成為航空航天工業的理想材料。

 

不僅如此，就連玻璃原本的獨門秘籍——透明居然也被陶瓷實現了。過去人們總以為只有玻璃是透明的，陶瓷制成半透明已經是了不起的事了，怎么設想它會像玻璃一樣透明呢？但科技人員卻創造了新的奇跡。

 

陶瓷為什么不透明呢？這是因為普通的陶瓷內部存在著雜質和氣孔等不均勻的顯微結構，如雜質能夠吸收光，而氣孔能使光產生散射。因此，要想讓陶瓷變得透明，就得選用高純度的原材料，并且排除陶瓷里的雜質與氣孔。當然，還需要添加合適的燒結添加劑，表面加工也要光潔如鏡……這樣才能生產出“透明”的陶瓷來。

 

這種“透明陶瓷”有什么用處呢？20世紀60年代，高壓鈉燈問世了。它是光效最高的高強度氣體放電燈，被稱為第三代照明光源，工作時能發出金白色光，具有發光效率高、光色柔和、透霧性強、耗電少、壽命長等特點。但它也有缺點：工作溫度高達1200℃，且壓力大，腐蝕性強。傳統的玻璃燈管無法適應如此苛刻的環境。反而是氧化鋁透明陶瓷用來制作新電光源高壓鈉燈的燈泡十分理想。另外，用透明陶瓷制作高級防護眼鏡也是一個不錯的選擇。電焊工在作業時面臨著電弧光輻射等因素的危害，因此護目鏡就成為一種必備的保護措施。這種眼睛防護用具也可以用透明陶瓷來制作。

 

用透明陶瓷制作而成的高壓鈉燈。
它是光效最高的高強度氣體放電燈，由于工作溫度高達1200℃，且壓力大，腐蝕性強，傳統的玻璃燈管無法適應如此苛刻的環境。
氧化鋁透明陶瓷用來制作新電光源高壓鈉燈的燈泡十分理想。

 

后來，又相繼誕生了氧化鎂、氧化釔透明陶瓷，用于紅外技術的氟化物和硫化物透明陶瓷等等。不同種類的透明陶瓷，如雨后春筍般地不斷涌現，為新技術的高速發展提供了有利的物質條件。不過，“透明陶瓷”對光線的透過率并不是100%。作為一種具有一定透光性的多晶材料，“透明陶瓷”的含義通常被認為是光線透過率超過10%即可。相比之下，普通采光玻璃的透光率平均來說略高于80%。從這個意義上說，倒也不能斷言“透明玻璃”就會被“透明陶瓷”取而代之。

參考資料： 

麥克法蘭:《玻璃的世界》； 

李劍峰：《平板的“表面”功夫：深入了解玻璃的故事》； 

關寶琮等《陶瓷史》； 

郭小燕：《論影響中國傳統玻璃工藝發展的歷史文化因素》； 

于麗：《有“塑膠水晶”之美譽的亞克力》； 

蘇更林：《陶瓷變透明搖身變“明星”》等