讀樓大學 | 如何分辨玻璃和水晶

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施华洛世奇是玻璃还是水晶？
本期“读楼大学”带您了解玻璃与水晶的区别

Is Swarovski glass or crystal?
This issue of "University of Reading" takes you through the difference between glass and crystal

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关于施华洛世奇的问题，实际上是个普世的疑问。因为人们在铺天盖地的广告轰炸下，混淆了我们本来就贫瘠的物理认知。所以当把玻璃、琉璃、水晶、钻石这几种样貌差不多但价格天差地别的东西摆在眼前，你确实很难做出定性式的分辨。您要是最近打算买钻戒或者施华洛世奇，就别走开，听我科普一番“玻璃”。

我最喜欢的一部美剧是《权力的游戏》，其中夜王大军兵临冬临城下，为了能打败那些蓝乎乎的不死异鬼，雪诺带领着人类，准备了一样秘密的大杀器，那就是专杀异鬼的龙晶。用龙晶做成的箭头、手斧，一旦插入异鬼的身体，那如野生威震天的异鬼便会轰然到底，碎成一堆冰雪粉末。

尽管《权游》带有一定的玄幻色彩，但这龙晶却是真实的存在，它，就是对人类历史起过重大作用的“黑曜石”。

我们经常说，人类与动物的最大区别是能够使用和掌握工具，而最初的工具不过是一些石刀、石斧这类敲打、切割器。在考古发现中，最精巧的切割器就是采用黑曜石做成，远比其它材料来得锋利。吉林和龙市崇善镇发现的旧石器时代晚期人类遗址，其中石制工具99%都是用黑曜石制成，而黑龙江一带的先民们，在公元前1000年时用的石弩也是用黑曜石做箭头。

除此之外，黑曜石还作为镶嵌类宝石，广受先民的追捧，埃及法老图坦卡蒙金像的眼睛就是黑曜石镶嵌而成。在美国亚利桑那，传说印第安人阿帕奇部落的一众战士，因遭遇埋伏而全军覆没，部落家人痛哭的眼泪落在地上，变成了一颗一颗的黑曜石，所以它又被称为“阿帕奇之泪”。

人们一直拿黑曜石当成宝石的一种，认为它有辟邪、护身的功效，所以市面上有不少黑曜石做成的项链首饰之类，价格不菲。我们科考一下就得知，黑曜石的化学成分主要是非晶体二氧化硅，主要产自火山喷发区域。而作为化学课代表的我，可以很负责任的说，黑曜石就是在火山熔岩中天然形成的——玻璃。

玻璃是如今最常见的一种物质，尽管它有千千万万的变化和形态，而基本的成份就是二氧化硅。从物理的角度说，用高温将二氧化硅融化后快速淬火冷却，所以也有学者认为玻璃是一种被冻结的液态物体，内部的分子没有时间形成晶体，冻结在液态分子的排布方式上。

黑曜石作为人们喜爱的宝石家族中的一员，受到人们的热爱和追捧情有可原，不过，让很多女子如醉如痴的施华洛世奇水晶，我必须狠狠地吐槽一下：施华洛世奇这种BlingBling的东西，现在已经广泛地应用在时尚行业，施华洛世奇在他自己的官网上绝口不提材料是啥，只是也借助各种路边社媒体宣传水钻、水晶的名号。不过我要郑重告诉你：施华洛世奇的材料就是一种高级的玻璃，用它自家的加工工艺，加了铅并且镀了膜，所以才有那么BlingBling的闪光。

吐槽施华洛世奇绝不是恶意诋毁，实际上我本人的车上就挂着它家的冰花吊坠。我认为施华洛世奇的设计和工艺，绝对是一线的珠宝级标准，只是材质上……它确实是一块玻璃。

玻璃的化学成分是二氧化硅，而大家都很喜欢的水晶，很遗憾的告诉大家，它的成分也是二氧化硅。二者之间只是分子排列结构不同，晶体是分子按照一定的规则进行排列，如同我们习以为常的雪花，就是一种晶体结构。水晶是二氧化硅历经千万年自然结晶，而玻璃是二氧化硅被迅速冻住的液态结构。

此时肯定有朋友会问：那和玻璃长得很像的钻石，是不是也是二氧化硅？咳咳，我必须严肃地纠正您：钻石之所以昂贵，其理由之一是钻石是世界上极其罕见的单分子组成的物质，他的化学成分是碳，与玻璃的二氧化硅完全不同！钻石的每个碳原子都与另外4个相邻的碳原子形成共价键，所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以金刚石硬度非常高，莫氏硬度为10。

上完化学课，现在我们继续回到历史课。古罗马时期有位博物学者叫普林尼，他将一生中对世界的观察都写入了他的著作《自然史》，其中他记录道：一艘腓尼基商船遭遇飓风，被吹上一座小岛。又冷又饿的水手们准备支起炉灶开火，但是沙滩上没有石头架锅，于是水手搬来船上的一种货物——大块的苏打。第二天水手离开的时候，发现炉灰中有闪闪发亮的小东西， “这种新发现的东西，实际上就是玻璃，是苏打和岸边的沙粒化合而成。”

很多科学成果，人们往往都会归结于一次偶然的灵光乍现，普林尼也是如此。后世有好奇的科学家在沙滩上重复做了这个实验，却一无所获，因为做饭的炉火根本无法融化苏打和沙粒。

那么人工玻璃到底源自何处呢？经后世考古发现，所有的证据都指向了古代埃及。古埃及王国有位唯一女法老叫哈特谢普苏特，人们发现了她的木乃伊上戴着一大串玻璃珠子的项链，而且上面还刻有女王的名字。所以玻璃的起源一下被指向了3500年前。

到了罗马帝国时期，玻璃的加工工艺已经非常高超，很多罗马人家都有玻璃器皿了，但普通人家的玻璃器皿还大多是不透明的玻璃，只有贵族们才能用得起那些透明质地的玻璃杯。据说曾经有一种叫“夜光杯”的，据说是工匠们在熔化的石英液体中加入了一些细微的五彩玻璃碎末，所以成型后杯子能够发出反射各种颜色的火星。罗马暴君尼禄曾经为了一只夜光杯花费了70个塔兰，这笔钱在当时足够买进300名奴隶了。

在亚得里亚海的蔚蓝色海湾里，有个不起眼的小岛。岛上有个地图上都难以标注的小城市叫木兰诺，在600年前，它却闻名于西方世界，因为这里就生产最好的玻璃器皿。

木兰诺本来是威尼斯共和国的一部分，后来就自己独立了。这里的25000居民有着自己的议会、货币和法律，还有着当时冠绝全球的玻璃烧制工艺。当年木兰诺的玻璃有多贵？我举一个例子：神圣罗马帝国皇帝马克西米连要找一位公爵借十万金卢布，公爵答应了，但是需要有个抵押物。马克西米连就送去了一支木兰诺生产的黄色玻璃瓶，公爵看到这个抵押物，二话不说就借出了这笔巨款。

木兰诺的玻璃工艺已经达到了炉火纯青的地步，不论是生产工艺还是艺术水平，都让西方世界的土鳖们趋之如骛。据说当年木兰诺曾经有一种网纹瓶，就是瓶子的玻璃壁上有一层美妙的网纹，但外表确摸不出来。西方土鳖们开动了上百年的脑筋也没琢磨出来其中的门道，后来一位从木兰诺逃出来的叛逃者才解开了这个谜团。原来是在金属模具的内壁上先做好网纹图案，之后将玻璃溶液浇灌进去形成有网纹的单侧瓶壁，之后拆掉模具从另一侧再浇一遍玻璃溶液，而每一层都非常的纤薄。

这种工艺在当时是绝密，严格不许外传的，所以木兰诺的人也被秘密警察严密监视起来。16世纪中期，有一位叫巴列林诺的工匠带着烧制五彩玻璃的配方，趁着风雨交加的夜晚逃出了木兰诺。为了抓捕他，威尼斯共和国的最高议会下了一道命令，派出杀手在全欧洲展开了一场追杀大戏。终于在两年后的德国找到了他。于是在一个风高月黑的夜晚，巴列林诺的玻璃作坊着起了大火，而他的尸首上插着一把明晃晃的尖刀。