激光拉曼光譜分析2000多年前戰國時期的鉛鋇蜻蜓眼玻璃珠。

今年是聯合國國際玻璃年，也是聯合國首次以單一材料來命名的年份。2022聯合國國際玻璃年的主題是“慶祝玻璃的過去、現在和未來，共創可持續、公平和更美好的明天”。

玻璃是人類最早發明的人造材料之一，它的出現與使用在人類生活中已有幾千年曆史，從4000年前的美索不達米亞到古埃及的遺迹裡，都曾有小玻璃珠出土。如今，随着科學技術的高速發展，它被廣泛應用于建築、通信、交通、生命健康、新能源、航空航天、藝術等領域，是日常生活和高技術領域十分重要的材料，在人類文明和科技發明史上占據着重要地位。古代玻璃研究作為科技考古的重要分支，對于研究古代社會的發展及中外文化交流具有十分重要的意義。

根據材料辭典的定義，玻璃是指那些經熔融冷卻後保持液體結構的固體，統稱為“過冷的液體”，屬于非晶态物質。制作玻璃的主要原料為石英砂（二氧化矽），它的特性十分奇妙，原子排列大于1納米時是無序的，小于1納米則是有序的。正因為玻璃從熔融狀态到固體狀态的性質變化是連續和可逆的，因此它的可塑性非常強。古往今來，人們利用它的這一特性，創造出許多值得品玩的佳作。

在古代西亞、埃及和歐洲，玻璃一直是上層社會的奢侈品，與黃金寶石同值。中國玻璃出現較晚，而且中國古代崇尚玉器，又有陶瓷器可以作為實用容器，加之古代鉛鋇玻璃和鉛玻璃的耐冷熱變化性能差，中國古代玻璃制造業始終未能發展成為主要手工業門類，而其以飾物及賞玩擺件的功能成為中國工藝美術的一環。

隕石、火山、閃電造就天然玻璃

玻璃最初的産生可能源于偶然。據古羅馬博物學家普林尼記載，在沙灘上做飯的泡堿商人偶然發現了玻璃制作的奧秘。

古代玻璃主要是指矽酸鹽玻璃，由石英砂、石灰石和泡堿等礦物質在高溫下熔融冷卻後形成，人們最初對其性質并不了解，泡堿商人的偶然發現可能起到了啟發作用。

公元前14世紀至公元前12世紀，美索不達米亞人在泥版文書上用楔形文字記載了古代兩種玻璃的配方，其中提到如何加入不同比例的鉛、銅、銻去制造玻璃，這讓人們很直觀地聯想到古代青銅器的冶煉和制作。因為都使用了鉛和銅，因此國内外有學者探索古代玻璃和青銅制造技術之間的關系。

埃及法老圖坦卡蒙的淡黃綠色透明玻璃制聖甲蟲配飾

自然界也會形成天然玻璃，比如火山玻璃和隕石玻璃。沙漠中的石英砂在被閃電劈中的瞬間，會産生超過數千度的高溫，高溫熔融石英從而形成天然玻璃。有研究者發現，在利比亞沙漠中，由于隕石撞擊産生了天然的沙漠玻璃，古埃及新王國時期第十八王朝法老圖坦卡蒙的佩飾中，有一個淡黃綠色透明玻璃制的聖甲蟲，就是沙漠玻璃制成的。

施釉滑石、費昂斯和玻璃

在玻璃出現之前，有兩種矽酸鹽人造制品——施釉滑石和費昂斯，可稱為“類玻璃制品”。施釉滑石最早出現在公元前5000年的埃及，費昂斯最早出現在公元前4千紀初的古埃及和兩河流域，而中國早在商周時期就出現了原始瓷釉，這些材料中均含有玻璃态物質。“釉”通常由鋁矽酸鹽礦物、草木灰、石灰石和着色礦物等經由高溫熔融态再冷卻而制成。它與玻璃均包含非晶态物質，在物質結構與物理化學性能上沒有本質區别。

激光拉曼光譜分析2000多年前戰國時期的鉛鋇蜻蜓眼玻璃珠。

中國科學院上海光學精密機械研究所幹福熹院士創建的科研團隊長期從事玻璃的科學研究。據團隊成員、中科院上海光機所研究員李青會介紹，費昂斯和玻璃制品最大的區别在于，它的内芯是少量燒結在一起的玻璃相石英砂，表面存在薄的釉層；玻璃是主體由玻璃态物質組成，并單獨形成器物。真正符合現代科學意義的玻璃制品，業内普遍認為是在公元前2500年至公元前2000年出現于美索不達米亞、埃及等地。

大量出土文物顯示，不管是施釉滑石、費昂斯還是玻璃，一開始都被人們與金、玉等質地的器物一起用作裝飾品。《紅樓夢》裡就寫到，因家裡來了位尊貴的客人，賈蓉便讨好王熙鳳，想要借一個玻璃制品來提提自己的身份。

中國古代有沒有費昂斯呢？李青會表示，中國新疆發現的費昂斯可早至公元前2千紀早期，而内地費昂斯出現的時間大概在西周早期至春秋戰國時期，最早出現于我國黃河流域的陝西、河南、山西、山東等地，後來延伸至長江流域，晉侯墓地、平頂山應國墓地、蘇州真山大墓、浙江東陽前山、曾侯乙墓等地都出土了一定的費昂斯珠。

根據主要助熔劑劃分，中國古代費昂斯制品有三種類型：一種以氧化鈉為主，一種以氧化鉀為主，還有把氧化鈉、氧化鉀共同作為助熔劑的混合堿類型。李青會說，不同助熔劑類型可能代表了産地來源上的不同，富鈉類費昂斯制品和埃及、西亞等地關系密切，富鉀類費昂斯則被認為是由中國本土制作。

公元前1世紀，叙利亞工匠發明了玻璃吹制技術，這對玻璃技術的發展、甚至對現代科學技術都産生了深遠影響。“如果那時候有諾貝爾獎，那麼玻璃吹制技術的價值足以匹配這一獎項。”李青會說。

玻璃吹制技術出現後，西方開始真正進入玻璃繁榮時代，出現了大量玻璃器皿，它們不僅被大規模用于建築，還成為家庭器皿和科研容器。比如，著名的羅馬卡拉卡拉（Caracalla）大浴場的牆面、穹窿頂和窗戶總共使用了約350噸的玻璃。随着哥特式建築的發展和教堂空間設計的需要，彩色玻璃應運而生。到了17世紀，英國的玻璃工匠才制作出了鉛玻璃，這比中國鉛玻璃的出現晚了1700多年。

卡拉卡拉（Caracalla）大浴場的牆面

中國古代玻璃為何未入尋常百姓家

中國古代玻璃在助熔劑的使用和玻璃造型上與西方有較大區别，同時功能也有較大區别，主要用于制作珠飾或仿玉制品。李青會表示，中國古代玻璃之所以被大家廣泛認為獨特，是因為在戰國時期出現了以氧化鉛為主要助熔劑、以氧化鋇作為乳濁劑的鉛鋇玻璃。比較典型的制品有鉛鋇玻璃質地的璧、環、劍飾和蜻蜓眼珠等器物。其中，中國本土制作的鉛鋇玻璃蜻蜓眼珠是在吸收了西方鈉鈣玻璃蜻蜓眼珠的風格後，利用本土原料進行的再創作。

李青會團隊經研究分析發現，中國本土制作的含鉛鋇釉的蜻蜓眼紋珠飾還有釉砂珠和釉陶珠，它們在釉層中均有眼紋形裝飾，主要區别在于内芯的不同。蜻蜓眼釉陶珠的内芯是陶質的，而蜻蜓眼釉砂珠的内芯材料主要含有二氧化矽和一定量的氧化鉛或氧化鋇，也就是說，它不是陶質的，而是一種費昂斯芯。這兩種表層相似、内芯不同的矽酸鹽制品為研究戰國時期中國鉛鋇玻璃的技術起源提供了新的科學依據。這反映出中國鉛鋇玻璃的出現與陶瓷技術以及早期費昂斯技術存在密切關系。

除了鉛鋇玻璃，中國還有一類比較特殊的玻璃，最早引起關注的是江陵望山一号墓出土的越王勾踐劍，它一面鑲嵌了綠松石，一面鑲嵌了藍玻璃。經科技分析，這些藍玻璃是鉀鈣矽酸鹽玻璃，它的玻璃化程度比鉛鋇玻璃低，因為它使用了氧化鉀作為主要的助熔劑，熔制的溫度高于鉛鋇玻璃。近年來，戰國時期鉀鈣玻璃質地的蜻蜓眼玻璃珠、單色玻璃管以及仿玉的珩、璜等器物，在江蘇無錫鴻山遺址、湖北江陵九店、湖南長沙、甘肅和陝西等地被發現，這類玻璃也是中國自制的一類玻璃。

江蘇無錫鴻山越墓出土的戰國早期蜻蜓眼玻璃珠。

古代玻璃和陶瓷都屬于人工燒制的矽酸鹽制品，雖然玻璃制品自春秋戰國時期就成為中國古代一類獨特的用具，但長期以來都屬于“奢侈品”一族，不像西方那樣早早進入百姓的日常生活。在中國，古代玻璃主要用作裝飾品（包括劍飾、耳飾、頭飾、服飾以及青銅器和陶瓷等鑲嵌裝飾）、禮器、樂器、殓葬用具、宗教用具（佛教七寶之一），以及生活和娛樂用具（如杯、盤、碗、印章和棋子等）。不過，這些裝飾品和生活娛樂用具往往都出自貴族墓地，非普通老百姓所用，是一種身份和地位的象征。

東西方在古代玻璃器的發展和普及方面的差異，主要和東西方的文化傳統和資源等因素存在較大關系。中國文化内斂而含蓄，尚玉，并賦之玉德，自戰國時期鉛鋇玻璃問世以來，就以仿玉為主要目的，這和西方重視玻璃的透明度和鮮豔的色澤明顯不同。中國自漢代南方青瓷技術日臻成熟，加之得天獨厚的自然資源和文化傳統，瓷器業迅猛發展，此後又發展出了白瓷、黑瓷、青花和彩色瓷器等諸多品種，并走向世界。由此，東西方分别開拓出瓷器和玻璃兩條“高溫釉”入尋常家的發展之路，殊途同歸。

作者：沈湫莎

圖片：中科院上海光學精密機械研究所提供

責任編輯：任荃

編輯丨Jessie