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开个窗也要交税?你不知道的建筑玻璃窗发展史!

2020-08-09 10:06:21



身陷囹圄,无窗无户,

黑暗笼罩,空气浑浊,

不见美景,不知昼夜,

面对四壁,把人逼疯。


钱钟书先生说:

有了门,我们可以出去;有了窗,我们可以不必出去。

《窗》


1985年比尔盖茨将新发布的操作系统命名为视窗(Windows)。


今天,窗和Windows都已是现代生活的“空气”与“光”,无比重要时时忽略



窗,从哪儿来?



最早的“窗”和烟“囱”其实是一码事儿。很久很久以前,为了遮风避雨,古人支起了简陋的帐篷,在下面开门的同时,在最顶上开个小洞,一来透气,二来排烟。这小洞就是最早的“窗”。


通风是窗最刚需的功能。


△西安半坡博物馆志愿者队


但墙上开了洞,不糊上,冷不?


当然冷!


△雪花飘飘,北风啸啸


西方,在古罗马之前,窗户都是直接开着,window的原意是“风眼”。


风雪来袭,把窗糊上也是刚需。



用啥糊窗?


今天,我们用她糊窗。


她透明,光滑,冰冷,毫无存在感。



只有在碎裂时才知道她尖锐,刺耳,会伤人。



是的,她就是玻璃,窗就是(玻璃)窗,不提玻璃大家心照不宣,因为她无处不在。


但天知道在玻璃窗普及前,为了寻找一款优秀的糊窗材料,世界各地的人们操了多少心。


不管有钱没钱,人们八仙过海,各显神通,


富人用绸缎,宝石,贝壳……


穷人用草席,木板甚至——


牛羊膀胱!emmm……



回顾这些材料,基本上都满足一个或多个下列要素。


密闭(防不防水),透光(透不透光),

尺寸(越大越好),价格(贵了免谈),


东方,曾经有种材料(几乎)同时满足了全部四种要素。



纸透光,尺寸够大,砂纸经过桐油浸泡还可以防水,最重要还便宜。自从东汉蔡伦改进造纸术,到唐宋年间,纸窗基本在中国普及。


△掬月亭©wakiiii


但透光说到底不是透明,想看外面的情况,还是要开窗的。因为这,还诞生了很多经典的爱情故事。


△潘金莲偶遇西门大官人


纸距离最理想的糊窗材料,只差透明。


中国在瓷器造纸等材料科学上曾经领先西方足足一千年,但唯独在玻璃材料上,主角并不是中国。


本文让我们来看看玻璃是如何不断进化,战胜各种材料,最终统窗界的。






玻璃制造起源于埃及和美索不达米亚。(一说腓尼基)


很久很久以前,有个埃及人在沙漠中发现了一种神秘的晶体。他把晶体献给了法老,



因为玻璃晶莹剔透颜值高,而且非常稀有,玻璃以宝石的身份坐上了法老护身符的C位。



好东西嘛,当然越多越好。从发现开始,工匠们就开始研究如何制造玻璃。



为什么沙漠里会出现玻璃?


沙子中含有大量石英,石英是由二氧化硅(SiO2)规则排列形成的结晶。


在闪电劈中沙漠的瞬间,产生了超过10000℃的高温,远远超过了石英的熔点(约1750℃),就像冰遇热融化一样,石英变成了液体。当热度退却,水分子重新结冰,二氧化硅分子却像路痴一样,忘了自己原来的位置在哪。


△路痴日常


随着温度越来越低,二氧化硅分子就像暴雪中没赶回避难所的旅人一样,被冰封在回程中,变成了一种液体结构的固体,也就是玻璃。



©Designed by Acme Design Company


工匠们当然是不知道这些科学原理的,但他们知道玻璃是沙漠中发现的,(也许)通过捣鼓沙子,工匠们掌握了玻璃的基本配方。


公元前7世纪,亚述王国尼尼微大图书馆的泥板文书上,用楔形文字铭文记载道:



从理论上讲,这一方法在今天依然是正确的。


但古埃及并没有找到非常有效的玻璃制作方法,因为生产条件过于苛刻,比如普通火焰只能达到800℃,达不到石英的熔点,所以古埃及的玻璃产品主要是玻璃珠和小型玻璃器皿,粗糙,不透明,且极为昂贵。


△古埃及玻璃瓶





让玻璃走入日常生活是古罗马人。


古罗马 是杨超越的粉丝 是一个天降洪福的民族,



想盖神庙有天然混凝土(火山灰),


想造玻璃有天然泡碱(一种碳酸钠,助溶剂),泡碱能降低制造玻璃所需要的温度,大大降低了玻璃的生产难度。


想造却不会造?有叙利亚老师“手把手”教。


公元前200年左右,叙利亚工匠们提出了,吹制铁管法。(文末有视频)


1、用1.5m长的中空铁棒末端蘸取熔融态玻璃液,

2、然后把他吹成一个薄壁容器。



这种方法使生产各种不同形状的薄壁容器成为可能。


古罗马人在制造过程中,发现固态玻璃只要加热到一定程度,就会像塑料一样容易塑形,用铁钳拉着就能在玻璃冷却前拉出各种形状,甚至能在玻璃红热时吹气进去,冷却后形成完美的玻璃泡泡。


△BBC handmade-glass


当玻璃泡泡的壁吹到足够薄,他们有了个惊人的发现:


玻璃居然是透明的!


原来上古世界对玻璃的基本设定错了!玻璃不是有色半透明材料,应该是天然水晶那种无色透明的!


可明明成分和沙子一模一样,沙子不透明,玻璃却可以完全透明,为什么?


△成分明明差不多


遇事不决,量子力学,


物质由原子组成,原子中央是原子核,周围是数量不一的电子。假设原子是一座城市,原子核就是市中心,而电子就是郊区的屌丝们。



屌丝想住到市区的房子里去就得付钱,钱就是能量。光穿透原子时带来大量能量,好比央行放水,发行大量低息房贷。屌丝纷纷贷款搬入市区,能量被消耗掉,也就是光被吸收了,于是光无法穿透物质。


△中国购房者


而因为玻璃独特的液态结构,这座城市中房价高的离谱,屌丝们想搬到市区去需要的钱很多,光射入带来的能量不够,也就是说贷了款也换不起房子,屌丝们只能佛系,于是光直接穿透了原子,这也就是玻璃透明的原因。


△日本御宅族



那为什么当时生产的玻璃不够透明呢?


因为杂质太多。


△纯度的重要性


虽然正确的配方早在亚述时期就获得了,但在古代社会,靠的不是科学,是经验,用哪儿的沙子,哪种水生植物灰,什么石灰,哪个师傅来操刀……


这个变量可就大了。


△凤凰还是鸡,关键看是谁画


想要生产出透明度较好的玻璃,


第一步

控制原料纯度,避免污染。


古罗马人依靠仔细地筛选材料,尤其是砂,来达到污染最小化。但当时做不到完全杜绝污染,直到19世纪之前都不行。


第二步

是避免生产过程产生的污染。


因为吹制铁管法生产过程用吹气塑形,避免了接触粗糙灼热的炉底或是模具发生二次污染,直到今天依然是吹制工艺玻璃的制造方法。


成分正确的原料,新的制造方法,温度够高的窑洞,古罗马大量制造玻璃,沿着四通八达的贸易网络,把精致程度前所未见的玻璃产品运往帝国各地.


玻璃成了普通人也能使用的物品。


△古罗马玻璃器皿


古罗马不但是新的玻璃制造中心,也是玻璃器皿最大的消费市场。


人们超爱玻璃,除了玻璃器皿,还发明了很多充满创意的应用方式,比如镜子,比如玻璃窗,而两者都需要用到平板玻璃。



可谁知道如何生产平板玻璃?


叙利亚老师叹了口气,直接公布答案,而且一给就是俩。



公元一世纪,在吹制铁管的基础上,叙利亚工匠发展出了吹筒法玻璃:


1、先通过吹制、摇晃、在桌面上滚动将“气球”做成一个壁尽量薄的圆柱体;

2、然后切割掉圆柱两端,将冷却了的圆柱沿纵向切开;

3、再将其放入平板炉内重新加热并展开成为平板玻璃。


△吹筒法


这种方法,圆柱的尺寸仅受吹制工肺活量的影响。圆柱尺寸最大为长2m,直径300mm。缺点是玻璃回炉加热过程会接触炉底,导致污染。



公元4世纪,叙利亚工匠又发明了冕牌玻璃。


1、将玻璃泡吸附在玻璃制造者的铁棒上;

2、然后脱离吹制铁管,增大玻璃泡的孔洞形成边缘;




3、将这种钟形物体再次加热,并以一定速度旋转成一个圆盘;

△冕牌玻璃


由于生产出的圆盘不平整,玻璃制造者要根据其质量把这块“冕牌”玻璃切成若干小矩形、菱形或边形。中心厚,牛眼状且更小的玻璃块可以作为无须再切割的小圆窗玻璃出售。



与圆筒法玻璃相比,由于冕牌玻璃没有接触炉底,因此可以生产出更均匀平整,纯度更高、表面更有光泽的玻璃。


这两种方法都一直沿用到19世纪中叶。


考古发现,庞培和赫库兰尼姆两地的住宅以及公共浴室首次将玻璃用做建筑外围护结构的一部分。虽然当时玻璃很小(300X500mm,厚30mm-60mm),而且用铅焊接导致很重,呈蓝绿色,还不很透明。但不管怎么说:


公元1世纪,玻璃窗诞生了。





技术的发展从来不能孤立于政治的稳定,玻璃制造在古罗马到达巅峰之后,并没有延续辉煌,反而走向了凋零。


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