Читать книгу Małe wielkie odkrycia. Najważniejsze wynalazki, które odmieniły świat - Steven Johnson - Страница 6

Jakieś dwadzieścia sześć milionów lat temu na Pustyni Libijskiej, pośród smętnych gór suchego piasku ciągnących się przy wschodniej krawędzi Sahary wydarzyło się coś do dzisiaj niewyjaśnionego. Można rzec tylko tyle, że to coś było gorące. Ziarenka krzemionki bowiem stopiły się, poddane wysokiej temperaturze, która musiała przekroczyć grubo pięćset stopni Celsjusza. Powstały w ten sposób ditlenek krzemu zostawił po sobie liczne interesujące ślady chemiczne. Tak jak H2O związek ten ma w stanie stałym postać kryształków, a ogrzany gładko przechodzi w ciecz. Ale jego temperatura topnienia jest znacznie wyższa niż wody; zero to zbyt mało, potrzeba więcej niż dwustu pięćdziesięciu stopni. Prawdziwie jednak osobliwym zjawiskiem jest to, co się dzieje, kiedy ditlenek krzemu ulegnie ochłodzeniu. Kiedy temperatura zostanie obniżona, H2O w stanie ciekłym znowu przemieni się w lód. Omawiany związek z jakiegoś powodu nie jest zdolny ponownie utworzyć uporządkowanej struktury kryształu, a powstała w ten sposób substancja istnieje w niejakim zawieszeniu pomiędzy ciałem stałym a ciekłym. I od zarania cywilizacji jest przedmiotem obsesji rasy ludzkiej. Gdy poddane działaniu nadzwyczajnego gorąca ziarenka piasku ochłodziły się poniżej swojej temperatury topnienia, rozległy pas Pustyni Libijskiej pokryła warstwa tego, co dzisiaj nazywamy szkłem.

Zdobiony emalią komórkową złoty napierśnik z kamieniami półszlachetnymi i szklaną pastą; jego punktem centralnym jest skrzydlaty skarabeusz, symbol odrodzenia. Biżuteria pochodzi z grobowca faraona Tutenchamona

Około dziesięciu tysięcy lat temu ktoś podróżujący przez połacie piasku natknął się na fragment owego szkła. Nie wiemy nic na temat tego zdarzenia, ale możemy się domyślać, że człowiek ten musiał być zachwycony, podobnie jak wszyscy inni, którzy mieli styczność z nową substancją, gdyż krążyła ona po targowiskach i stała się przedmiotem dyskusji prowadzonych podczas spotkań towarzyskich w czasach rodzącej się cywilizacji. Aż wreszcie posłużyła za ozdobę broszy wyrzeźbionej na podobieństwo skarabeusza. Kawałek szkła tkwił tam przez cztery tysiące lat, po czym do biżuterii dokopali się w 1922 roku archeolodzy, przetrząsając grobowiec egipskiego władcy. Na przekór okolicznościom nieduży odłamek ditlenku krzemu przebył niełatwą przecież drogę z Pustyni Libijskiej do komnaty pogrzebowej Tutenchamona.

Szkło przestało być traktowane jedynie jako ozdoba. W okresie świetności Imperium Rzymskiego, kiedy szklarze wymyślili, jak uczynić materiał twardszym i przejrzystszym niż naturalny ditlenek krzemu, którego użyto przy wyrobie należącego do króla Tut skarabeusza, uznano je za znak postępu technologicznego. To wtedy powstały pierwsze szyby i tym samym położono podwaliny pod budowę lśniących szklanych wież, które dzisiaj zdobią linię horyzontu wielu miast świata. Narodziła się też etykieta spożywania wina, gdyż ludzie zaczęli popijać je z półprzezroczystych naczyń i przechowywać napój w butelkach. Lecz pod wieloma względami wczesna historia szkła jest stosunkowo przewidywalna: rzemieślnicy doszli do tego, jak topić krzemionkę i nadać jej kształt kieliszka czy tafli, a jej typowe zastosowanie dzisiaj instynktownie utożsamiamy ze szkłem. Musiało minąć kolejne tysiąclecie i upaść inne potężne imperium, aby nowa substancja stała się tym, czym jest obecnie: jednym z najbardziej uniwersalnych i plastycznych materiałów wykorzystywanych przez człowieka.

Złupienie Konstantynopola w 1204 roku było jednym z tych tąpnięć w historii, które odbiło się echem na całym globie. Upadały dynastie, armie najeżdżały i wycofywały się, a na mapę świata nanoszono korekty. Lecz upadek Konstantynopola spowodował także pozornie nieistotne zdarzenie, które zostało zignorowane przez większość ówczesnych historyków. Nieduża grupa tureckich szklarzy pożeglowała przez Morze Śródziemne i osiadła w Wenecji, doskonale prosperującym młodym mieście wyrosłym na mokradłach u brzegu Adriatyku, gdzie również parała się swoim fachem.

Pochodzące z pierwszego lub drugiego stulecia naszej ery rzymskie szklane pojemniki na maści i olejki

Był to tylko epizod w migracji zainicjowanej przez podbój Konstantynopola, ale jeśli spojrzymy kilka stuleci wstecz, okaże się on jednym z najbardziej istotnych. Gdy Turcy osiedlili się pośród kanałów i wąskich uliczek miasta będącego bezsprzecznie najważniejszym ośrodkiem handlowym na całej planecie, dzięki umiejętnemu dmuchaniu szkła stworzyli nowy produkt luksusowy dla tamtejszych kupców, którzy mogli sprzedawać go na całym świecie. Chociaż był to interes lukratywny, szklarstwo miało również swoje ograniczenia. Temperatura topnienia ditlenku krzemu wymagała budowy pieców zdolnych stworzyć odpowiednie warunki, a Wenecja niemal w całości składała się z konstrukcji drewnianych; klasycystyczne pałace z kamienia zostaną wzniesione dopiero kilkaset lat później. Szklarze zapewnili więc swoim gospodarzom nowe źródło dochodu, ale także mieli w zwyczaju regularnie puszczać z dymem całą okolicę.

Dlatego też w 1291 roku podjęto próbę zwiększenia bezpieczeństwa publicznego przy jednoczesnym zapewnieniu szklarzom odpowiedniego środowiska pracy. Rada miejska kazała im spakować manatki, lecz tym razem nie musieli odbywać równie długiej podróży, co poprzednio, bo do przebycia mieli zaledwie półtora kilometra przez lagunę na wyspę Murano. Tym sposobem, zupełnie nieświadomie, utworzono niezwykłe centrum innowacji, gdyż w jednym miejscu, na wysepce wielkości niedużego osiedla, zebrano ekipę utalentowanych rzemieślników. Dzięki temu uwolniono ich kreatywność i stworzono środowisko, które, jak określiliby to ekonomiści, charakteryzowało się „przesytem informacyjnym”. Gęstość zaludnienia Murano ułatwiała nowym pomysłom prędkie dotarcie do całej populacji i choć szklarze stanowili dla siebie po części konkurencję, gałęzie ich drzew genealogicznych przeplatały się, co ułatwiało współpracę. Grupa miała swoich mistrzów, którzy odznaczali się większym niż pozostali talentem lub posiedli szerszą wiedzę, lecz ogólnie rzecz biorąc, geniusz Murano był zasługą kolektywu, sukcesem zbudowanym dzięki pracy wielu rąk, a także ambicji podsycanej przez presję rywalizacji.

W pierwszych latach następnego stulecia Murano zaczęto określać mianem Szklanej Wyspy, a wytwarzane tam bogato zdobione wazy i inne misterne produkty stały się symbolami statusu w wielu częściach zachodniej Europy. (Rzemieślnicy i artyści pracują tam do dziś; wielu z nich to potomkowie pierwszych rodzin, które przed laty wyemigrowały z Turcji). Trudno w obecnych czasach naśladować podobny model pracy, choć burmistrzowie chcący przyciągnąć do swoich miast klasę kreatywną nie muszą się uciekać do wyłapywania zesłańców czy trzymania ich u siebie pod groźbą kary śmierci. Po latach prób i błędów oraz eksperymentowania z przeróżnymi związkami chemicznymi szklarz z Murano Angelo Barovier spalił na popiół bogate w mangan i tlenek potasu wodorosty, a następnie tak otrzymany składnik dodał do roztopionego szkła. Po ochłodzeniu tej mikstury zauważył, że udało mu się stworzyć wyjątkowo przejrzysty rodzaj materiału. Zaskoczony jego podobieństwem do czystego jak łza górskiego kryształu kwarcu, Barovier nadał mu nazwę cristallo. I tak rozpoczęła się era nowoczesnego szkła.

Fragment XV-wiecznej mapy Wenecji przedstawiający wyspę Murano

Chociaż tacy mistrzowie jak Barovier dopracowali do perfekcji sztukę wyrobu szkła, aż do XX wieku nie potrafiliśmy fenomenu przejrzystości tego materiału wytłumaczyć naukowo, gdyż większość substancji absorbuje światło. Na poziomie subatomowym elektrony orbitujące wokół atomów, z których składa się dana substancja, efektywnie „połykają” energię fotonów. Lecz mogą zyskiwać lub tracić ładunek energii jedynie malutkimi kroczkami, które nazywamy kwantami, przy czym długość owych kroczków zależy od rodzaju materiału.

Ditlenek krzemu zdolny jest sadzić całkiem spore susy, co oznacza, że energia z pojedynczego fotonu światła nie wystarczy, aby elektrony naładowały się wystarczająco i przeskoczyły na kolejny poziom energetyczny. Dlatego też światło przechodzi przez substancję, choć należy odnotować, że ultrafiolet może zostać przez szkło zaabsorbowany, co uniemożliwia opalanie się przez szybę. Światło jednak nie przechodzi przez szkło ot tak, po prostu; może zostać po drodze zakrzywione, zniekształcone lub nawet przełamane na fale składowe. Okazało się, że szkło może zmienić postrzeganie świata przez odpowiednie zakrzywienie światła, a była to rewolucja przewyższająca odkrycie samej przejrzystości substancji.

(...)