作者:王亚伟(中国科学院上海光学精密机械研究所)
提起玻璃,大家往往觉得它是西方近现代工业的产物,其实不然。
玻璃是人类最早发明的人造材料之一。从年代测定为4000年前的美索不达米亚和古埃及的遗迹里,都曾有小玻璃珠的出土,中国春秋墓葬里也出土了一些蜻蜓眼玻璃,它们的成分和今天的“玻璃”没有太大的区别。
河南淅川徐家岭出土的中国最早的蜻蜓眼玻璃珠
蜻蜓眼的形制
在较早的史籍中,玻璃的名称繁多,如“陆离”、“琉璃”,“水精”等,“玻璃”一称是较晚近出现的词语,从时人的记载中,我们也能看到他们仿制玉石和自制玻璃的努力。
《穆天子传(卷四)》里记载:“升山取采石,铸以成器于黑水之上”,这里描述了“取石铸器”的活动。
《文选(卷十九)•登徒子好色赋》中楚人宋玉说:“著粉太白,施朱太赤”。这里的“粉”指胡粉,即铅白,是古代玻璃的助熔剂之一,“朱”即朱砂,古代玻璃的着色剂之一,当然,它们也是当时流行的化妆品。
《庄子•让王》中有“随珠弹雀”之说,说的是随国制造的玻璃珠成了当时一种玩具。
东汉王充在《论衡•率性篇》中提到“随侯以药作珠,精耀如真”、“然而道人消炼五石,作五色之玉,比之真玉,光不殊别”,可见当时是以药石为原料来消炼玻璃这类仿玉器的。
西周崇礼,以玉为美,自那时起,玉石成为礼制的一种重要表现形式,形成了一套纷繁复杂的用玉制度。礼玉、佩玉、葬玉的社会风尚流行,自然使得玉石供不应求,成为当时最热门的商品之一,水晶、绿松石、青金石等宝石的需求也与日俱增。中国古代玻璃正是在这种社会背景下孕育而生的。
玻璃与玉石有着相似的质地,可以制造出玉石一样的形态和色彩,所以春秋至西汉时期,中国古代玻璃是作为仿玉器出现的,它与玉石文化一脉相承。从考古发现来看,春秋至战汉时期的古代玻璃绝大多数出土于贵族墓葬中,并且都是造型仿玉的小型饰品或礼器,与宝玉石制品组合摆放在一起,具有同宝玉石器相近的形态、色彩和功用。
商周时期正是制陶业和青铜业的深刻变革时期:原料配方的改进及炉温的提高,使得制陶业发展出原始瓷釉;冶炼技术的提高,致使青铜器冶炼技术十分成熟;而自春秋时期,铁器冶炼技术有取代青铜业之势。这些,都为中国古人仿制玉石和自制玻璃创造了技术条件。
西周至春秋墓葬出土的含玻璃态制品主要为釉砂和玻砂,西方学者称前者为“费昂斯”,后者为“玻璃化的费昂斯”。玻砂和釉砂都是非粘土性硅酸盐材料,二者的区别在于,含有不同含量的玻璃态物质。这一时期,仅有越王勾践剑上的蓝色玻璃块可以称得上是真正的玻璃制品。
越王剑上镶嵌的玻璃
战汉时期(即战国至汉武帝时期),中国自制的古代玻璃大多数是铅钡玻璃。这种玻璃晶莹多彩,但易碎、不耐高温和不耐骤冷骤热,只适合用来装饰和随葬,不适合制造日常实用的玻璃器皿,这种特殊质地使其与西方钠钙玻璃发展进程不同。
随着春秋末期西方钠钙玻璃传入我国内地,中国古人自制玻璃的欲望被激发,从墓葬出土情况来看,这种努力是成功的。秦汉之际,随着海上丝绸之路与陆上丝绸之路相继开通,中国古代玻璃除了外来文化因素的特征外,其本土文化特征也日益显著。
中国古代玻璃以氧化铅(PbO)或氧化钾(K2O)为主要助熔剂,其中以氧化铅为主要助熔剂的有铅钡玻璃和铅玻璃,以氧化钾为主要助熔剂的为钾玻璃。
[1]铅钡玻璃是中国古代特有的玻璃品种,钾玻璃据说与炼丹家们用草木灰(K2CO3)、硝石(KNO3)原料炼丹的活动有关。战国钾钙玻璃为本土自制,至于汉晋时期的钾玻璃,其制造来源还没有定论。从战国至东汉出土的大量铅钡玻璃器物来看,玻璃饰品可能是当时的流行商品之一。
而西方古代玻璃主要是钠钙玻璃,从古埃及、罗马、波斯到伊斯兰,玻璃类型都是钠钙硅酸盐系统。
商代原始瓷工艺的出现,仿佛为仿制绿松石等宝玉石制品打开技术之门。
1965年从河南郑州商代墓中出土了一只青釉印纹尊,经我国考古学家们鉴定:除口部和肩部施有薄釉外,上面并有五块深绿色厚而透明的玻璃釉。
[2]陶瓷的釉料成分与玻璃本质相同,釉料在烧制过程中熔融流离的釉滴,启发了工匠们制成近玻璃态物质如釉砂、玻砂或琉璃。从西周早期与玉石同类器一起出土的各色釉砂,就可以想见当时人们对仿制宝玉石的渴求。
新疆出土的早期拉制玻璃珠
1954年至今,出土的西周(公元前11世纪~前771年)玻璃相硅酸盐制品主要器形有珠、管、环和贝,成型工艺采用的是衬芯捻绕法和粘珠点滴成形法,这种简易原始的工艺与制陶的塑性成形相似。而战国早期,除了铅钡玻璃外,还流行一种钾钙玻璃。由此有人认为,我国商代最早出现的原始瓷釉为钙釉,我国古代含碱钙硅酸盐玻璃可以认为是从瓷釉到釉砂和玻砂演变而来。[3]
西周的青釉器烧成温度达1100℃~1200℃,一般达到1200℃或1300℃以上就可以使玻璃完全熔融。但这样高的炉温技术还不成熟,很难将制造青釉器的高技术应用到釉砂的烧造中。
西周釉砂珠是以冶炼青铜的矿渣混合石英砂和少量助熔剂低温熔炼而成,是含有少量胶结石英的硅酸盐制品(也有人称为“原始玻璃”)。[4]春秋战国时期青铜器冶炼技术十分成熟,冶炼青铜的矿渣也可能被用作部分蓝色玻璃的着色剂。
西周的釉砂珠烧制温度不足,往往外壳烧结而内部含石英砂,这样的硅酸盐制品不耐久且透明度不高。
为了解决烧制温度问题,人们首先想到的是改进助熔剂的配方以降低石英砂的熔点,因此,战国时期玻璃的原料大大增加了氧化铅的比重。由此,真正意义上的铅钡玻璃在这一时期出现。
春秋中期楚国冶铜的炉温达到1100℃~1200℃,而铁器冶炼技术的出现标志着人们已经掌握了熔化生铁所需1350℃的高温技术。炉温的提高和高温技术的成熟,使得这一时期可以制造出真正意义上的玻璃,而且玻璃的成型工艺也可能应用了高温熔烧技术。
总之,中国古代玻璃制造技术与原始瓷、青铜和铁器的冶炼技术关系密切。秦汉之际随着丝绸之路的通达,钾玻璃逐渐风行,东汉后期铅钡玻璃逐步走向没落,南北朝时代玻璃器的风格日显中西交流之风。
参考文献:
[1]干福熹,“玻璃和玉石之路”,《广西民族大学学报(自然科学版)》,2009年第4期,第9页。
[2]于国成,“也谈中国古代玻璃的起源”,《玻璃与搪瓷》,1987年第4期,第54页。
[3]干福熹,等,《中国古代玻璃技术的发展》,上海:上海科学技术出版社,2005年,第223页。
[4]杨伯达,“西周至南北自制玻璃概述”,《故宫博物院院刊》,2003年第5期,第31页。
(本文首发于科学大院,中国科学院上海光学精密机械研究所供稿,转载请注明出处并保留下方二维码)
大院热门文章top榜
点击文章标题,可直接阅读哦~
7、人类超导发现史
10、藏在冷原子世界里的温柔
科学大院
ID:kexuedayuan
从此,爱上科学~
长按二维码,即刻关注
转载授权、合作、投稿事宜请联系cas@cnic.cn