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- 616期－從零開始的玻璃生活（4月號）
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2021-03-30玻璃與17世紀科學的發展
616 期
Author 作者
邱韻如／長庚大學通識中心副教授，主要研究方向為物理教學、科學史。
您有沒有想過，「玻璃」這個古老的材料，與17世紀的科學發展有著什麼樣的關係？本文探討17世紀科學的發展中，玻璃如何突破人類經驗的侷限，開啟人們的視野與想像，以及在實驗或儀器間所扮演的角色。
玻璃工藝與工業的發展
早在西元前2000多年之前，古埃及人就已經掌握以高溫熔融砂粒製造玻璃的技術，那時的玻璃是不透明的，多半拿來製作飾品。隨著吹玻璃技術的發展，透明的玻璃容器開始出現，或許就在杯觥交錯間，有人透過盛水的玻璃容器，看到放大或倒立縮小的影像，甚至發現可以聚集太陽光，無意間開啟了玻璃多彩多姿的新用途。
在玻璃發展的歷史上，有著非常重要地位的羅馬帝國瓦解後，玻璃製造術傳到了阿拉伯世界。阿拉伯科學家藉由盛水玻璃球的透鏡效果，探究光的折射、彩虹、視覺等自然現象；也結合了幾何，探究平凸透鏡、拋物面鏡、針孔成像等光學現象。到了13世紀，威尼斯的玻璃製造業已傲視全球。16世紀時，傳到了現在的荷蘭地區，當眼鏡從稀有到普及之後，數個鏡片的組合，產生了神奇的效果，帶領人們以新的目光與視野去探索世界。
17世紀的玻璃應用大致分為四類，一是做為珠寶首飾等用途，二是瓶罐杯等各式器皿，三是大片的玻璃窗，四是面鏡、眼鏡、稜鏡、透鏡組合等。後三類玻璃技術的不斷精進，都帶動了科學的發展。
從小銅鏡到大玻璃面鏡
早期的鏡子都是銅鏡，銅鏡無法做得很大，反射的效果也不佳。平面玻璃也是起於玻璃吹製術，從歐洲大教堂玻璃窗的發展，到在平面玻璃背後鍍上反光材料，鏡裡的世界令人們驚嘆，改變了人類的感知，不僅開啟了繪畫的透視學，也帶動藝術及科學探索在文藝復興時期的蓬勃發展。
燃燒鏡與燈塔
中國古代把用來取火的凹面銅鏡稱為「陽燧」，西洋稱之為燃燒鏡（burning mirror）。有燃燒鏡效果的玻璃容器與透鏡製造出來之後，許多學者承先啟後探討阿基米德（Archimedes）聚焦太陽光燒船的可行性，以及燃燒鏡的幾何光學性質。煉金術士及化學家們，也常用燃燒鏡來加熱藥品。把燃燒鏡換個方式使用，可以把位於焦點的光源變成平行光，讓燈塔的光遠傳。
從盛水球形玻璃容器到眼鏡
羅傑．培根（Roger Bacon, 1214~1296）吸收了阿拉伯科學家的精華，探討光的性質，他寫道：「如果透過一個球形玻璃或水晶上的斷片來檢視書上的文字，或是任何微小的物體，所顯現的影像則會大而清楚……，因此這種器具對老人與那些眼睛不好的人很有幫助，只要
適當地放大，他們便能看得見最小的文字……，反之亦然，最遙遠的物體也可以變得像近在手中。」因為這些敘述，培根被奉為眼鏡的發明者。拓展眼睛功能的眼鏡大約從13世紀起出現，從中世紀僧侶抄寫書籍到印刷術普及，閱讀的人口增加，眼鏡也越見普及。
望遠鏡與顯微鏡
1609年夏天，46歲的伽利略（Galileo, 1564~1642），初次聽到有關「間諜鏡」的消息，他一方面自行磨製鏡片且不斷改良，一方面朝向天空持續進行觀測及記錄。他將觀天的紀錄寫在《星際信使》（Sidereus Nuncius）一書中，於1610年3月出版。書中所描述的天際景象，包括月亮的表面、木星的衛星、銀河、星空等，令人們大開眼界，也讓伽利略聲名鵲起。隔年4月，在山貓學會（Accademia dei Lincei）的崔西王子（Federico Cesi, 1585~1630）在羅馬為伽利略舉辦的望遠鏡展示晚宴上，這個開啟人們無盡視野的儀器被命名為「telescopium」。……【更多內容請閱讀科學月刊616期】