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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溫室、透鏡與水晶宮 19世紀科學中的玻璃
616 期
Author 作者
黃相輔／倫敦大學學院科學史博士，研究興趣是通俗科學的文化與歷史。
雖然早在西元前2000多年的美索不達米亞與埃及，人類已開始製作玻璃器皿，但直到200年前的19世紀，玻璃製作技術才轉為工業化，得以大量生產品質佳又廉價的玻璃。玻璃也從奢侈的手工藝品，成為科學儀器及建築上常用的材料。本文盤點從植物學到天文學領域，玻璃在19世紀科學中的軼聞。
給植物旅行用的防護罩
植物學（botany）自古以來就是很實用的學問，無論是為了農業、園藝、醫療還是其他經濟用途，多認識花草果樹，對於日常生活總是有幫助。以醫學來說，19世紀以前的西方醫學教育中，植物學是一門必修學科，醫生需要對藥用植物有基本的知識。也因此，當時許多植物學的業餘愛好者或研究者，都出身自外科或內科醫生。
沃德（Nathanial B. Ward）就是在19世紀初期，英國倫敦一位熱愛栽培植物的醫生。當時在英國正掀起一股種植蕨類植物的熱潮，蕨類性喜溫暖潮濕的環境，英國本土雖然也有生長蕨類，但種類上不如熱帶地區豐富，因此蕨類對大眾而言是富有異國情調的植物。然而當時倫敦的空氣汙染嚴重，大量燒煤炭產生含硫化物的煙霧，使許多辛苦栽培的蕨類病死。因此，沃德便設計了一種可以密封的玻璃容器，在容器裡鋪設土壤來栽種植物，保護植物免受汙濁空氣的傷害。這項發明就被稱為「沃德箱」（Wardian case）。
沃德的發明對植物學愛好者而言是莫大的福音，它不但挽救了受空氣汙染威脅的蕨類盆栽，也使得活體保存、長途運送植物的夢想實現。在此之前，植物學家想要把在海外採集的植物千里迢迢送回家鄉，是大傷腦筋的艱鉅任務。在長程船運旅途中，由於海上高鹽分的空氣、缺乏淡水等因素，植物經常在中途枯萎，因此過去只能運送較容易保存的種子、根部、乾燥標本。很快的，沃德箱成為科學家及商人運輸活體植物的好工具，英國皇家植物園「邱園」（Kew Gardens）的園長老胡克（William Jackson Hooker）與小胡克（Joseph Dalton Hooker），父子倆都是知名的植物學家，而且先後擔任園長時率先使用沃德箱進行採集，使邱園成為匯聚世界各地珍稀植物的寶庫。
除了科學用途，沃德箱也成為一場「貿易戰」或「商業間諜案」中不起眼卻關鍵的角色。眾所周知，英國人嗜飲茶，但在19世紀中期以前，茶葉在西方是難得的奢侈品，全從中國進口。中國種植茶樹、採茶、製茶的技術，是歐洲人亟欲探詢的商業機密。為了打破中國茶葉的壟斷，英國東印度公司派遣植物學家福鈞（Robert Fortune）冒險深入中國內陸，將茶樹苗偷運回印度種植。過程中，福鈞便是用沃德箱來運送茶樹苗。福鈞「盜」茶的歷險，促使印度阿薩姆（Assam）成為世界上第一個在中國境外的商業茶產區，茶葉也逐漸變成平民百姓都能享受的商品。
秋來移蘭入暖房
植物學在近代歐洲的進展，不僅是單純由於探求知識的好奇心所驅動，也有賴商業貿易、帝國勢力向全球擴張等因素的支持。歐洲人從美洲新大陸或其他地方，蒐羅在家鄉從未見過的植物，擴展知識領域，也同時發掘可利用的資源。但是，地處溫帶的英國與西歐，其寒冷的氣候根本不適合亞熱帶或熱帶植物生長，園藝家們該怎麼保護那些來自異國的花草樹木？
溫室在人類歷史上並不是什麼新奇的玩意，至少從古羅馬時代開始，人類就懂得如何在人為控制的室內環境裡栽種植物。羅馬皇帝提比略（Tiberius）愛吃黃瓜，博物學家老普林尼（Pliny the Elder）曾描述羅馬人用溫室栽種黃瓜的方法，確保一年四季都能無虞地供應黃瓜到皇帝的餐桌上。17、18世紀歐洲的宮廷中有一種名叫「橘園」（orangery）的建築，就是特別用來在冬天保護柑橘或其他不耐寒的植物。而在東方，中國、朝鮮古代都有用溫室栽種蔬果的紀錄。
溫室除了為植物遮風避雨，也需要能透進陽光，好讓植物能持續生長，這在冬季缺乏日照的高緯度地區特別重要。玻璃是溫室的理想建材，然而過去的玻璃製造技術不發達，難以製造大片的玻璃窗。因此，歐洲宮廷中的橘園，配置大量玻璃窗，反而成為一種誇示財力、地位甚至品味的象徵，炫富意義大於實際園藝的功能。隨著玻璃製造技術進步，玻璃不再是奢侈品，溫室也不限於出現在王公貴族的豪宅裡。植物學研究的需求，更促使大學或植物園紛紛興建溫室。
維多利亞時代的英國人就酷愛建造巨大的溫室，有些至今仍保存良好。例如邱園裡的「棕櫚屋」（Palm House，圖一）建於1844 年，是當時世界上最大的玻璃溫室，整棟建築全由熟鐵骨架與平板玻璃構成。棕櫚屋用來收藏探險家從世界各地帶回的熱帶植物，以維多利亞時代流行的「盆栽」方式種植。其中最老的一棵盆栽，是一種長得像棕櫚樹的非洲蘇鐵（Encephalartos altensteinii）；它由庫克船長從環球航行帶回來，自1775年起就在邱園落戶了。無怪乎邱園的導覽員戲稱：「這是一棵比美國還要老的樹。」
圖一：英國皇家植物園「邱園」的棕櫚屋。（Diliff, CC BY-SA 3.0,Wikimedia Commons）水晶宮輝映日不落
邱園的棕櫚屋雖然壯觀，但還不是維多利亞時代最受人矚目的玻璃建築。……【更多內容請閱讀科學月刊第616期】