發明耐刮塑膠是材料科學的一大目標。有了它就能製造更輕的窗戶供飛機、火車和汽車使用，也能製造更輕的手機螢幕，但目前還完全見不到任何可能。不過，我們倒是發現了另一個解決方法，不是找東西取代玻璃，而是讓玻璃更安全。這種玻璃稱為強化玻璃，是汽車工業的發明，目的在減少車禍時因玻璃碎片造成的死傷。不過，它的科學起源來自 1640年代一個有名的奇珍異寶，叫「魯珀特之淚」。魯珀特之淚是淚滴狀的玻璃，圓滑的底端能耐高壓，尖銳的頂端只要稍有損傷就會爆裂。它的製作非常簡單，只要把一小滴玻璃熔漿滴入水中就行了。玻璃熔漿入水後會急速降溫，使得表層收縮，所有原子往內壓擠，裂縫因此很難形成。因為只要出現裂隙，擠壓的力道就會把裂隙壓平。如此一來，玻璃表層就變得非常堅硬，用鐵鎚猛敲也不會碎裂，實在很不可思議。
依照物理定律，為了維持表層的壓應力，玻璃內部必須有大小相等、方向相反的「張應力」，因此淚滴中央的原子便受到極高的張力，彼此向外拉開，感覺就像隨時就要引燃的小型火藥庫。只要表層應力稍不平衡，例如尖端稍微凹陷，整顆淚滴就會發生連鎖反應，讓內部的高張力原子全部瞬間彈回原位，使玻璃炸成碎片。這些碎片利得可以割傷人，但小到不會造成大礙。因此要讓擋風玻璃擁有同樣的性質其實很簡單，只要找到方法迅速冷卻玻璃表層，產生如同魯珀特之淚的壓應力即可。依據這個原理製作出來的強化玻璃已經拯救了無數生命，靠著的正是在它在車禍時碎成數百萬個小碎片的能力。
近幾年來，玻璃變得更加安全。我在西班牙撞到的擋風玻璃是最新一代的安全玻璃，稱為膠合玻璃。我會知道那是最新的安全玻璃，是因為它雖然跟魯珀特之淚一樣碎得很厲害，形狀卻仍保持完整，即使我和它同時飛越引擎蓋摔到柏油路上，它依然是完整的一片。這種新型強化玻璃中間夾了一層塑膠，有如黏膠般讓玻璃碎了也不會散裂。這層塑膠稱為夾層，也是防彈玻璃的原理，只是防彈玻璃夾了不只一層塑膠。子彈擊中防彈玻璃時，最外層的玻璃會立刻碎裂，吸收掉子彈的部分能量並讓彈頭變鈍。子彈必須推著玻璃碎片穿透底下的塑膠夾層，而夾層則有如流動的糖蜜，把衝擊力分散到更大的面積，而非集中在一個點上。就算子彈順利穿透夾層，它會遭遇另一層玻璃，一切經歷又得再來一次。
玻璃和塑膠夾層愈多，防彈玻璃就愈能吸收能量。一道夾層能阻擋住九釐米手槍子彈，三道夾層能阻擋點四四麥格儂手槍的子彈，八道夾層可以讓你承受 AK47步槍的攻擊。當然，如果玻璃能防彈卻不透明，其實沒什麼意義，因此真正的難題不在夾層，而在讓塑膠和玻璃的折射係數吻合，好讓光線穿透兩者時不會彎折太多。
這種安全玻璃需要精密技術，因此造價昂貴不少，但愈來愈多人願意花錢買心安，使得膠合玻璃開始隨處可見，不僅裝在車上，更出現在現代都市的各個角落，讓都市愈來愈像玻璃宮殿。 2011年夏天，英國許多市區發生暴動。我看著電視畫面，不由自主察覺到這些暴動和我過去看到的都不同。攻擊者用磚頭不再能次次都砸破玻璃，因為許多店家都改裝了強化安全玻璃。這股潮流應該會繼續蔓延，店家不僅用玻璃來保護物品，也保護自己。之前也有人提議使用膠合玻璃製作啤酒杯，希望遏止酒吧和夜店裡的客人拿酒杯當武器。
透過玻璃看見世界
現在我們已經無法想像，若少了玻璃，現代城市會是什麼模樣。我們一方面希望建築物能幫我們遮風擋雨，畢竟這就是建築物的目的，但另一方面，每回談到新家或工作場所時，許多人第一個問的就是，採光如何？現代都市裡每天竄起的玻璃建築，正是工程師面對這個兩難所提出的解答，既能為我們抵擋風雨和嚴寒，不受小偷和外力侵犯，又不必委屈自己生活在漆黑的環境中。許多人每天大多數時間都在建築物裡度過，是玻璃讓我們的室內生活明亮、愉快。玻璃窗成為樂於迎接顧客的象徵，也代表生意往來開放且實在。沒有櫥窗的店面根本不算店面。
玻璃還對我們如何看待自己貢獻良多。你或許在光滑的金屬表面或池塘邊見過自己的倒影，但對我們大多數人來說，玻璃鏡子才是自我形象最後、最親密的裁判。就連相片和錄影畫面也是透過鏡片才得以記錄下來。
有人常說，地球上已經找不到多少地方是人跡未至的了，但這麼說的人往往只想到肉眼可見的世界。只要拿起放大鏡到家裡任何一個角落，就會發現一個全新的世界正等著你探索。強力顯微鏡會帶你進入另一個世界，裡頭充滿各種稀奇古怪的微生物，而望遠鏡會帶你一窺宇宙和其中蘊含的無限可能。螞蟻在螞蟻的世界構築城市，細菌在細菌的國度造橋鋪路，人的世界、城市與文明一點也不特別，只有一點與眾不同，就是我們擁有的一種材料，可以讓我們超越人的尺度，那就是玻璃。
玻璃讓這一切成為可能，我們卻對它缺乏感情。世人很少像對木頭地板或鑄鐵結構火車站一樣謳歌玻璃，也很少輕撫雙層隔熱窗戶欣賞它的質感。這也許是因為玻璃本質上是毫無特色的材質，它光滑、透明而冰冷，少了幾分人味。人類更喜歡色彩豐富、細緻、精巧或奇形怪狀的玻璃，只是這種玻璃往往中看不中用。最有用的玻璃，是我們用來建構現代城市的玻璃，它總是又平又厚，而且完全透明，卻也最不討喜、最難認識，因為它最隱形。玻璃對人類的歷史和生活如此重要，卻未能贏得我們的喜愛。
打破玻璃的感覺是驚嚇、氣惱與疼痛，就像我在西班牙出車禍時那樣，但我們卻不會覺得自己打破了什麼貴重物品。我們只擔心自己，心想反正玻璃再換就好。也許正因為我們總是看穿它而不是看到它，使得玻璃始終無法成為我們生活中備受珍惜的事物。它受人重視的特質正好讓它得不到我們的鍾愛。玻璃不僅在光的世界潛形匿跡，也在我們的文化中隱而不現。
本文摘自《10種物質改變世界》，由天下文化 出版。
