9.1　玻璃、釉和玻砂的起源

9.1　玻璃、釉和玻砂的起源

我们的研究对象必须包括釉和玻璃，尽管前者在第8章中已经论述过。釉是用一种玻璃状物质覆盖在另一种材料制得的坯芯表面形成的一层表面膜。古代人主要使用三种坯芯材料：一是石头，特别是石英和滑石（皂石）；二是石英粉，可以制得埃及学家所熟知的那种釉陶或费昂斯（faience）[1]（图版24A）；三是黏土。在使用时，玻璃状的釉料通常先磨成粉，蘸上水后就地烧制。用类似方法把玻璃状釉料涂布在金属制品表面就制出了搪瓷，这种技术将在下文中讨论（边码458—468）。

玻璃物体或器皿是这样制成的：趁玻璃尚处于又热又黏的熔融状态时，模铸或吹制成型，或者待玻璃冷却成固体时研磨成型。这样得到的产品只含有玻璃而没有其他的底料，尽管在制造中可能使用了其他材料制成的坯芯或模具，但用过之后它们都会被移走。

早在大约公元前4000年甚至更早，已经出现给小件物品施釉的工艺。大约公元前2500年，在埃及和美索不达米亚，据信已经开始制作纯由玻璃组成的物品。大约1000年以后，人们制出了第一件玻璃容器。玻璃始终是技术和实验科学发展中最重要的材料之一，即使在现在也很难被塑料所取代，甚至不管在任何情况下都不会被代替。玻璃制作技术是一项伟大的成就，从早期埃及人那里逐渐发展起来，当时已经受到罗马时期的影响。在随后的很长时间内，这项技术并没有太大的进展，直到近代科学崛起，对具有特殊用途的光学玻璃和耐蚀玻璃有了需求，玻璃制造才有了长足进步。

玻璃的性质　玻璃是一种坚硬的非晶态材料，一般是透明的，由碱金属（或碱金属盐）、氧化钙和砂子（或燧石）混合熔融而成，是碱金属（钠或钾）的硅酸盐和碱土（实际上大部分是氧化钙，也含有少量的氧化铝、氧化镁，见表9-1）的混合物。如果这里的氧化钙是从白云质的石灰岩中提取出来的，那也会含有镁，在碱土中偶尔也会含有氧化钡。在我们论述的这段时期，含铜的硅酸盐玻璃没有很大发展。这种熔融的混合物缓慢冷却时，会逐渐变得黏稠，直到凝固成坚硬的固体，如果原料足够纯净，就能形成透明的玻璃。要是冷却得太快，硅酸盐就容易结晶，变得不透明且易碎，也就不再是玻璃了。因此，缓慢冷却或退火的工序，通常在一个特别的炉子中进行，这是有效制作玻璃至关重要的一步。为取得好的效果，坩埚中的原料也需要缓慢地加热，就像它需要慢慢冷却一样。玻璃没有准确的、固定的熔点，钠玻璃会随着加热逐渐软化，当温度升到1000℃时就会变得像液体一样（用普通的炭火加热即可）。钾玻璃较易熔融，大多在中世纪的西方国家生产。废玻璃材料的混合物又称为碎玻璃，通常加在玻璃原料中助熔，以避免浪费。

19世纪中叶以前，玻璃生产包括两个步骤，先是烧结原料，然后才是熔化。第一个步骤在独立的炉子或熔炉的低温部分完成，其间需要不时地翻扒物料，使其表面与火焰充分接触。烧结过程是初步的反应，消除了一些气体产物，有助于接下来的熔化过程，不过当时采用的温度要比现在低。埃及第十八王朝（公元前1500—前1300）时期，熔炉温度还达不到1100℃，不足以清除玻璃中的气泡。因此，早期的玻璃多为乳白色或不透明的。如果玻璃保存时间过久，或在高温加热后急速冷却，其中一些成分就会结晶。由于此时的玻璃失去透明性或半透明性，人们通常把这种过程称为反玻璃化。如果遇到震动或进一步加热，反玻璃化的玻璃很容易变成碎片。

古代制作的玻璃主要是钠钙的硅酸盐混合物，少量的金属氧化物可以使玻璃产生不同颜色，具体情况如下。蓝色：浅蓝色主要是由氧化铜（CuO）中的铜生成的，有时也用铁，作用也很明显；深蓝色也是由铜（CuO）生成的，但在近东地区从埃及第十八王朝开始用氧化钴（CoO）着色（表9-1），虽然西方国家至今未在出土的玻璃中测到过钴。绿色：较深的瓶绿色是由二价铁（FeO）形成，但是埃及玻璃的更深的绿色主要归因于铜（CuO）。透明的琥珀色缘于三价铁离子（Fe2O3）。紫水晶色或者紫色则是二氧化锰（MnO2）作用的结果。暗红色（火漆红）是由于氧化亚铜（Cu2O）悬布在玻璃的结构中，高铅含量（表9-1第3栏）表明它和凯尔特人、古罗马和中世纪的金属制品中的红瓷漆系出同源。偶见于埃及第十八王朝之后的乳白色玻璃，可能是二氧化锡（SnO2）的存在所致，有时也可能是因为那些保留在玻璃中的微小气泡。暗黄色玻璃通常含有锑的化合物（Sb4O6）。埃及人的黑玻璃中含有大量的铁，或混有铜和锰。

大多数砂子含有的氧化铁，足以制成灰绿色或者褐色的玻璃。这种颜色能够通过加入二氧化锰（软锰矿，就是所谓的“玻璃匠的肥皂”）来去除，二氧化锰将铁氧化并用它自己的淡紫色去中和玻璃中的黄色。然而，古代玻璃中是否人为添加了锰值得怀疑，因为制造无色玻璃的天然含锰的砂子可以凭借经验找到。许多出色的无色玻璃文物，特别是亚历山大城的水晶玻璃，也许就是通过仔细挑选不含铁的银色砂子制成，这至少得到了一项分析的支持[2]。

古代玻璃制造的证据　关于古人如何制作玻璃我们知道得太少了，也不了解他们在不同的时期和地方生产什么样的玻璃[3]。对于众多匠心独运的古代玻璃制作工艺，我们如坠五里云雾，最好还是从已收集到的证据本身着手探讨。首先是物品本身。对某些时期和国家来说，这是非常充足的，例如埃及第十八王朝的玻璃，公元前6世纪以前地中海的玻璃，以及在帝国旧址各地都有发现的罗马帝国时代的玻璃。但是，对于其他时期和其他区域来说，现在却仅有很少的几块，并且通常还不能确定是本土的还是外来的。所以，单就这些物品本身还无法确定产地、生产规模和流通范围。

其次是古代的文献和原始资料。这些文献主要是希腊文和拉丁文的，古代的犹太人文献（包括《旧约》）和其他文字的文本也有玻璃制造方面的只言片语，不过通常是凌乱的、不经意提到的。后来有了一些更深入的非常重要的古代证据，在公元前第二个千年和公元前第一个千年的美索不达米亚的楔形文字中，出现了类似于配方和化学方面的内容。后者的出现令人惊讶，因为从埃及传到希腊的大量古文献中，几乎找不到釉和玻璃制作方面的任何资料，但当时的玻璃制作已经是那个国家的主要工业之一。

另外还有的是中世纪和文艺复兴早期的作者对古代玻璃制作的描述，例如10世纪末的特奥菲卢斯（Theophilus）和“希拉克略”（Heraclius，边码351），以及16世纪的阿格里科拉（Agricola），都描述了他们那个时期的玻璃制作方式。他们的作品表明，在这个最守旧的工业领域中，玻璃制作配方和技术工艺可以历经几个世纪不变。例如，我们能够认出，特奥菲卢斯的一些配方是直接从近2000年前的美索不达米亚祖先那里继承下来的［1］。

施釉　现在知道最早的釉是在上埃及地区拜达里的滑石珠上的釉层。这种发明产生于何时何地不得而知，有可能是一块孔雀石磨石在加热时碰巧遇上一些碱性物质，结果生成了釉层。这种方法一旦发明成功并涂敷到石材和二氧化硅上，碱性釉就变得非常普通，并且在埃及历史各个时期上经常出现［2］。

石英施釉就像石材施釉一样，似乎公元前2000年以后就从埃及消失了，但是用于克尔壶（Kohl-pots，图版24B）上的宝石施釉和滑石施釉，在整个埃及王朝时期从未中止，埃及费昂斯的生产一直持续到拜占庭时期或者更晚。在埃及，费昂斯用于各种各样的小物件和珠宝的装饰，例如容器（图版24A）、小雕像和护身符，也会将它嵌入大件的物品中，例如棺材和家具、房子和庙宇的墙壁。虽然釉有好几种不同的颜色和纹理，材料却是大体相同［3］。

通常釉的颜色是深蓝色或绿色，不过其他颜色有时也会被使用，特别是在埃及第十八王朝时期。一组从埃尔阿马纳出土的施釉器件可能含有8到9种不同的主色，还不包括每种颜色的深浅差异。其中，最普通的绿釉会在不同时期出现深浅不同的色彩，甚至有最淡的绿色。

卢卡斯（Lucas）［3］分析了一些埃及费昂斯母体的典型样品。其中含有大约95%的二氧化硅，余下部分或多或少地由矾土、氧化铁、氧化钙和氧化镁组成。他只对一件出自法尤姆的深蓝色罗马釉发表了分析结果，含有75.5%的二氧化硅、10.7%的氧化钾、5.6%的氧化钠、3.8%的氧化钙、1.8%的铜氧化物（作为着色物质），还有少量铝、铁锰和镁的氧化物。这种釉的成分与古代玻璃非常接近，只是氧化钙含量略低，二氧化硅含量略高。

由于埃及已有施釉的工艺不仅用在石头上，而且也用在石英砂基底上，使得这种技术在埃及王朝之前就已经为人所知，并且是在埃及受到亚洲的影响之前，所以它似乎是在埃及发明的，至少是在非洲发明的。在美索不达米亚，最早的釉出现在大约公元前3000年的杰姆戴特时期，我们有理由推测它们要么是独立的发明，要么就是在非常早的时期从埃及传播而来。这种碱性釉在美索不达米亚及其邻近地区很著名，公元前第三个千年早期也曾在印度和克里特出现过，只是它在那里并不常见，也不像在埃及那样有多种多样的用途。在这些地方，碱性釉普遍用于珠子、印石和尺寸有限的小件护身符、小雕像，没有非常大量地用于器皿和镶嵌工艺。

也许在美索不达米亚，也许还在亚洲其他一些地方，铅釉这种不同的施釉方法相当早就发展起来，用于器皿和尺寸较大的物件。与埃及的碱性釉不同，这种铅釉主要用于陶基物件[4]。在土耳其的阿特沙奈［5］。

对于美索不达米亚的铅釉，我们有一份从底格里斯河畔的泰勒乌玛（塞琉西亚，Seleucia）出土的公元前17世纪楔形文字泥板上的古代配方［6］。它也许可以用现代文字诠释如下：

份

玻璃　243.0

铅　40.1

铜　58.1

硝　3.1

石灰　5.0

这块泥板还描述了黏土基底的制备情况，根据这些配方已有可能试制施釉陶器了［7］。

更薄也更具有黏性的其他不同类型的铅釉，在黎凡特的希腊化时期后期发展起来，在塔尔苏斯和其他地方仍保留着当时的作坊遗迹［9］。让人惊奇的是，这么有用的器件居然没有被广泛使用。

玻砂　（frit）[5]考古学家对玻砂这种物质有不同的称谓，常常把它的成分同玻璃或釉陶混淆起来。玻砂不呈玻璃状，尽管它由玻璃或类似玻璃的原料制成，用它处理的物件有那种易融粉末的晦暗外表。它几乎没有引起过技术史学家（historians of technology）的注意，因而本章还是进行简要介绍。

玻砂从埃及第十八王朝开始变得常见起来，同时出现在美索不达米亚、叙利亚和克里特，主要用于一些小件物品，例如护身符、印章等。但在埃及，偶尔也把粉末状的蓝玻砂当成颜料加入细黏土中，制作蓝色或者绿色陶质器皿（图版24F）。这些器皿只有在685℃以下煅烧才能保持蓝色，超过这个温度时，由于蓝色晶体结构的玻璃化，它就会变成绿色。看来，玻砂在器皿上的使用没能持续到公元前的第二个千年，但它在护身符特别是在印章方面的应用还是很流行，持续存在的年代也长得多。用玻砂合成的甲虫型宝石、圣甲虫宝石和锥状物，曾经是公元前第一个千年中叶地中海地区最常见的印章—护身物。

玻砂物件通体仅呈一种颜色，通常表面光滑。对一件埃及第十九王朝的蓝玻砂样品进行分析，二氧化硅占57.2%，氧化铜占18.5%，氧化钙占13.8%，苏打占7.6%，以及少量的镁、铁、铝氧化物［10］。如果过度加热，这种结晶体物质熔化后会变成绿色的玻璃。事实上，它离完全透明的或者半透明的玻璃还差得很远，因而被称为玻璃膏，可以用来制作诸如“宝石”、装饰物、环状饰、装饰板甚至希腊和罗马时期的器皿。这些施过釉的物件并不透明，称作“不透明玻璃”应该比“玻璃膏”更贴切，后者是一个误导的现代贸易术语，指的是仿透明或半透明宝石的玻璃赝品。

我们现在还几乎没有最早的玻砂制品是在何处和如何制作的证据。毫无疑问，埃及是制作玻砂最多的地方，不过叙利亚和美索不达米亚以及其他地方肯定也有这样的工场，虽然不是制作器皿，但至少能够制作小型的器件。在古代，由于玻砂制品的用量很大，甚至可能是在一个地方生产后运往别处再流行起来。无论如何，在埃及大多数用作颜料粉的蓝玻砂，被做成球状或者块状运往他处，主要是小亚细亚的克里特和迈锡尼时期的希腊。在公元前1世纪，维特鲁威（Vitruvius）描写了用砂子、铜和苏打制作球状蓝玻砂颜料的过程［11］。在不列颠、意大利和近东地区，罗马时期的玻砂制作都有记载［12］。