玻璃艺术家解析吹制玻璃背后的物理与化学原理

在罗切斯特理工学院的玻璃热工坊里，艺术家们直接与熔融状态的玻璃打交道。 Carlos Ortiz/RIT https://theconversation.com/im-an-artist-who-works-with-glass-heres-how-the-physics-and-chemistry-of-glassblowing-work-293644 https://theconversation.com/im-an-artist-who-works-with-glass-heres-how-the-physics-and-chemistry-of-glassblowing-work-293644 链接已复制 分享文章 分享文章 复制链接 邮件 Bluesky Facebook WhatsApp Messenger LinkedIn X（Twitter） 打印文章 玻璃作为一种材料，充满了矛盾。根据形态和用途的不同，玻璃可以是脆弱的，也可以是坚固的；可以是不透明的，也可以是透明的；可以是粗糙的，也可以是光滑的。作为玻璃教师，我和同事们教学所用的工作室，恰恰呼应了这种物理属性上的丰富对立。这些环境既令人沉浸，又复杂、迷人且要求严苛。

当工作室运转起来时，你可能会听到玻璃碎裂的声音、灼热金属在水中淬火的声音、玻璃吹管在工作台轨道上滚动的声音，以及音响里放着的好听的音乐。你可能会闻到热蜂蜡和燃烧报纸的气味。你可能会感觉到鞋底踩到一点碎玻璃，或是炉子散发出的强烈热浪，以及位置恰到好处的风扇送来的微风。玻璃吹制者要学会倾听、感受，并在这种不断运动的状态中以及其间找到某种专注。

玻璃工作室里持续不断的刺激，看起来和 sterile 的科学实验室完全不同，然而玻璃艺术家需要积累物理和化学知识，才能对 this 动态的材料实现某种程度的掌控。他们必须选择具有所需特性的材料，并在过程中判断热量和可塑性等因素。

在我协助管理玻璃项目的罗切斯特理工学院，我们主要使用两种玻璃。在热玻璃工作室里，我们熔化“软”玻璃。这种玻璃是专门配制用于在炉中熔化并由玻璃吹制者使用的。它由细目石英砂、纯碱和石灰混合而成，再加入少量几种额外成分，使玻璃在高达2200华氏度（1204摄氏度）的最高温度下依然保持美观。

在火焰加工工作室里，我们使用硼硅酸盐玻璃。你可能认得这个玻璃品牌——纽约康宁生产的 Pyrex。这是一种超级耐热的玻璃。它的熔化温度比软玻璃更高，送到学生手中时是预制成型的玻璃棒，学生可以在火焰加工工作室里用喷灯将其熔化并塑形。化学组成的差异确实会改变这些玻璃的外观和性能。

从材料科学的角度来看，玻璃被归类为非晶态固体，这意味着玻璃的分子排列呈近乎随机的模式，没有明确的熔点。相反，玻璃在一个宽广的温度范围内逐渐软化。

一旦你适应了工作室的混乱，就该开始工作了。

我们的热玻璃工作室有两座炉子，用来处理软玻璃，所以在学年期间，任何时候都有700到1200磅的玻璃。玻璃在炉中保持熔融状态（2200华氏度或1204摄氏度），随时可以取料并加以转化。

当我们与这种材料打交道，用工具、呼吸和热量来改变它时，它需要保持在可加工的加热区间——大约在1100到2000华氏度（593到1094摄氏度）之间。当玻璃降到这个范围以下时，我们感知它为固体，尽管在分子层面它仍然活跃，表现得更像液体。

要制作任何东西——雕塑、平底杯、天体魔法球或南瓜——你首先要用一根金属棒从炉中取料。一旦取到玻璃，你就开始做各种决定。

你可能会问自己：我需要哪些工具来开始塑造和转化这块玻璃，使它成为我心目中的物件？如果你等得太久，玻璃开始冷却，你就需要重新加热，恢复它的可塑性，让你能够继续加工而不至于破裂。

玻璃制作的一大部分，就是在再加热室和工作台之间来回移动——在工作台上，艺术家用工具移动和拉伸熔融玻璃，使其成为想要的形状。你需要在这两个工位之间交替许多次。

吹制玻璃是一项团队活动。我从同事那里获得体力和智力上的支持：他们肺里的气息、对热量的防护、从炉中取来添加到我物件上的额外玻璃。我们几乎从不独自工作。

那么，假设我想做一个非常基本的透明平底杯。这是一个简单的概念性物件——实用、居家、亲密。但要做好它也很棘手：太重，握在手里感觉不好；杯口太厚，喝水时会流出来；底部太薄，还没做完就会破裂。

也许我想把它设计成略呈锥形：底部比顶部宽，这样不容易翻倒。也许我想给它加一个小凹痕，供使用者的拇指放置，作为对她手的一个温柔邀请。首先我做设计：我把它画出来。我与团队分享，让他们能够预判过程和物件的需求。然后我们开始。

我从炉中取料，让它稍微冷却，然后通过向吹管——连接在我所制作物件上的空心杆——吹气，在玻璃中引入一个气泡。我重新加热，坐到工作台前，利用重力和 Jills（一种冷却和塑形工具）开始塑造玻璃。Jills 有点像一把大钳子。它的设计在2000年里几乎没有改变。

（原文较长，此处译出前 6000 字，完整内容请点「打开原文」。）