玻璃雖然在如今非常常見，但是在幾千年前，這可是被人當(dāng)成寶物一般的存在。關(guān)于玻璃的起源，最早可以追溯到5000多年前，不過，當(dāng)時只是玻璃珠，真正的玻璃器皿是2000多年前的古羅馬人制造出來的。
在英格蘭薩?？丝さ暮０毒€上，考古學(xué)家曾發(fā)現(xiàn)一批古羅馬時期的玻璃器皿。這些2000年前的器皿被海水打磨得圓潤光滑，卻依然保持著完美的透明度。當(dāng)陽光穿透這些千年古物時，折射出的七彩光芒與當(dāng)代玻璃制品別無二致。這個發(fā)現(xiàn)顛覆了人們對材料壽命的認(rèn)知——在這些玻璃器皿面前，建造它們的羅馬帝國早已灰飛煙滅，而它們卻仿佛掙脫了時間的枷鎖。
那么，作為人造的產(chǎn)物，玻璃在自然條件下究竟需要多久才能夠降解呢？我們一起來聊一下這個有意思的問題。
玻璃的分子密碼
任何的物體都是由分子組成，玻璃也不例外，不過，玻璃的分子結(jié)構(gòu)更像是被瞬間凍結(jié)的液態(tài)舞蹈。在微觀世界里，每個二氧化硅分子（SiO?）都保持著液態(tài)時的自由姿態(tài)，形成獨特的非晶態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)中的硅氧四面體通過共享氧原子隨機連接，構(gòu)成一張沒有重復(fù)規(guī)律的三維網(wǎng)絡(luò)。正是這種無序的秩序，賦予了玻璃看似矛盾的物理特性。
實驗室研究表明，純二氧化硅玻璃在理想條件下的抗壓強度高達(dá)1000兆帕，相當(dāng)于每平方厘米承受10噸壓力。這種驚人的穩(wěn)定性源于硅氧鍵的強大結(jié)合力——每個硅原子與四個氧原子形成的共價鍵，鍵能達(dá)到452kJ/mol，是碳碳單鍵強度的1.5倍?，F(xiàn)代光譜分析顯示，即使在經(jīng)歷千年風(fēng)化后，古玻璃樣本的硅氧網(wǎng)絡(luò)完整性仍保持在85%以上。
而且與晶體材料不同，玻璃沒有明確的熔點。當(dāng)溫度升高時，玻璃會經(jīng)歷一個轉(zhuǎn)化過程，逐漸軟化而非突然熔化。這個特性使得玻璃在遭遇極端溫度變化時表現(xiàn)出獨特的韌性?？脊艑W(xué)家在龐貝遺址發(fā)現(xiàn)的玻璃器皿，有些經(jīng)歷了火山爆發(fā)瞬間的800℃高溫沖擊，依然保持著完整的形態(tài)。由此可見，想要分解玻璃并非易事。
自然界的分解游戲
在不同的環(huán)境中，玻璃的分解狀態(tài)是不同的。我們先來看潮濕環(huán)境，在亞馬遜雨林，雨水中的碳酸（pH≈5.6）會與鈉鈣玻璃玩起置換游戲（Na?SiO? + CO? + H?O → Na?CO? + H?SiO?）。
在這個過程中，玻璃表面悄悄的發(fā)生了微量的變化。但是這個反應(yīng)每年只能削去玻璃表面2-3微米，但遇到中世紀(jì)教堂的鉀鈣玻璃（含K?O），分解速度驟降至0.5微米/年。就像用橡皮擦擦花崗巖，看似在動工，實則要擦到天荒地。
除此之外，物理風(fēng)化如同大自然的砂紙。在美國猶他州的強風(fēng)區(qū)，石英砂粒以30m/s速度撞擊玻璃表面。這種物理摩擦能在百年內(nèi)磨平酒瓶文字，但需要注意的是：被磨掉的玻璃其實只是換了存在形式，從大塊的玻璃變成了微小的顆粒，并不是真正的降解。
那么，除了風(fēng)和水外，生物有沒有參與玻璃的降解呢？答案是肯定的。波羅的海某些藤壺進(jìn)化出特殊吸附器官，它們分泌的酸性黏液能使玻璃表面產(chǎn)生蜂窩狀蝕坑。不過這些海洋生物的"拆遷"效率感人——要啃穿一個啤酒瓶底，需要同一群藤壺連續(xù)工作150代（約300年）。這顯然是不現(xiàn)實的，畢竟酒瓶會隨著洋流運動變換位置，而藤壺也會在幼年期隨波逐流，它們很難幾代都在同一位置。
那么，加入玻璃制品沉入了海底呢？能否加速分解呢？答案是否定的，而且非但不會加速，反而會減速，這是因為深海是玻璃的永恒保險箱。馬里亞納海溝底部的靜水壓力（>1000大氣壓）和低溫（2-4℃）環(huán)境，將玻璃腐蝕速率壓制到每年0.01納米以下。2016年打撈的泰坦尼克號殘骸中，船艙玻璃經(jīng)過百年浸泡仍保持完整，只是表面形成了獨特的"水合硅膠層"。
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