Szkło to szkło

Jak jeszcze chodziłem do szkoły (lata 80-te XX wieku), uczono mnie, że szkło nie jest ciałem stałym. Kiedy masa szklana zastyga, staje się coraz mniej płynna, ale jakby długo poczekać to będzie sobie płynąć. Szkło w temperaturze pokojowej też płynie, tylko baaardzo wolno. Ale płynie. Bo szkło to ciecz przechłodzona. W odróżnieniu od krystalicznego kwarcu, który jest ciałem stałym.

Taka była obowiązująca wersja prawdy w latach 80-tych XX wieku.

Przykładem udowadniającym płynięcie, miały być tysiącletnie, średniowieczne witraże, bo trudno jest znaleźć inne szkła, które byłby wystarczająco stare, żeby owo „płynięcie” zaobserwować. No bo szyba w oknie to jednak jest za młoda, a szkiełko w średniowiecznej katedrze swoje lata ma. No i się okazało, że kolorowe szybki na dole są grubsze, a na górze chudsze. Czyli jakby szkło rzeczywiście ciekło.

I byłoby sobie szkło cieczą w XXI wieku – zresztą w wielu miejscach w internecie do dziś można się natknąć na zeszłowieczne określenie stanu skupienia szkła – gdyby nie dociekliwość paru fizyków, którzy nie chcieli jakoś uwierzyć w książkowe tłumaczenia. Być może odwiedzili zabytki starożytnego Egiptu, gdzie szkła są równomiernie grube, pomimo iż mają kilka razy większy staż od swoich średniowiecznych kolegów. A może przyczyna była jeszcze inna? W każdym razie analiza zależności lepkości szkła od temperatury, pokazała że możliwe czasy „płynięcia” są na tyle wielkie, że aż nie do zaobserwowania w skali historii ludzkości.

Przez dwie dekady XXI wieku wynik szacowań czasu spływania był co prawda skracany, ale wciąż jest zbyt wielki, by wrócić do XX-wiecznej interpretacji. Wciąż niektóre kryształy – czyli stuprocentowe ciała stałe – płyną szybciej niż wyliczenia dla szkła.

Mnie najbardziej dziwi w tej historii to, że przez jedno stulecie nikomu nie chciało się sprawdzić na poważnie zdania wypisywanego powszechnie w podręcznikach. Aż chciałoby się zacytować pierwszą generację fizyków: Wrena, Boyla czy Hooka: „Nie wierz temu, co piszą w mądrych księgach, sprawdź to”. Jest to rzecz jasna bardzo trudne do realizacji, bo na weryfikację wszystkich równań z typowego podręcznika zabrakłoby życia. Tym bardziej, że ktoś już je wcześniej sprawdził. Jak się okazało za wyjątkiem średniowiecznych szybek.

* * *

W nawiązaniu do poprzedniego odcinka: Na pytanie jaki stan skupienia ma szkło trudno jest odpowiedzieć, jak się ma do wyboru ciecze i ciała stałe czyli kryształy. Wikipedia pisze, że szkło to najprawdziwsze ciał stałe. Kiedy jednak pojęcie ciała stałego przestanie wystarczać do opisu (np. brak temperatury topnienia) wystarczy powiedzieć, że szkło to szkło. Bo w wielu miejscach tak się mówi na ciała bezpostaciowe, które już się zestaliły, ale jeszcze nie zdążyły skrystalizować. I niekoniecznie musi to być SiO2 z ewentualnymi dodatkami.

Kiedyś nawet znalazłem kawałek takiego ciała na drodze. Ponieważ byłem wtedy na bieżąco z grą Minecraft (a właściwie to mój syn), w której istotną rolę odgrywa obsydian czyli naturalne szkło, od razu skojarzyłem z nim znaleziony kamyk. Był szkliście czarny, miał gładkie, lekko pofalowane ściany i ostre krawędzie. Szybka konsultacja ze znajomym geologiem wykluczyła jednak taką możliwość. Znalazłem „zwykły” żużel – pohuciany odpad.