天然玻璃 “内心不纯”也晶莹

天然形成的火山玻璃——黑曜岩。

外表亮晶晶 内心乱糟糟

自然界的大部分石头，都是由各种各样的矿物晶体组成的。每种矿物晶体的化学成分、原子排列都遵守固定的“套路”，内部结构井然有序，如同摆放整齐的一盒巧克力。而玻璃却不同，它们看似晶莹滑润，却没个正形，能被加工成各种样子，打碎后的玻璃渣也没有固定形状—这是因为玻璃内部的微观结构不同于晶体，而像一锅杂乱无章的“乱炖”。

正常岩浆冷却时，原子们排列成整齐的队形，凝固后形成结构井然的晶体形态（图1）。

黏稠岩浆冷却时，原子之间阻力剧增、相互乱撞，还没排列好就凝固了，形成了玻璃形态（图2）。

在物理学上，玻璃内部的这种状态称为“玻璃态”，组成玻璃的分子、原子排列得乱七八糟，同时整块玻璃又能保持自己的外形，不会像液体一样四处流动。也就是说，物理学上的“玻璃”是指物质的一种存在状态，没有固定的化学成分。具体到我们生活中的那类“玻璃”，主要是由石英、长石、石灰等几种矿物混合烧制而成的，成分以硅酸盐为主。

能“造”出玻璃的自然力量，主要是岩浆和火山运动。黏性越强的岩浆越容易形成玻璃，通常称为“火山玻璃”。一般来说，岩浆冷却过程中随着温度降低，原子们就开始自觉排好队形、安定下来，凝固后就成了矿物晶体。而那些黏性较强的岩浆，在冷却过程中原子之间的阻力增加太快，只有一小部分来得及形成晶体。至于剩下的许多原子，还在到处乱撞寻找自己该呆的位置时，就凝固了！于是它们都来不及排好队形，冷却后就成了乱糟糟的玻璃。

火山活动形成的天然玻璃岩体，外表光滑，但布满锋利的棱角。

玻璃器皿是一圈圈缠上后再冷却成形的，因此在灼热状态下看着像“棒棒糖”。
石头怎么变玻璃？
最晚在公元前2000年左右，人类就掌握了制造玻璃的法子。用来制作窗户、器皿和工艺品的普通玻璃，一般是由石英、长石、石灰等几种天然矿物，以及一些添加剂烧制而成的。生产时，先对配好的原料进行高温加热的“熔制”，使它们在高温下混合成为均匀、无气泡的玻璃液。之后对玻璃液冷却降温，并经过吹、压、拉、轧等工艺，使玻璃液凝固成所需要的形状，也就是玻璃制品的“成形”。再经过退火、抛磨等工序，就是我们见到的各种玻璃制品啦。

黑曜石玻璃：上古神器，天生犀利哥

人们最熟悉的火山玻璃，就是简称“黑曜石”的黑曜石玻璃了，它的主要化学成分是硅酸盐。在人们学会冶炼金属之前，闪着暗光的黑曜石曾经是制造工具、武器的上等材料。这要感谢它的两大优点：一个是5.5的摩氏硬度，这在常见的石头中已经算相当硬了；另一个就是黑曜石在强力敲击下裂开时，裂开处会呈现贝壳状的断口，断口处边缘锋利，拿来做刀片、矛头正合适。