Glasets historia

Vad är glas?

Skärmavbild 2017-09-27 kl. 06.49.29.png

Glas, ett material som huvudsakligen består av kiseldioxid (smält sand i förening med syre), har alltid funnits på jorden. Varje gång blixten slår ner i kiselrik mark (exempelvis sand) så kan ett skrovligt rör av glas bildas av hettan från nedslaget. I vissa fall, exempelvis när meteroiter passerat över öknen, har hela sjok av sanden smält till glas för att senare brytas sönder. Det är ett skrovligt, ogenomskinligt och grumligt glas, men den kemiska sammansättningen liknar det glas du har i dina fönster eller dricker vatten ur. Dessa naturliga glasbitar fascinerade människor i de tidiga civilisationerna, och de såldes och köptes som andra ädla stenar. När Howard Carter 1922 upptäckte Tutankhamons grav, fann man exempelvis en glasskarabé (en skalbagge) i ett smycke, något som tydligt visar hur värdefull man upplevde att glasbiten var.

När man lärde sig att hetta upp ugnar till den höga temperatur som krävs kunde man börja blåsa eget glas, vilket man gjorde bland annat under antikens senare del (kring Jesu födelse, dvs första århundradet e kr). Detta glas var dock fortfarande grumligt, och kunde alltså bara användas till att dricka eller äta ur (till skillnad från hur vi idag använder glas på en mängd olika sätt till en mängd olika syften).

Murano

Skärmavbild 2017-09-27 kl. 13.12.49.png
svart.jpg

Lär dig mer om:

 

Clustering

 

När Östroms viktigaste stad Konstantinopel intogs 1204, tvingades människor på flykten. En grupp glasblåsare från Konstantinopel försökte bosätta sig i Venedig, men efter hand blev detta ohållbart; glasugnarna behöver hettas upp till 1500°C, och Venedig var vid den här tiden en trästad. Återigen skickades glasblåsarna i exil, men den här gången till en ö i bukten utanför Venedig - en ö som än idag är intimt förknippad med glas - Murano. 

När man tvingar ihop en grupp människor med liknande kunskaper och expertis på ett litet område brukar detta kallas innovationshubb. Även om man kan tro att denna typ av konkurrens är dålig för varje enskild affärsinnehavare eller hantverkare, så är nettoeffekten i regel positiv, tack vare något som brukar kallas "spillover effect", dvs att nya idéer och innovationer tenderar att sprida sig mellan de olika aktörerna, oavsett om man försöker hålla dem hemliga. Människor gifter sig, får barn som efter hand också gifter in sig i någon annan familj och plötsligt är de där hemligheterna som man vill bevara inom familjen omöjliga att hålla hemliga.

Glasindustrin på Murano blev därför den viktigaste och främsta i hela den kända världen, och deras tekniker utvecklades och effektiviserades hela tiden. Under andra halvan av 1400-talet fick glasblåsaren Angelo Barovier ensamrätten att tillverka "rent" glas, eller kristallglas. Kristallglaset var mycket mindre grumligt än tidigare varianter, och hade fler användningsområden än vanligt glas. Nu hade man plötsligt ett relativt enkelt sätt att få fram stora volymer av högkvalitativt glas, något som snart skulle visa sig avgörande - för en helt annan uppfinning skulle komma att öka efterfrågan på denna typ av glas många gånger om.

Kristallklart!

Skärmavbild 2017-09-27 kl. 07.03.46.png
 

1500-tal

 

glasögon

 

speglar

 

 

teleskop

Det klara glaset hade några uppenbara fördelar, där den främsta förstås var att det släpper igenom ljus och därmed kan användas i fönster. Men ljuset som passerar genom glaset gör inte detta oförändrat. Glas kan exempelvis användas för att bryta ljusstrålar, så att man kan bredda eller smalna av en ljusstråle. Effekterna av detta är att ljusets väg kan förkortas och förlängas, och på det viset kan vi lura ögat att tro att något är närmare eller längre bort än det egentligen är. De praktiska applikationerna av detta fenomen skulle förändra världen i grunden.

Runt medelhavet hade man redan (12-1300-tal) så sakteliga börjat experimentera med att slipa konkava och konvexa linser (linserna fick sitt namn just av likheten med de linser vi äter, inte tvärtom). Om man dessutom placerade några linser i följd kunde man experimentera med olika typer av effekter, och ganska snart användes denna teknik i teleskop av varierande kvalitet. Galileo Galilei tillverkade sin egen, uppdaterade variant och använde denna för att bevisa att Kopernikus teori om den heliocentriska världsbilden var korrekt, ett arbete som fortsattes av bland annat Tycho Brahe och Johannes Kepler. Det är dessa tidiga vetenskapsmän som lägger grunden för den moderna vetenskapen och den vetenskapliga metoden, modellen för att bedriva och nedteckna vetenskapliga experiment. Detta blir det första allvarliga försöket att med hjälp av ett standardiserat verktyg undvika de typer av feltänk som beskrevs i avsnittet "hur människan tänker".

Men de fascinerande rön som vetenskapsmän som Galilei och Kepler publicerar skulle aldrig fått den spridning de fick om inte linser också användes till annat. Länge hade människor nämligen haft olika typer av synfel, men det är först nu, då tryckpressen hjälper dessa vetenskapsmän (och andra typer av författare) att mångfaldiga texter på löpande band och sprida sina tankar och idéer över hela den kända världen som många människor upptäcker att de inte kan läsa eftersom de inte kan se de nya, små bokstäverna tydligt. Lösningen på detta kom att bli glasögon, en uppfinning som främjat läskunnigheten mer än någon annan (med undantag av just tryckpressen).

Under 15-, 16- och 1700-talet ser vi också hur nya konstformer dyker upp. Under 1500-talet upptäcker konstnärerna hur man kan beräkna perspektiv, och under 1600-talet blir självporträttet populärt. Explosionen av dessa två tekniker (de var i stort sett okända innan 1400-talet) var en direkt konsekvens av att speglar nu gick att tillverka relativt billigt - tack vare en ny teknik som uppfanns på ön Murano. Det är en märklig tanke, men tidigare i historien så har människor aldrig riktigt vetat hur de själva ser ut. Visst finns det ytor som ger åtminstone en approximering av en spegelbild (en upplyst vattenyta, en blankpolerad metallskiva osv), men aldrig har människan haft ett redskap som exakt och på pricken avbildar oss. Detta skedde samtidigt som en ökad förståelse av individen och hur individen relaterar sig till sin omgivning började spridas i Europa. Det ökade intresset för individen kan också märkas i de första romanerna (som kommer på 1700-talet), och i idéer som individualism och mänskliga rättigheter (som skall sätta igång revolutioner i såväl Nordamerika som Frankrike under 1700-talets sista årtionden) som börjar dyka upp på fler och fler ställen under 1700-talet, och också bildar grunden för det moderna, demokratiska samhället. Det var inte spegeln som tvingade fram denna utveckling, men spegeln var en viktig beståndsdel till att göra individualismen till the adjacent possible.

Det dröjde bara några år från det att linserna uppfanns till dess att de användes i de första, fungerande teleskopen. Mikroskop tillverkades också, och snart har man tillräcklig förstoring för att man skall kunna se hur naturen är uppbyggd. 1665 använder Robert Hooke ett egentillverkat mikroskop för att studera en bit kork, och upptäcker här att korken består av små "rum", som han kallar "celler". Tvåhundra år senare börjar tysken Carl Zeiss, tillsammans med medarbetaren Ernst Abbe, att tillverka mikroskop konstruerade efter matematiska beräkningar, något som gjorde dem vida överlägsna konkurrensen. Med hjälp av dessa mikroskop så kan sedan vetenskapsmän som Louis Pasteur och Robert Koch på allvar formulera en teori om bakterier som sjukdomsspridare, något som kom att fullständigt revolutionera den moderna sjukvården samt alla andra samhälleliga arenor där renlighet är en dygd.

Starkt som glas

Skärmavbild 2017-09-27 kl. 10.03.57.png
 

glasfiber

 

glasskivor

 

skyltfönster

 

Att glas är skört vet alla som en gång tappat ett dricksglas på golvet eller skjutit en fotboll genom en fönsterruta. Men faktum är att glas framförallt är ett väldigt starkt material, i synnerhet om man kombinerar det med plaster av olika slag. Sådana så kallade kompositmaterial  är lätta och starka och möjliggjorde bland mycket annat de moderna, lätta men också hållbara plan som vi använder idag (till en början gjorde man planen lätta genom att bygga dem i trä som man klädde med tältduk - en lösning som visserligen var lätt, men inte särskilt hållbar i längden). Den första glasfibern uppfanns av Charles Vernon Boys 1887, som behövde ett lätt och starkt men väldigt tunt material för att göra fysikaliska experiment. Han fäste glas på en pil, hettade upp glaset och sköt sedan iväg pilen med ett specialtillverkat armborst. I pilens bana hängde sedan en tunn, tunn tråd av glas. Tråden var märkligt stark, till och med starkare än en ståltråd av samma diameter. När man vävde samman trådarna och fixerade dem med epoxilack så bildades ett överraskande lätt men samtidigt hållbart material - glasfiber.

Att glas är starkt är dock inget som påverkade hur människor designade sina hus - åtminstone inte till en början. Skulle vi besöka ett hus på 16- eller 1700-talet skulle vi förmodligen först och främst slås av hur mörkt det var inomhus, även i de mer luxuösa hemmen; till och med slott och palats hade relativt små fönster långt in på 1600-talet. Fönstren utgjorde länge den svaga länken i varje byggnad, inte för att glaset var så skört, utanför att alla öppningar i en vägg minskar själva hållfastheten för väggen som helhet. Sättet man byggde på under den här tiden lade dessutom all vikt från taket på ytterväggarna, vilket förstås innebar att dålig hållfasthet i en vägg kunde få hela huset att rasa. Därför gick utvecklingen av tekniken bakom hur man tillverkar glasskivor ganska långsamt. När man under 1800-talet upptäckte att man med hjälp av material som gjutjärn eller stål kunde bygga upp "skelett" inne i byggnaden, och på det sättet göra så att ytterväggarna inte bar något annat än sin egen vikt så möjliggjorde detta mycket av det vi idag tar för givet. Den första riktigt kända byggnaden av glas blev The Crystal Palace, utställningspaviljongen till världsutställningen i London 1851.

En bransch som snabbt såg betydelsen av detta var konsumtionsindustrin. De nya maskiner som automatiserat så mycket av produktionen (det vi brukar kalla Den Industriella Revolutionen) hade blivit så effektiva att de kunde tillverka långt fler saker än människor kunde köpa. Detta ledde till ett priskrig som skulle kunna ha blivit branschens undergång. Man var helst enkelt tvungen att komma på något som skulle få människor att köpa mer än de egentligen behövde - det var tvunget att bli njutbart att handla. Det är nu skyltfönstret och affärsgallerian gör entré - moderna köpcenter där människor kunde konsumera alla de varor som producerades med sådan frenesi. Tidigare hade affärerna varit små och mörka, och man handlade bara det man behövde, men nu var det plötsligt inte längre fult att konsumera - tvärtom! Sådana stora, öppna planlösningar med mycket ljusinsläpp är ju synonymt med modern arkitektur, men samtidigt är detta byggnadslösningar som skulle varit omöjliga för bara två hundra år sedan. De skyskrapor som kom att dominera stadsbilden i de stora städerna under 1900-talet har idag transformerats till vad som bokstavligen är pelare av kristallklart glas. Men fokuseringen på glas som ett starkt byggnadsmaterial och framställningen av glasfiber till kompositmaterial skulle få mer långtgående konsekvenser än så.

Glasmaskinen

Skärmavbild 2017-09-27 kl. 13.21.58.png

När man började fantisera om att binda samman världen på ett ytterst konkret sätt med de nya telefon- och telegraflinjer som börjat byggas upp i mer tätbebyggda områden började man också tänja på gränserna för vad elektricitet kunde tvingas att göra. Att skicka elektriska impulser över atlanten i en tjock kabel gick att genomföra, och det gjordes flera mer eller mindre lyckade försök att förbinda de två kontinenterna på detta sätt. Det skulle dock aldrig vara en långsiktig lösning: bandbredden (hur många parallella samtal som kunde föras) var plågsamt låg, och elkablar påverkas mycket lätt av elektromagnetiska fält av olika slag, vilket gjorde att kablarna hade såväl låg bandbredd som dålig samtalskvalitet. Kan man verkligen hävda att Europa och USA är sammanlänkade när endast tolv personer åt gången (av alla de miljontals människor som på den här tiden bor på de två kontinenterna) som kan ringa varandra?

På samma sätt var det med en annan elektronisk uppfinning av glas: elektronröret. Elektronröret uppfanns (John Ambrose Fleming1904) som ett led i att förstärka elektriska signaler, men hade nu också börjat användas i de tidigaste datorerna. Ett elektronrör är en lufttät och -tom glasbehållare med ett antal anoder som är precist kalibrerade mot varandra, och utgör än idag hjärtat i exempelvis mikrovågsugnar och röntgenapparater. De användes (och används än idag) för att förstärka ljud och är grunden till de första PA-systemen. De möjliggjorde också den samplingsteknik som användes i matematikern Alan Turings SIGSALY (den första digitaliseringen av ljud), och radioapparater. Konsekvenserna av detta kom exempelvis att bli att det nu var fullt möjligt att hålla massmöten med hundratusentals personer som lyssnar till samma röst (vilket i sin tur möjliggjorde nazisternas maktövertagande).

Men i datorer var de rätt opraktiska. De tog stor plats, var sköra och gick ofta sönder. Ett alternativ behövdes. Under första halvan av 1900-talet experimenterar man med olika material och metoder för att hitta en ersättare till elektronröret. Resultatet av detta blir transistorn, en kiseldioxidbaserad komponent som idag utgör grunden till ram-minnen och processorer som alla drar nytta av kiseldioxidens halvledaregenskaper. Här låter det som att man övergett glaset som material, men faktum är att kiseldioxid är huvudkomponenten i glas. Även själva kretskortet i vilket dessa komponenter monteras för att kunna kommunicera med varandra är gjort av glas (glasfiberepoxy för att vara exakt).

Men datorer skulle aldrig blivit så enormt viktiga för oss om de inte kunde kommunicera med varandra. Att kommunicera genom elektriska impulser var en gammal beprövad metod, men faktum är att Alexander Graham Bell inte bara uppfann telefonen utan också en trådlös variant av densamma, som just bygger på tekniken att låta ljus transportera kommunikation. Länge var det dock inte möjligt att realisera denna uppfinning, eftersom tekniken att framställa glasfiber inte var tillräckligt utvecklad ännu. Men när kraven på bandbredd ökade under andra halvan av 1900-talet så började man åter att fokusera på ljus som bärare av kommunikation. Fiberoptiska kablar började användas, och även de tidigaste prototyperna uppvisade enorma hastigheter jämfört med kopparledningar (1977 var maxhastigheten 140Mbit/s). 1988 lades den första transatlantiska fiberoptiska kabeln, och sedan dessa har man uppgraderat tekniken. Dagens atlantkablar, som utgör Internettrafikens ryggrad,  har en bandbredd på ca 40 Tbit/s, men 2018 så kommer man lägga ned en kabel med ca 160Tbit/s kapacitet.

Sammanfattning

Glas har alltså genomgått en förvandling, från ren utsmyckning, till uppfinningen som lade grunden till hela den vetenskapliga revolutionen, till hjärtat i den moderna informationsteknologin. Det fascinerande med glas, och anledningen till att man brukar använda det som ett exempel på den så kallade kolibrieffekten, är att de egenskaper som gör att man utvecklar glaset som teknologi inte är desamma som de kvaliteter som kommer att utnyttjas av senare uppfinningar. Det var förstås aldrig meningen att glasfiber skulle användas i kompositmaterial (glasfiber uppfanns för att användas i olika typer av experiment), och inte heller uppfanns kristallglaset för att man skulle kunna skicka ljusstrålar mellan Paris och New York åtskilliga århundraden senare. Ändå var det så det blev, vilket visar att den historiska utvecklingen inte kan styras, åtminstone kan man inte förutse vilken konsekvens en handling skall få. Däremot är det möjligt att i efterhand lägga pusslet och förstå vad det var som hände, och det är förstås inte så illa det.