الزجاج
من خرز العصر البرونزي والأواني المنفوخة الرومانية إلى الكريستالو الفينيسي والنوافذ القوطية وعملية الطفو التي جعلت الزجاج المسطح عالمياً.
صُنع الزجاج أول مرة في بلاد الرافدين ومصر في الألفيتين الثالثة والثانية قبل الميلاد، حين صُهر الرمل ورماد النباتات والجير في خرز ملوّن معتم وأوانٍ مشكّلة على قلب محوري. وحوّل نفخ الزجاج، الذي اخترع في منطقة سوريا وفلسطين في القرن الـ1 قبل الميلاد، الزجاج إلى مادة يومية رخيصة في أنحاء الإمبراطورية الرومانية، واستخدم صنّاع العصور الوسطى الزجاج الملوّن في نوافذ كاتدرائيات أوروبا الكبرى. وأتقنت ورشات مورانو الفينيسية الكريستالو والتزيين بالخيوط قبل أن يزاحمهما الزجاج الكريستالي والبوهيمي، وفي عام 1959 جعلت عملية الطفو التي ابتكرها بيلكنغتون (Pilkington) الزجاج المسطح تماماً المعيار العالمي. والزجاج الحديث قابل لإعادة التدوير بلا نهاية، وتنقل الزجاجات الأكسيدية فائقة النقاء اتصالات العالم اليوم.
في هذا المقال
- 1نظرة عامة
- 2التركيب الكيميائي وخصائص الانصهار
- 3النشأة والتقنيات الأولى
- 4الزجاج في العصر البرونزي المتأخر
- 5الزجاج الروماني: النفخ والانتشار
- 6الزجاج الفينيسي ومورانو
- 7الزجاج المعشّق في العصور الوسطى
- 8الزجاج الإسلامي
- 9الزجاج العائم والتصنيع الحديث
- 10الألياف البصرية وجائزة نوبل
- 11إعادة التدوير والأثر البيئي
- 12الخط الزمني
- 13الخط الزمني: من خرز الزجاج الأول إلى الألياف البصرية
- 14الرسم البياني للمعرفة
نظرة عامة
الزجاج مادة صلبة غير عضوية تكون عادة شفافة أو شبه شفافة، كما أنها صلبة وهشّة ومقاومة للعوامل الطبيعية1Glass · Encyclopaedia Britannica ↗. وقد رافق هذه المادة الإنسان منذ أقدم العصور، فمن خرز مصري صُنع قبل آلاف السنين إلى مصانع اليوم التي تنتج ملايين الأطنان سنوياً، ظلّ الزجاج حاضراً في الحُلي والآنية والنوافذ والعمارة.
ويقوم الزجاج على ثلاث مواد أساسية: السيليكا والجير والصودا، حيث يعيد الجير الذي يوفّره الحجر الجيري جعل الزجاج غير قابل للذوبان في الماء1. وقد خفض صنّاع الزجاج القدماء درجة انصهار الكوارتز المسحوق برماد نباتات صحراوية، وقد جعل محتواه الجيري الزجاج أكثر استقراراً2A Brief Scientific History of Glass · Smithsonian Magazine ↗.
وقد اتسع استخدام الزجاج اتساعاً حاداً في العصر البرونزي المتأخر بين 1600 و1200 قبل الميلاد في مصر واليونان الميكينية وبلاد الرافدين، حيث كان معتماً وملوناً في كثير من الأحيان2. وفي هرمية مواد العصر البرونزي، كان الزجاج أدنى قليلاً من الفضة والذهب، وكانت قيمته تضاهي قيمة الأحجار الكريمة2. وقد أسفر حطام سفينة أولوبورون قبالة سواحل تركيا عن 175 كتلة زجاجية غير مكتملة تُعرف بالسبائك، معظمها أزرق داكن بلون الكوبالت وبعضها بنفسجي وفيروزي2.
وقد شهدت صناعة الزجاج في أوروبا تطوراً لافتاً، إذ وردت نقابة نفّاخي الزجاج في البندقية في قائمة منذ عام 12243Venetian glass · Encyclopaedia Britannica ↗، ثم انتقلت أفران الزجاج عبر البحيرة من البندقية إلى مورانو في عام 12914Murano · Encyclopaedia Britannica ↗. وفي العمارة الدينية، بلغ الزجاج المعشّق ذروته في كاتدرائية شارتر، حيث 167 نافذة بُنيت بين عامي 1190 و1220 ميلادي5The Stained Glass Windows of Chartres Cathedral · World History Encyclopedia ↗. أما كاتدرائية كانتربري فتضم أغنى مجموعة من الزجاج المعشّق في المملكة المتحدة6Canterbury Cathedral, St Augustine's Abbey, and St Martin's Church · UNESCO World Heritage Centre ↗.
1. التركيب الكيميائي وخصائص الانصهار
يُصنع الزجاج التجاري عادةً من رمل السيليكا والحجر الجيري وكربونات الصوديوم، تُرفع حرارتها حتى الانصهار ثم تُبرَّد سريعاً لمنع تكوّن بلورات مرئية 1. ويتكوّن الزجاج حين تُصهر الرمال بوصفها سيليكا والصودا بوصفها قلوياً والجير عند درجات حرارة عالية 7Wondrous Glass: Roman Glass-Making · Kelsey Museum of Archaeology, University of Michigan ↗. وفي التركيب النموذجي لزجاج الصودا والجير تبلغ السيليكا نحو 75 بالمئة، والجير 10 بالمئة، والصودا 15 بالمئة 1.
تنصهر السيليكا المتبلورة عند أكثر من 1,700 درجة مئوية، أي ما يزيد على 3,092 درجة فهرنهايت، وتنخفض نقطة الانصهار من 1,723 إلى 850 درجة مئوية (ومن 3,133 إلى 1,562 درجة فهرنهايت) بإضافة نحو 25 بالمئة من أكسيد الصوديوم 1. وتشير أدلة البواتق إلى أن المواد الخام كانت تُصهر عند نحو 900 درجة مئوية، في حين تطلّب الإنهاء وحتى التلوين ما لا يقل عن 1,000 درجة مئوية 2.
يتمتع الزجاج البوروسيليكاتي، المستخدم في أواني الطبخ المنزلية، بمعامل تمدد لا يبلغ سوى ثلث معامل الزجاج العادي 1. وتُصنع أدوات المائدة من الكريستال الرصاصي باستخدام أكسيد الرصاص الأحادي كمادة مساعدة للصهر بدلاً من كثير من أكسيد الصوديوم 1.
2. النشأة والتقنيات الأولى
يضع البحث الأثري أول دليل على زجاج حقيقي في بلاد الرافدين عند نحو 2500 قبل الميلاد، لا في فينيقيا كما اعتقد قدماء المؤرخين 7. وعثر علماء الآثار على خرز زجاجي يعود إلى وقت مبكر من الألفية الثالثة قبل الميلاد، بينما تعود الطلاءات المصنوعة من المواد نفسها إلى وقت أقدم 2. وقد عُثر على معظم الأجسام الزجاجية المصنوعة في الفترة الأولى في بلاد الرافدين ومصر، حيث كان الزجاج مادة ترف مقصورة على الطبقات العليا 8Origins of Glassmaking · Corning Museum of Glass ↗.
قام التشكيل على قلب محوري، وهو من أقدم التقنيات، على تغطية قلب طيني بالزجاج ثم إزالة الطين المتصلب لصنع إناء أجوف 8. وفي هذه الطريقة يُلفّ زجاج مصهور داكن معتم حول قلب طيني مثبّت على قضيب معدني 7. أما الأواني المصبوبة في قوالب فكانت تُلدَّن في حجرة خاصة من فرن الزجاج ثم تُطحن وتُصقل في الغالب لتهذيب الحافة والحواف الخشنة 7. وخلال العصر الحديدي وزّع التجار الفينيقيون أواني العطر المشكّلة على قلب محوري في أرجاء البحر المتوسط، بينما صنع الإتروسكيون أوانٍ وجرّب الإغريق الزجاج عديم اللون 8.
منذ القرن الثالث قبل الميلاد، في العصر الهلنستي، ذاع الزجاج الفسيفسائي، حيث كان الصنّاع يدمجون قطعاً مقطوعة أو أطوالاً من قضبان تُسمى كانات في تصاميم 8. ثم تطوّر نفخ الزجاج في منطقة سوريا وفلسطين في أوائل القرن الأول قبل الميلاد، ويُعتقد أنه وصل إلى روما بعد ضم المنطقة في عام 64 قبل الميلاد 9Roman Glass · The Metropolitan Museum of Art, Heilbrunn Timeline of Art History ↗.
3. الزجاج في العصر البرونزي المتأخر
خدم الزجاج القديم في الزينة الشخصية، وفي تطعيم الأثاث الخشبي والعاجي، وفي الزخرفة المعمارية، وكأوعية للزيوت العطرية والعطور 8. وقد ضمّ قبر الملك توت عنخ آمون لوحة كتابة مزخرفة ومسندَي رأس أزرقين مصنوعين من زجاج صلب، كما يحمل قناعه الجنائزي تطعيمات من زجاج أزرق تتناوب مع الذهب 2. وكان الملوك يرسلون المواد إلى حكام آخرين توقعاً لسلع أو ولاء في المقابل، وتسجّل جرديات العصر البرونزي المتأخر تبادل العاج والأحجار الكريمة والخشب والحيوانات والبشر 2.
في قنتير، عاصمة رمسيس الثاني في دلتا النيل، وجد الباحثون أواني فخارية غنية بالجير، من بينها جرة بيرة أُعيد استخدامها، كانت تحوي زجاجاً نصف مصنّع 2.
4. الزجاج الروماني: النفخ والانتشار
لم تكن الأواني الزجاجية في مستهلّ العصر الإمبراطوري غريبة على بيوت الرومان، بل صارت شائعة نسبياً ومتناسقة على نحو لافت في الإمبراطورية الرومانية، حتى إن الكمية المنتجة منها لم تُماثل إلا في ازدهار الزجاج الفينيسي في القرن الـ15 الميلادي.10Roman Glass · World History Encyclopedia ↗ وقد دفع اختراع فرن نفخ الزجاج في القرن الـ1 الميلادي الأسعار إلى مزيد من الانخفاض، حتى لاحظ سترابو (Strabo) أن إناءً زجاجياً كان يمكن شراؤه بقطعة نقدية نحاسية.10
5. الزجاج الفينيسي ومورانو
نشأ الزجاج الفينيسي من روابط وثيقة مع سوريا والشرق الأوسط، وبحلول القرن الرابع عشر كانت اثنتا عشرة ورشة زجاج على الأقل تنتج أشياء يومية 11From the fourteenth to the seventeenth century: the Golden Age · Museo del Vetro, Fondazione Musei Civici di Venezia ↗. وقد شملت التقنيات الفينيسية الميليفيوري (millefiori)، حيث تُدمج قضبان من زجاج مختلف الألوان بحيث يكشف المقطع عن زخارف صغيرة كثيرة، وكذلك الكالسيدونيو (calcedonio) واللاتيتشينيو (latticinio) 3.
في القرن الـ15 تركزت الجهود الفينيسية على إتقان الكريستالو (cristallo)، وهو زجاج صافٍ يقارب البلور الصخري، وبحلول القرن الـ16 أُتقنت تقنيات التلوين وإزالة اللون 3.
6. الزجاج المعشّق في العصور الوسطى
الزجاج المعشّق هو الزجاج الملوّن الذي يُستخدم في النوافذ الزخرفية وفي أجسام أخرى ينفذ منها الضوء، ويُلوَّن بأكاسيد معدنية تُضاف أثناء انصهار الزجاج. وفي العصور الوسطى كانت صفائح الزجاج تُلوَّن بهذه الأكاسيد — النحاس للياقوتي، والكوبالت للأزرق، والمنغنيز للأرجواني، والأنتيمون للأصفر، والحديد للأخضر — ثم تُلدَّن ببطء في أتون 12Stained glass · Encyclopaedia Britannica ↗. وقد جرى تزيين النوافذ بالتلوين المعشّق بإضافة أكاسيد معدنية إلى الزجاج أثناء تسخينه، ورُسمت التفاصيل بمزيج من برادة الزجاج وأكاسيد المعادن والخل أو البول 5.
عاد أصحاب الإحياء القوطي في منتصف القرن الـ19 إلى أساليب أقدم، وطوّروا ما يُسمى الزجاج العتيق، الذي لا يزال المادة الأساسية لنوافذ الزجاج المعشّق اليوم 12.
7. الزجاج الإسلامي
في زمن الفتح العربي في القرن السابع الميلادي، كانت صناعة الزجاج قد ازدهرت في مصر وغرب آسيا أكثر من ألفي سنة13Glass from Islamic Lands · The Metropolitan Museum of Art, Heilbrunn Timeline of Art History ↗. وقد جعل نفخ الزجاج عبر أنبوب حديدي مجوّف يتراوح طوله بين 1 و1.5 متر، وهو أسلوب اخترع في القرن الـ1 قبل الميلاد، الإنتاج أسرع وأرخص حتى صارت الأواني الزجاجية أشياء يومية10. ثم اتسم إنتاج الزجاج الإسلامي من القرن السابع حتى القرن الرابع عشر بابتكار كبير13. وشهد هذا الإنتاج مراحل مجيدة مثل الزجاج المقطوع البارز البديع والزجاج المذهَّب والمطلي بالمينا المبهر13.
8. الزجاج العائم والتصنيع الحديث
في عام 1952 استحدث السير ألاستير بيلكنغتون فكرة عملية الزجاج العائم، ثم أُعلنت هذه العملية أمام عالم صناعة الزجاج في 20 يناير 1959. 14Invention of Float Glass · Pilkington (NSG Group) ↗ وتقوم هذه العملية على صبّ الزجاج المصهور على سطح من القصدير المصهور في حوض الطفو، فتصنع بذلك صفيحة مسطحة تماماً وموحدة السماكة. 15Story 2: Invention of the Float Process · NSG Group 100th Anniversary ↗
يوجد الآن نحو 500 خط طفو زجاجي في العالم، وتُعدّ عملية الطفو المعيار العالمي لتصنيع الزجاج عالي الجودة. 14
9. الألياف البصرية وجائزة نوبل
لم يقف الزجاج عند حدوده التقليدية في الأواني والزخرفة، بل صار مادةً محورية في أنظمة الاتصالات الحديثة، إذ طُوّرت زجاجات أكسيدية عالية النقاء وفائقة الشفافية من أجل أنظمة الاتصالات بالألياف البصرية 1. وقد أتاح هذا التطوير نقل الضوء عبر مسافات بعيدة بكفاءة عالية، وهو ما جعل الألياف البصرية عموداً فقرياً لشبكات الاتصال المعاصرة 1. وعلى هذا الأساس العلمي، مُنح نصف جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2009 لتشارلز كاو عن نقل الضوء في الألياف البصرية 1.
10. إعادة التدوير والأثر البيئي
يتميّز الزجاج بأنه مادة قابلة لإعادة التدوير بلا نهاية، إذ يمكن إعادة تصنيعه مراراً دون أن يلحقه أي فقدان في الجودة أو النقاء 16Facts About Glass Recycling · Glass Packaging Institute ↗. وقد بلغ حجم الزجاج المتولَّد في الولايات المتحدة عام 2018 نحو 12.3 مليون طن، وهو ما يعادل 4.2% من النفايات الصلبة البلدية 16. أما معدل إعادة تدوير الحاويات الزجاجية في الولايات المتحدة في العام نفسه فقد بلغ 31.3%، أي ما يعادل 3.1 مليون طن من حاويات الزجاج المعاد تدويرها 16.
وينطوي استخدام كسر الزجاج في التصنيع على مكسب بيئي ملموس، إذ تنخفض حاجات الفرن من الطاقة بنحو 3% مقابل كل زيادة بنسبة 10% في كسر الزجاج 16. ويُضاف إلى ذلك أن تقنيات علم المواد وإعادة تحليل المكتشفات الأقدم بدأت تكشف كيف كان الزجاج القديم يُصنع ويُلوَّن ويتداول في العالم القديم 2. وكان الزجاج المبكر معتماً في العادة وأخضر باهتاً أو أصفر بسبب فقاعات الهواء والشوائب، مع إمكان التحكم في اللون عبر مستويات الأكسجين في الفرن وإضافات المعادن 10.
11. الخط الزمني
-
نحو 2500 قبل الميلادأول دليل على زجاج حقيقي في بلاد الرافدينيضع البحث الأثري أول دليل على زجاج حقيقي في بلاد الرافدين عند نحو 2500 قبل الميلاد، لا في فينيقيا كما اعتقد قدماء المؤرخين. 7
-
القرن الـ1 قبل الميلادأقدم نماذج الزجاج المنفوختعود أقدم نماذج الزجاج المنفوخ إلى القرن الـ1 قبل الميلاد في سوريا وفلسطين، وهي الفترة نفسها التي سُجّلت فيها أول مرة الكلمة اللاتينية الدالة على الزجاج (vitrum). 10
-
62 و30 قبل الميلادسيطرة روما على مراكز صناعة الزجاجفرضت روما سيطرتها على مركزي صناعة الزجاج المهيمنين في أواخر الألفية الأولى، سوريا وفلسطين ومصر، في عامي 62 و30 قبل الميلاد. 7
12. الخط الزمني: من خرز الزجاج الأول إلى الألياف البصرية
- نحو 2500 ق.مأقدم الأجسام الزجاجية المعروفةخرز زجاجي مصري يعود إلى نحو هذا التاريخ هو أقدم الأجسام الزجاجية المعروفة. وظهر الزجاج أول مرة مادة ترف نادرة في بلاد الرافدين ومصر، واستُخدم في الخرز والأختام والتطعيمات.
- القرن 15 ق.مأوانٍ بالتشكيل على قلب محوري في مصر وبلاد الرافدينصُنعت الأواني الزجاجية بالتشكيل على قلب محوري والصب أول مرة في مصر وبلاد الرافدين، بلف الزجاج المصهور حول قلب طيني. وبقي الزجاج مادة ترف مقصورة على الطبقات العليا.
- عقد 1300 ق.محمولة الزجاج في أولوبورون (Uluburun)حملت سفينة تحطمت قبالة سواحل تركيا 175 سبيكة زجاجية غير مكتملة، معظمها أزرق داكن، في دليل على تجارة دولية بالزجاج الخام بين ممالك العصر البرونزي.
- 64 ق.منفخ الزجاج يصل إلى رومابعد ضم منطقة سوريا وفلسطين، وصل نفخ الزجاج إلى روما مع حرفيين وعبيد، وأحدث ثورة في صناعة الزجاج الإيطالية.
- نحو 50 ق.ماختراع النفخ الحرظهر النفخ الحر، الذي تُنفخ فيه كتلة من الزجاج المصهور على طرف أنبوب معدني، في سوريا وفلسطين. وأتاحت التقنية إنتاجاً أسرع ومجموعة أوسع بكثير من الأشكال.
- القرن 7 مالزجاج المعشّق في الكنائس البيزنطيةتعود تقنية تلوين زجاج النوافذ بأكاسيد المعادن إلى هذه الفترة على الأقل. وصارت الحرفة فناً راقياً في القرنين الـ12 والـ13 الميلاديين.
- 1190–1220زجاج كاتدرائية شارتر (Chartres)بُنيت نوافذ كاتدرائية شارتر الزجاجية المعشّقة، البالغ عددها 167 نافذة، في هذين العقدين، وهي أكمل مجموعة باقية من العصور الوسطى، بزخرفة محفوظة شبه سليمة.
- 1224نقابة نفّاخي الزجاج في البندقيةكانت نقابة لنفّاخي الزجاج موجودة فعلاً في البندقية، وإن كانت أقدم العينات التي يمكن تأريخها بيقين تعود إلى منتصف القرن الـ15 الميلادي.
- 1291انتقال مصانع الزجاج إلى مورانونقلت البندقية أفران زجاجها عبر البحيرة إلى جزيرة مورانو، حيث بقيت. وصارت مورانو مركزاً لتصنيع الزجاج الفينيسي المصدَّر إلى أوروبا.
- منتصف القرن 15الكريستالو والزجاج الصافيأتقن صنّاع الزجاج الفينيسيون الكريستالو (cristallo)، وهو زجاج صافٍ يقارب البلور الصخري، وكان اختراع أنجيلو باروفيير (Angelo Barovier) للزجاج الشفاف النقي في مورانو عاملاً حاسماً فيه.
- نحو 1527اختراع الزجاج المزخرف بالخيوط في مورانواخترع فيليبو كاتاني ديلا سيرينا (Filippo Catani) الزجاج المزخرف بالخيوط (filigree)، المصنوع بإدماج قضبان زجاجية ذات خيوط من زجاج الحليب أو زجاج ملوّن في البلور الصافي.
- نحو 1675الكريستال الرصاصي في إنجلترااكتشف صانع الزجاج الإنجليزي جورج رافنسكروفت (Ravenscroft) أن إضافة أكسيد الرصاص إلى زجاج من الطراز الفينيسي ينتج زجاجاً صلباً وأثقل، صار مفضلاً لأدوات المائدة الراقية.
- منتصف القرن 19الإحياء القوطي والزجاج العتيقعاد أصحاب الإحياء القوطي إلى أساليب أقدم في صناعة الزجاج وطوّروا ما يُسمى الزجاج العتيق، الشبيه إلى حد لافت بزجاج نوافذ القرنين الـ12 والـ13، والذي لا يزال المادة الأساسية لنوافذ الزجاج المعشّق.
- 1952بيلكنغتون يتصور الزجاج العائماستحدث السير ألاستير بيلكنغتون (Pilkington) فكرة تعويم الزجاج المصهور على حوض من معدن مصهور أثناء عمله مديراً للإنتاج في قسم الزجاج المسطح. وبدأ تجاربه في ديسمبر.
- 20 يناير 1959الإعلان عن عملية الطفوبعد سبع سنوات من التجارب والاستثمار الثقيل، أعلنت بيلكنغتون عملية الزجاج العائم أمام عالم صناعة الزجاج ورخّصتها على نطاق واسع؛ وصارت العملية المعيار العالمي.
- 2009جائزة نوبل للألياف البصريةقُسمت جائزة نوبل في الفيزياء فمُنح نصفها لتشارلز كاو (Charles Kao) عن إنجازات رائدة في نقل الضوء في الألياف للاتصال البصري.
المراجع (19)
- 1Glass — Encyclopaedia Britannica موقع↩عرض المصدر
- 2A Brief Scientific History of Glass — Smithsonian Magazine موقع↩عرض المصدر
- 3Venetian glass — Encyclopaedia Britannica موقع↩عرض المصدر
- 4Murano — Encyclopaedia Britannica موقع↩عرض المصدر
- 5The Stained Glass Windows of Chartres Cathedral — World History Encyclopedia موقع↩عرض المصدر
- 6Canterbury Cathedral, St Augustine's Abbey, and St Martin's Church — UNESCO World Heritage Centre موقع↩عرض المصدر
- 7Wondrous Glass: Roman Glass-Making — Kelsey Museum of Archaeology, University of Michigan موقع↩عرض المصدر
- 8Origins of Glassmaking — Corning Museum of Glass موقع↩عرض المصدر
- 9Roman Glass — The Metropolitan Museum of Art, Heilbrunn Timeline of Art History موقع↩عرض المصدر
- 10Roman Glass — World History Encyclopedia موقع↩عرض المصدر
- 11From the fourteenth to the seventeenth century: the Golden Age — Museo del Vetro, Fondazione Musei Civici di Venezia موقع↩عرض المصدر
- 12Stained glass — Encyclopaedia Britannica موقع↩عرض المصدر
- 13Glass from Islamic Lands — The Metropolitan Museum of Art, Heilbrunn Timeline of Art History موقع↩عرض المصدر
- 14Invention of Float Glass — Pilkington (NSG Group) موقع↩عرض المصدر
- 15Story 2: Invention of the Float Process — NSG Group 100th Anniversary موقع↩عرض المصدر
- 16Facts About Glass Recycling — Glass Packaging Institute موقع↩عرض المصدر
- 17A Ribbon of Glass on a River of Tin — MRS Bulletin (Cambridge University Press) كتابعرض المصدر
- 18Glass: Material-Specific Data — U.S. Environmental Protection Agency موقععرض المصدر
- 19The Nobel Prize in Physics 2009 — Nobel Foundation 2009 موقععرض المصدر