第一章 創造之人

這則故事以一聲巨響揭開序幕。

如此規模的爆炸應該在附近兩個、或許三個大洲都能聽到聲響。不過那附近沒一個人有聽到。因為它大約發生在早於人類誕生很久很久的兩千九百萬年前，爆炸地點約在今天埃及與利比亞的邊界左近。

一顆殞石劃破長空，在大砂海（Great Sand Sea）沙漠爆炸。這次爆炸威力絕對駭人聽聞，造成的火球與聲響讓遠在地中海彼岸的劍齒虎與猿都一陣騷亂。

與據信發生在六千萬年前那次造成恐龍滅絕的殞石撞擊事件相比，這次事件名氣小得多。根據我們所知，它沒有造成大範圍滅絕。這顆殞石究竟是在半空爆炸，還是在撞擊地面後爆炸，科學家們看法不一，事件可能造成的殞石坑仍在搜尋中。不過無論怎麼說，這顆非洲殞石有其特別意義，因為它為一個讓考古學家與地質學家困惑百年的神秘故事，帶來了最令人信服的解釋。

從埃及法老圖坦卡門（Tutankhamen）石棺找出的寶物中，有一串描繪太陽神拉（Ra）的項鍊。這串巧奪天工的珠寶，與圖坦卡門那張陪葬的黃金面罩相比，雖說較不顯眼，卻絕對同樣迷人。這串或稱「胸飾」（pectoral）的項鍊，鑲滿珍貴寶石與金屬：金、銀、藍寶石、綠寶石與瑪瑙。但它的中心是一隻用半透明、金絲雀黃色石頭雕成的甲蟲。項鍊上所有其他珍寶都不奇特，而在這座法老王古墓於二十世紀初期出土時，沒有人見過這種黃色石頭。為什麼？它是什麼東西？它從哪裡來的？直到探險家深入沙漠，答案才開始逐漸浮現。「大砂海」一名出自德國探險家吉爾哈．羅爾（Gerhard Rohlfs）。羅爾在一八七三年領導一支探險隊往西，深入法老王時代稱為「亡靈之土」（Land of the Dead）的腹地。在離開達赫拉綠洲（Dakhla Oasis），追循人類遺留的一切痕跡走了一百哩後，他突然撞上一道難以逾越的天險。

「砂丘，一道又一道無窮無盡的砂丘，根本就是砂海，」羅爾寫道。他嘗試穿越砂丘：不可能，砂丘太高，砂又太鬆，沒辦法踩在腳下，就連駱駝也過不去。他嘗試繞過砂丘：不可能，因為它們往南、往北延伸，窮目遠眺，望不見盡頭。羅爾領隊沿著砂丘走了好幾星期，還是過不去。最後他決定折返，往北前往最近的西瓦（Siwa）綠洲。他與他的探險隊寫了一張紙條，裝在瓶子裡，然後用石塊在瓶子上架了一個石堆，以備萬一無法折返，至少還留有一個印記。今天，如果你到大砂海旅行，經過羅爾當年留下的這個石標，根據習俗，你也得寫一張紙條，塞進一個瓶子留在那裡。

羅爾險些沒能活著回來。事實上若不是運氣奇佳，他根本必死無疑，因為他穿越的是全世界最乾燥的地區，這裡有些地方可以幾十年不下雨。但就在回程途中，老天突然喜降甘霖，為羅爾一行人補充了水源。之後，探險隊經過數周艱苦跋涉，憔悴不堪的羅爾與他的同伴終於回到綠洲。他們帶回來的可怕見聞讓人喪膽，之後半個多世紀沒有人敢再嘗試這條路線。

觀察這個地區的衛星影像，你就能發現羅爾撞上的是什麼：由北而南、一道道平行的砂丘，砂丘與砂丘之間是恍若羅馬大道一樣平直的走廊。這些由於長年風吹而形成的垂直型結構，稱做「塞夫砂丘」（seif dunes）──塞夫即阿拉伯文的「劍」之意──有些砂丘長達近一百哩。這些砂丘都有一種一致性，一種對稱性，只不過當你見到它們的衛星影像時，這些影像已經過時了。

塞夫砂丘不斷移位，吞噬一切擋在前面的東西。古希臘歷史學家希羅多德（Herodotus）曾寫過一位波斯親王派軍進入這個沙漠的故事，這支軍隊在進入大砂海後不久就被一場砂暴吞噬，無影無蹤。每隔一段時間總有考古學者提出一些據說是這支失落波斯軍隊的證據。

不過從空中觀察這些砂丘，感受不到站在砂丘腳下看著它們的那種感覺。大多數早期探險家說這些結構像有生命一樣，並非沒有道理。

一九三○年代在撒哈拉沙漠探險的英國人羅夫．巴格諾（Ralph Bagnold）寫道，「它們會長大。有些砂丘……能獨立存在，能在移動時維持它的形狀不變，甚至還能生出小砂丘。」 [1]

有時塞夫砂丘碰上斷崖而崩塌，形成叫做「巴清」（barchan）的新月型砂丘。有時一個塞夫砂丘能爬上另一砂丘的背，形成一個鯨背，也叫做「巨巴清」。

這些砂礫與彼此、與風以及周遭環境互動的方式，似乎神秘、不可預測，但事實上這不過是因為砂的物理作用極端複雜而已。在旅經沙漠途中碰上這些砂丘之後，巴格諾開始窮畢生之力研究這些砂。

任何研究砂丘的人都承蒙巴格諾庇蔭。就連美國國家航空與太空總署（ＮＡＳＡ）想了解火星砂丘狀況，也得翻閱他的書──他的影響力就有這麼大。沒錯，如果你關注「好奇號」（Curiosity）火星探測車的任務，或許還記得「好奇號」花了兩年時間探討火星的「巴格諾砂丘」（Bagnold Dunes）。

三十年代初期，巴格諾與他的探險同伴完成羅爾在半個世紀以前未能完成的旅程，成為跨越大砂海的第一人。他們用福特Ａ型車（Model A Fords）代步，在遇上砂丘時，他們把車胎的氣放了，像玩衝浪一樣讓車子在砂丘鬆軟的砂礫上滑行。一九三二年十二月，巴格諾的愛爾蘭人同事派特．克雷頓（Pat Clayton）在穿越這樣一座砂丘的邊緣時，突然聽到一陣嘎吱作響。他下車檢視，發現沙漠上覆蓋了好幾層黃色玻璃。

直到一九九○年代末，科學家才終於證實，掛在圖坦卡門項鍊正中心那隻金絲雀黃甲蟲，與克雷頓在五百哩外大砂海輾過的那層黃玻璃同屬一種材質。圖坦卡門王葬在「眾神之谷」（Valley of the Gods），陪葬的項鍊上有一顆從「亡靈之土」挖來的寶石。這顆閃閃發光的寶石，與鑽石、藍寶石等藏身地殼內，經過千、萬年受熱與擠壓而成形的寶石不一樣──它是殞石在一眨眼間造成的。兩千九百萬年前墜落地球的那顆殞石，將砂礫熔成了玻璃──這就是「利比亞沙漠玻璃」。

大自然還造就其他幾種玻璃形式。史前時代人類用作工具的黑曜石（obsidian），其實是火山噴出的巖漿迅速冷卻成為石塊的一種火山玻璃；還有當隕石或慧星撞擊地表時，部分碎片熔成像玻璃一般發亮的圓石，即所謂「衝擊玻璃」（tektites）。還有一種「雷擊石」（fulgurites），在閃電過後，有時你能在海灘或砂丘上找到這種粗糙、中空的天然玻璃管。但克雷頓在沙漠中發現的玻璃與眾不同；它純淨得幾乎令人難以置信。

砂是原料世界的一大謎團。

砂總是供應無虞。你爬上砂丘頂端，放眼四顧大砂海，映入眼簾的只有一望無際的矽。你腳底的砂礫都是矽，分隔塞夫砂丘的走廊裡都是矽，地平線上的埃及國家公園吉爾夫．凱比（Gilf Kebir）的古生代砂石也都是矽。除了幾乎碰上任何其他東西都能附身的「氧」以外，矽大概是地表最普通的元素了。

由於矽無所不在，我們用它做出這麼多各式各樣的東西，似乎也不足為奇。我們透過挖掘、爆破取得的砂，數量之大遠超過其他任何原料。但砂有一個令人費解的經濟謎團：某些形式的砂非常珍貴──珍貴到歐盟（European Union）認為，最純、最基本形式的砂是一種關鍵原物料。

土地是砂構成的，但我們卻經常聽到一「砂」難求的故事。全球各地都有爭奪砂的黑幫，為取得矽的控制權不惜鬥毆、殺戮。在夜色掩護下，不法之徒在海灘與河床開挖，將砂走私，賣到黑市。

有些砂因為價值，有些靠美麗，有些憑著砂礫型態，還有些因為純度而奇貨可居。在薩丁尼亞（Sardinia），當局不得不祭出罰款辦法，以防人們從海灘取走它著名的白砂。在土耳其安納託利亞（Anatolia）海岸的克麗奧佩特拉灘（Cleopatra Beach），由於海灘上的砂白得出奇，特別珍貴，遊客得先沖掉腳上的砂才能離開海灘，以免不小心帶走一粒砂。在部分亞洲地區，為滿足建築用砂與集料似乎永遠填不滿的胃口，灰市砂石業者不斷濫挖濫墾，河川生態已經受到威脅。生靈遭到塗炭，環境備受威脅，而這一切為的都是追逐一些似乎無所不在的東西。

不過說它無所不在似有誤導之嫌，因為砂的種類五花八門，每一種砂各有自己獨特的個性。雖說大多數砂基本上就是矽，有些砂，特別是熱帶海灘那些美麗的白砂，主要成分不是矽，而是貝殼與珊瑚經長期沖刷的遺跡。事實上，你若走在加勒比海或夏威夷人跡罕至的海灘，你很可能是踩在鸚鵡魚（parrotfish）的排洩物上：這種魚愛吃珊瑚，汲取珊瑚養分，然後把剩餘的碳酸鈣排洩到海床上。以大多數情況而論，海灘愈白、愈暖，愈有可能是鸚鵡魚排洩物堆積的成果。

砂是什麼構成的？這是個比較鑽牛角尖的問題。地質學者有所謂「伍登－溫渥斯分級」（Udden–Wentworth scale），認定一切固態、一定大小（嚴格說，在○．○六二五毫米到二毫米之間）的鬆散顆粒，都是一種砂。似非而是的是，根據這種分級，糖與鹽其實也是砂。不過為了本書討論之便，我們且將伍登－溫渥斯分級撇在一邊，專心討論七○％、大體上由矽構成的砂。

砂的矽含量很重要，因為矽含量多寡可以決定砂的用途。有些砂，包括大砂海的砂，矽含量相對豐富，利比亞沙漠玻璃之所以如此純淨，部分原因就在這裡。不過你我接觸到的砂，不僅矽含量太少，雜質也太多，不能製造清澈的玻璃，當然也造不出矽晶片。但砂為何如此神秘，部分原因在於你在野外無論用什麼手段，絕對抓不起兩把一樣的砂。

矽同時也是一個化學之謎：它很像金屬，實際上又不是金屬，它能導電，卻只能按照它本身的條件導電。矽可以用來製作聚合物，製作塑膠。砂摸起來非常柔軟，但每一粒砂卻堅硬非常，我們會用砂打造二十一世紀世界的實體基礎，正因為砂堅硬得出奇。人類造出的最古老、最先進的產品，都是用砂造的。砂是人類文明的基石。

砂既是最古老，也是最現代的原料。我們用矽做出珠子、杯子與珠寶，揭開「創造之人」（Homo faber）的紀元。但我們也用它造出智慧手機與二十一世紀智慧武器。

我們的第一個主角就出現在海灘上，沙漠裡。有很長一段時間，化學家追尋煉金術的關鍵──怎麼才能將鉛以及其他看來不起眼的金屬變成黃金。他們沒有成功，至少正統是這麼說的。但不要驟下結論。我們現在，每天不斷將矽轉換成價值不輸等重黃金的東西。我們用金光閃亮的砂造出神奇的產品。

既然我們學會如何將廉價、不起眼的原料轉換成高價位的產品，這些技巧如此受到重視自然不奇怪。當貿易戰爆發時，砂往往成為角逐核心。這些天來，中國有沒有能力像臺灣與南韓一樣，造出那麼複雜的矽晶片，一直令華府憂心忡忡；中國能否超越美國，研發出更快、更成功的量子電腦？

既然北京近年來已經在這麼多其他經濟領域超越競爭對手，中國取得矽優勢或許也在所難免，但至少在撰寫本文時，中國還差得遠。中國或許能在鋼鐵、建築、電池與智慧手機製造，甚至近年來還能在社交媒體上稱霸全球，但想在半導體產業上擊敗其他對手尚辦不到。

為什麼？部分原因是，如我們在下文所述，將砂轉換為矽晶片的製程是極為了不起的工程大事。事實上，由於它們造的是小到必須以原子計算的產品，許多製程運用的科技，能讓哪怕是想像力最豐富的人也絞盡腦汁、難以想像。此外，西方領導人不惜一切地阻止中國在這項科技上搶占上風，也是原因。他們下定決心保住這項智慧財產，保住這套二十一世紀煉金術。不過，早在矽晶片問世以前很久，砂一直就是尖端科技的核心。

許多世紀以來，為控制另一項同樣以砂為原物料、能為國家帶來無比權勢的科技，世界各國政府也曾激烈競爭，互不相讓。這項科技就是玻璃。就像今天各國政府想方設法打造半導體與電動車產業一樣，他們那些前輩也曾從產業策略到花招詭計，用盡一切手段以控制玻璃交易。今天西方當局用各種方法阻止科學家將機密從西方走私到亞洲，最先學會真正清澈、美麗的玻璃製作工藝的穆拉諾ｉ 工匠，當年也曾遭遇類似命運：義大利當局威脅他們，膽敢離開位於威尼斯潟湖的這座小島，就會將他們處死。

在得到從穆拉諾逃出來的工匠協助後，英國玻璃製造商喬治．雷文克洛夫（George Ravenscroft）帶領他的工人造出晶瑩剔透的美麗玻璃。當時他不肯洩漏他使用的製作秘方（當時看起來，這樣做有商業道理，但如今看來，他很不負責，因為他使用的秘密成分是鉛，而鉛是一種有毒金屬，能滲入盛在水晶酒壺裡的飲品）。在拿破崙戰爭（Napoleonic Wars）期間，英國想方設法，不讓法國取得玻璃製作技術。在美國建國初期，英國政府運用各種法規與稅務手段保護本國玻璃產業，不讓玻璃製作工匠移民美國。當年英國政府在美洲殖民地課徵茶稅的故事，我們耳熟能詳，比較不清楚的是，英國政府的玻璃稅也讓殖民地居民苦不堪言。

所以說，有關矽的科技戰並不新鮮。不同的超級強國已經在跨越許多洲的許多戰線，打了幾百年這樣的戰爭。這樣的戰爭出現在各式各樣、始料未及的地方，就連遠在距前線好幾百哩外，遭人遺忘的平靜角落，也難逃戰火波及。

玻璃

在考慮人類發展過程時，經濟史學家往往直接透過玻璃進行觀察。工業革命為什麼於十八與十九世紀發生在歐洲？有關理論很多，有的強調政治制度角色，有的強調社會與教育習俗或地理因素；有的相信，一或兩種關鍵性發明的出現導致工業革命，比方蒸氣機或鼓風爐的問世。但如果你說，玻璃或許也是導致工業革命的原因，多半沒有人懂你在說些什麼。

但有了光學透鏡，我們才能觀察太空，伽利略（Galileo）等早期天文學家才能發現地球繞著太陽執行。透鏡讓人可以延時工作，從而提振國家經濟力量；在透鏡問世以前，視力減退的人只能提前退休，但戴上雙凸透鏡眼鏡以後，數以百萬計的人可以延長工作年限。印刷術這類突破性科技的重要性盡人皆知，但就在印刷術突飛猛進之際，讓一大群識字人口可以閱讀的大眾市場也同時出現，你可曾想過，或許這並非純屬偶然？

羅伯．胡克（Robert Hooke）與安東尼．範．李文慧（Antonie van Leeuwenhoek）等科學家，運用透鏡與稜鏡造出世上最早期的顯微鏡，一窺沒有人見過的世界。有了這些玻璃工具，我們才發現這世上還有細菌，有細胞繁殖。歐洲園藝專家也藉助玻璃溫室操控氣候。

拜玻璃鏡問世之賜──在玻璃鏡問世以前，人們基本上只能將金屬表面磨光當作鏡子，但這類金屬鏡只能反映約五分之一的光──文藝復興藝術家突然能從一種不同的角度觀察這個世界。翻閱李奧納多．達文西（Leonardo da Vinci）等文藝復興早期大師的有關記述，你會對玻璃鏡扮演的角色深信不疑。李奧納多寫道，這種作畫時當參考工具使用的鏡子是「畫家的主子」。的確，以英國藝術大師大衛．霍尼（David Hockney）為首的一派藝術家就認為，許多古典畫作必須藉助透鏡與曲面鏡等光學工具才能完成。 [3]

文藝復興的發源地，無論是北義大利或是荷蘭，也正是突然可以取得平價、有效鏡子的地點，這難道是巧合嗎？擁抱玻璃製造的國家正是先後出現啟蒙運動（Enlightenment）與工業革命的地點，而放棄這種工藝的地區，例如中國與大部分中東，之後幾世紀都在經濟上委靡不振，難道這是巧合？幾年前，亞蘭．麥法蘭（Alan Macfarlane）與蓋瑞．馬丁（Gerry Martin）等兩位歷史學家，以條理分明的作法找出推動人類知識進步的二十項偉大實驗──從羅伯．波義爾（Robert Boyle）與羅伯．胡克創造的真空室，到艾薩克．牛頓（Isaac Newton）的光學理論，到麥克．法拉第（Michael Faraday）對電的研究──結果發現，這二十項實驗中除了四項以外，每一項都離不開玻璃稜鏡、容器或裝置。 [4]

換言之，玻璃是一種基礎性創新，像車輪、蒸氣機或矽晶片一樣，是用途廣泛的科技。這種神奇的產品之所以重要，不僅因為它本身，也因為它能讓我們進一步發揮想像力，創新發明。事實上直到今天，它仍在扮演這樣的角色。網際網路大體上是一種用玻璃線織成的資訊傳遞網，下文就要談到，若是沒了玻璃，我們做不出最先進電腦的腦。歸根究底，不過是些用熔砂做出來的東西，它們表現得還不錯。

世上第一個製成品

沒有人確定最先發明玻璃的人是誰。最古老、也最知名的玻璃起源故事，來自羅馬軍人兼博物學家、西元七九年因維蘇威（Vesuvius）火山爆發而罹難的老普林尼（Pliny the Elder）。這個故事是這樣的：許多世紀以前，古代偉大貿易民族腓尼基（Phoenician）的一群海員，來到一處位於今天以色列的海灘。這些腓尼基人當時買了許多塊狀泡鹼（natron，氧化鈉）。泡鹼是一種早期的肥皂，含有豐富的鈉（鈉的化學符號是 Na，泡鹼因此叫做 natron）。在安頓過夜之前，這些腓尼基人先在海灘築起火堆。由於也沒別的地方能架鍋煮食，他們就把鍋子架在幾塊泡鹼上。升起火，將幾塊泡鹼加熱後，神奇的事發生了。老普林尼寫道：「在受熱以後，這些泡鹼連同海邊的砂，形成一股前所未見的透明流體：據說，這就是玻璃的起源。」 [5]

這個故事可以姑妄言之，姑妄聽之。實際情況是，玻璃製作很可能是歷經多年、好幾代人在無數場合的發現與再發現的成果。有人將它歸功於敘利亞人，或中國人，或埃及人；有人認為玻璃早在近一萬年前的釉陶器時代初期就已經創造出來了，也有人說是在西元前兩千到三千年之間。儘管如此，不論是否杜撰，老普林尼說的這個故事強調了玻璃製作化學過程中最重要的一個教訓。

玻璃製作的一大挑戰，是砂的主成分矽（二氧化矽）熔點極高──超過攝氏一千七百度，比一般爐火或原始的鍋爐所能產生的熱都高出太多。但在混拌過程中加入所謂助熔劑（flux）後，就能用低得多的溫度將矽熔成流體。事實上，選對了助熔劑不僅能降低矽的有效熔點，還能吸走玻璃中的雜質，改善最終成品。

老普林尼說的故事雖然像是天方夜譚，但其中有些細節倒很真實，首先是地點。根據他的說法，這整件事發生在貝魯斯河（Belus River），即今天的納曼河（Na'aman）河口。現代分析顯示，在納曼河注入海法灣（Bay of Haifa）入海口的砂，含矽量超過八○％，其餘主要是貝類與石灰石殘餘。它沒有一般摻在岸邊砂裡的那些雜質。這批腓尼基人碰上的是製作玻璃的最上等砂材。矽與石灰石的比例恰到好處，所以一旦混入泡鹼、加熱到一定溫度，就出現今天所謂的「鈉鈣玻璃」（sodalime glass）。與矽一起作用的碳酸鈉（sodium carbonate，泡鹼的主要成分）成了助熔劑，撒在混拌過程裡的石灰也強化了最後結構。

老實說，玻璃的結構是一團亂。肉眼看來，它或許清澈明亮，但拆解到分子層面，玻璃看起來更像是雜亂無章、堆滿原子的「波波池」（ball-pit）。這個波波池的專業術語叫什麼，得看你問的是什麼人而異：有些科學家管它叫「無定形固體」（amorphous solid），還有些科學家管它叫「過冷液體」（supercooled liquid）。不過根據它表現的特性，理論上，它既是液體也是固體，而實際上，它應該算是固體。與一般常識相悖的是，玻璃在室溫下永遠不會表現得像液體，即便是那種難以察覺的黏稠液體、即便經過很長一段時間也不會（不過如果在調變混拌過程中加的石灰不夠，它會「流汗」）。有時，你會在老教堂的彩色玻璃窗見到一般不會那樣，一些變了形、底部比頂部要厚的玻璃，那是玻璃隨著年深久遠、逐漸下垂的結果。除非教堂能承受攝氏四百度以上高溫，它的彩色玻璃窗多半不會均勻，因為這就是當初它們吹製、凝固的方式。平板玻璃是十九世紀以後才有的產物，直到二十世紀中葉，真正平而薄的玻璃才問世。

矛盾就在，儘管玻璃是最古老的人造產品之一，科學家仍在絞盡腦汁瞭解它的習性。玻璃似乎違反大多數分子定律。誠如一位玻璃製造人所說，玻璃不是一種原料；而是一種狀態。它更像形容詞而不像名詞。一九七七年諾貝爾物理學獎得主菲利浦．安德森（Philip Anderson），在得獎二十年後寫道，「固態理論中最深、最有趣的不解之謎，或許就是玻璃性質理論與玻璃轉化了。」這個謎題直到今天仍未解開。 [6]

我們的原料世界大體上也是個未解之謎。人類比史上任何其他物種都更能主宰、影響自然環境，而當我們進行環境實驗時──把這個燒一燒，或把那個的形狀變一變時──我們對於究竟會有什麼變化的瞭解仍然膚淺得出奇。差不多就像我們不完全瞭解玻璃的物理一樣，我們也不全然理解混凝土在凝固時的分子面，不全然理解當我們將石英轉換為金屬矽時出現在鍋爐的變化。謎團太多了。

不過這最後的產品雖說神秘，它在一開始只是一些砂礫。有關穆拉諾工匠製作玻璃手法巧奪天工的故事很多，但威尼斯是製作玻璃原物料絕佳產地的事實，卻沒有引來如此熱議。當年穆拉諾工匠用來製作玻璃的砂可能來自麗都（Lido）──附近的一處砂洲──與沿岸其他幾處地點；他們用的蘇打灰可能是從埃及或從阿利坎特（Alicante）運來的；鍋爐使用的柴火可能來自南義大利阿爾卑斯山區森林；黏土來自維琴察（Vicenza），鹽來自達馬夏（Dalmatia）。他們後來發現，將石英石──他們稱為「柯戈利」（cogoli）──烘烤、磨光，可以取得更純淨的砂。最上等的「柯戈利」來自從瑞士阿爾卑斯山流入北義大利的提辛諾河（River Ticino），用這種石英石磨製的砂含矽量約高達九八％。沒有這些砂，不會有威尼斯玻璃工業。因為這樣的砂並不多見，就產生一個問題：我們今天從哪裡才能取得這樣的砂？換句話說，我們從哪裡找尋這類完美的砂？ [7]

追尋聖砂

洛哈林（Lochaline）不是蘇格蘭最偏遠的城市，但要到那裡仍得經過好一番折騰：從葛拉斯哥（Glasgow）出發，先開車三到四個小時，再搭一趟渡輪，然後沿一條蜿蜒冗長的單線小徑，經過一個又一個愈來愈美得令人屏息的村莊才能抵達目的地。除非有什麼了不起的事，沒有人會這樣不辭勞苦地奔波走訪洛哈林，但我有一個很好的理由。我要尋找最好的砂。

什麼成分的砂最完美？這個問題的答案因人而異。想用它製作水泥或混凝土的人，與想用它蓋沙坑或排球場的人，對所謂「完美」的概念大不相同。不過我要找的，毫無疑問是非常特別的砂：世上最純的矽砂。

所謂矽砂指矽含量超過九五％的砂，用途廣泛。我們可以用它濾水，拿它製造用來傾瀉熔金屬的鑄造模具。沒有矽砂，鐵路系統會停擺，或者更精確地說，會煞不住車，因為現代火車的煞車系統就是用這種砂製做的。但最重要的是，矽砂是製造玻璃的主要成分，想做出最清澈、最精緻的玻璃，你得有最精純的矽砂，有時這種矽砂又叫「銀砂」。

世上最著名的銀砂產地──至少對懂行的人而言──或許首推巴黎南郊的楓丹白露（Fontainebleau）森林。羅浮宮那座著名的玻璃金字塔就是用楓丹白露的銀砂建造的。比利時的摩爾（Mol）、荷蘭的馬斯崔特（Maastricht）、德國的利匹（Lippe），以及加拿大、美國、巴西與世上其他角落也產銀砂。就算銀砂不能算稀少，它們也並不多見。有些國家就沒有這種砂。事實上，英國人有很長一段時間也認為英國不產銀砂，直到約一個世紀以前在洛哈林的發現才出現改變。

我這趟往訪洛哈林的行程，大多數時間在暴雨中度過。我在傾盆大雨中駛經羅夢湖（Loch Lomond）、穿越柯谷（Glen Coe），但在抵達柯蘭（Corran）渡口時，突然雨過天青，溫暖的陽光重新照耀。在渡船穿過林尼湖（Loch Linnhe）時，我站在渡船平臺上，眼前出現一幕奇景：海平線上有道一眼望不見底的長裂口，裂口兩邊都是山。

這道裂口是一種地質疤痕，是一度將蘇格蘭分割成兩半的古斷層線。「大峽谷斷層」（Great Glen Fault）是東北走向、直通英維尼斯（Inverness）的巨型冰蝕谷，在大約三億到四億年前，谷北一側的土地在峽谷北方六十四哩處與南側的土地脫離，朝兩邊崩塌。

我們會知道這件事，是因為地質學家將斷層一邊與另一邊的岩石做了比對。這門知識是之後板塊構造學的先聲。巨大的大陸地殼相互擦撞，壓擠出高山、深谷，造成火山與地震，噴發巖漿、形成岩石的概念，實際上新得出奇。不過這些年來，學界關切的主要仍是地球的存在這類地質作用，而不是生物作用。

你或許聽過「地質鐘」（geological clock）或「地質年類推」（geological year analogy），不過這裡仍然值得再說一次。想像我們將地球的整個存在過程壓縮成一年：也就是說，想像地球於一月一日午夜誕生，而現在，當你讀到這裡時，正是地球誕生三百六十五天過後的除夕夜加一微秒。單細胞有機體在二月底開始生成。現存最古老的岩石在三月初成形。在洛哈林以北、海岸邊上找到的「路易斯片麻岩」（Lewisian gneiss）在四月間生成，也就是說，它們是三十億年前出現在地球上。不過我們一般所說的生命，最早的昆蟲與爬蟲類，得等到十二月初才開始出現，約與大峽谷斷層將蘇格蘭分成兩半的時間同時。恐龍時代於十二月十三日展開、十二月二十六日落幕。或許是利比亞沙漠玻璃始作俑者的那顆隕石，於十二月二十九日清晨撞進大砂海。第一個類人動物於十二月三十一日下午五點十八分出現在地球上。但現代人（Homo sapiens，即智人）什麼時候出現？嗯，我們最終姍姍來遲，於幾十萬年前出現在這個世界，也就是說，在新年除夕前大約一刻鐘的時候。

有人認為，我們使用的這些原料的故事，得由將它們從土裡挖出來，或是在工廠裡組裝它們起算。特別是對這些人而言，試著用這種「深時」（deep time）──地質時間的別名──概念觀察我們的世界會很有助益。在穿越大峽谷斷層進入摩文（Morvern）半島，展開前往洛哈林的最後一段車程時，我也沉浸在時光倒流的「深時」之旅中。

想到眼前這一片矮丘、湖泊的風蝕景觀，竟一度是一處熱帶海洋的出海口，實在有些不可思議。曾經有一天，一波波浪濤不斷拍打著這裡水晶也似亮麗的沙灘，溫暖的海水滋生了微生物，也因此成為貝類與甲殼動物覓食的天堂。億萬年過後，海水不斷腐蝕著山，將砂自然而然反覆篩洗，成為愈來愈精純的砂礫。之後，在六千萬年前，一座巨型火山突然爆發，噴出的巖漿覆蓋整個半島，也毀了這一切天堂美景。

你若仔細觀察就能找出許多線索。穆爾島（Isle of Mull）其實是那座火山的遺骸；島的構成主成分就是覆蓋摩文半島的玄武岩。半島上有幾條小河，河水腐蝕玄武岩外殼，露出當地人稱為「魔鬼腳趾甲」的白色砂岩──這些砂岩是成了化石的貝類，如果能將它們完好拔出來，它們有些像是乾癟了的爪子。不過遭那場火山噴發巖漿困住的寶藏還不只如此。

在這些火山岩底下，就是又深又厚的銀砂層。這種含矽量高達九九％、只有一丁點氧化鐵的砂，與你見過的其他砂都不一樣。如果你想築一個砂堡，來這裡就選錯地方了。洛哈林的砂非常精細，用手掌撈一把起來，它們會像精白砂糖一樣從你指縫間滑落。把它放在顯微鏡下觀察，你就知道它為什麼比一般的砂柔軟了：經過千百萬年腐蝕與擠壓，它們都已經磨成圓球形。這使它們成為製作極品清澈玻璃的好原料。

與採砂這行一般作法大不相同的是，從摩文半島地下深處挖出來的砂並不就地處理。對砂礦而言，洛哈林礦場也顯得與眾不同──它的位置太偏遠，只能經由水路把砂運出來，負責將這些原物料做成可用產品的工廠也遠在數百哩外。由於砂很重，與其他許多從地下挖出來的東西相比，也並不特別值價，採礦場通常位在處理廠左近。不過話說回來，洛哈林的砂也不是一般的砂。

想進入洛哈林礦場本身，先得通過一處湖邊坑道──這是進入洛哈林地下天地的開端。像大多數進入坑道的人一樣，我得先跑一趟程式：穿上專用靴子與高能見度夾克，在腰部綁上緊急呼吸器，接受安全簡報，還要填寫表格。在洛哈林礦場，這一切都在礦場入口處邊的一間小屋完成。打從一開始，洛哈林礦場的總部就是這間小屋。小屋牆上掛著一張已經褪色了的一九四○年代手繪地圖，圖上標示著從這處砂岩中開出的最初幾條通道。手繪地圖旁掛著另一張不久前繪製的新圖。第一張地圖上只有寥寥幾條滲入洛哈林山丘的隧道。在第二張地圖上，原本小小的地道網已經成為一個挖入巖層深處的巨型蜂巢狀地下通道系統。

艾利．努茲（Ally Nudds）在駕車載我進入坑道時告訴我，「沒有人算過，不過這些坑道絕對不只兩百哩。」在這裡擔任領班的努茲，是少數能摸清坑道來去路線的人之一。這些是他的地下通道；每隔一陣子，他總要將其中一條路封了，開啟另一條，以保持礦場內部深處通風。

進入坑道沒多久，轉了三兩個彎，眼前已經一片黑暗世界，隧道照明完全來自我們這輛吉普車的頭燈，以及燈光打在白得晃眼的巖壁上造成的反光。沿著純砂岩層往地下愈走愈深，我開始感到我們正走在一處古老、過時的海灘上：一處有著億萬年歷史、已經石化了的天堂。車子彷彿走在雪地般，在砂床上一路蹣跚，走了足有十分鐘，終於來到一處岔路口，艾利熄了火。整個世界只有一片漆黑，一片寂靜，以及幾絲引擎飄來的柴油味。我開啟頭上帽燈，攀身下了車。

「這就是我們所曾開採過最好的砂，」艾利說。「每一百萬只有七十個，」他補充道，指的是砂中的鐵含量。在外行人眼中，這裡的砂與礦場中其他每一條隧道的砂並無不同。我們望著整片灰白色巖壁，凝立片刻，只有黑暗中某處偶爾傳來的水滴聲打破周遭寂靜。直到後來，在我們離開礦場，駛經現在已經淹在水裡、只有駕船才能行走的一個地區，穿過迷宮也似的隧道，重新回到蘇格蘭雨水中以後，我才瞭解為什麼玻璃製造人那麼討厭鐵。回到小屋，辦事處經理維隆妮克．瓦拉文（Veronique Walraven）向我出示兩個玻璃瓶，一個用她所謂「我們的砂」製作，另一個用每百萬含鐵量較多、比較一般的玻璃砂製作。用普通玻璃砂製作的那個瓶子在最厚的部位泛著一層綠彩；另一個用洛哈林砂製作的瓶子幾乎完全清澈。

大概除了最挑剔的威士忌品酒家或整天盯著窗子看的人以外，對一般人而言，比較清澈的玻璃不過是一種非必要的奢侈而已。但事實是玻璃是否清澈極端重要。當玻璃用於光學用途時，玻璃的精純度，換言之製作它的砂的純度影響尤其重大。如果不是為了製作雙筒望遠鏡、潛望鏡、瞄準具這類鏡片，洛哈林礦可能永遠不會開採。這就帶我們來到第一次世界大戰，玻璃在這段現代軍事史上最動人心絃的故事中扮演了一個角色。

玻璃鏡荒

時間是一九一五年夏末。盟軍在西線與德軍膠著在地壕戰中。在更南方的奧圖曼土耳其（Ottoman Turkey），英軍與澳紐軍團（Anzac）聯軍為奪取達達尼爾（Dardanelles）海峽控制權的作戰也苦無進展。

在漫天價響的戰火聲中，倫敦軍火部（Ministry of Munitions）一位特工奉命秘密前往瑞士，負責採購英軍最急需的一批軍事科技裝備：野戰玻璃鏡。在無論什麼人都可以輕輕鬆鬆訂購一具望遠鏡、隔日交貨的今天，軍事優勢的關鍵竟然取決於能否取得這種看似平淡無奇的工具，實在讓人難以想像。但在二十世紀大部分時間，這類工具代表著最尖端科技。的確，我們即將在下文談到，從若干方面來說，它們直到今天仍是最尖端科技。而在一九一五年，它們絕對是。

過去的戰爭大多數都是近距離的短兵廝殺。槍與砲由於射程一般而言非常短，基本上都用肉眼瞄準。但到二十世紀初期，武器系統突飛猛進，砲彈可以攻擊幾十哩外的目標，適當的光學測距儀器於是成為必備軍品。最大的砲也只有在能夠瞄準的情況下才能發揮作用。誰能擁有足夠的雙筒望遠鏡，讓自己的軍隊從戰壕、從波濤中遠眺敵軍動態，誰擁有最優秀的狙擊兵，配備火力最強、瞄準鏡望得最遠的狙擊步槍，誰的勝算就更高。

一九一四年，當奧地利大公法蘭茲．斐迪南（Franz Ferdinand）夫婦遭到暗殺，引發之後導致大戰的連鎖反應時，大家都知道哪一國勝算最高：德國。在戰爭爆發之前幾十年間，德國已經在雙筒望遠鏡、望遠鏡、潛望鏡、測距儀等精準光學工具，以及其他各式各樣科學透鏡的全球供應方面取得主控。德國的控制不純是學術或經濟問題而已。戰爭爆發初期，由於德國壟斷了步槍望遠鏡的供應，德軍狙擊兵享有相當優勢。眼見德軍狙擊手可以在遠距外如此逆天地百發百中，讓盟軍士兵人心惶惶。

幾乎所有這些步槍望遠鏡上，都蝕刻著「蔡斯」（Zeiss）的廠牌名，望遠鏡裡面的鏡片則來自另一家公司「蕭特」（Schott）。奧圖．蕭特（Otto Schott）是德國化學家，曾投入大半生實驗改善玻璃之道。他將週期表上的元素一一加入熔融混合物，觀察反應。直到今天，我們用來製作耐熱器皿，用來運送新冠肺炎疫苗的藥瓶使用的硼矽酸玻璃，都是蕭特發明的。今天世人公認的精準玻璃，製造它們的關鍵要角就屬當年都在耶拿市（Jena）的圖林根鎮（Thuringian）一起工作的蕭特、卡爾．蔡斯（Carl Zeiss）以及恩斯特．阿貝（Ernst Abbe）。

到一九一四年，英國需用的一切精準玻璃，有六○％仰賴德國進口，或者應該說仰賴蔡斯，另三○％來自法國，只有約一成來自以西密德蘭郡（West Midlands）史麥斯威克（Smethwick）的錢斯兄弟公司（Chance Brothers）為首的本國業者。那一年六月，就在斐迪南大公遇刺前不久，英國科學公會（British Science Guild）還撰文指出：

英國在光學儀器製造方面已嚴重落後，不僅無力供應她的科學與工業需求，而且就目前而言，在沒有外力協助的情況下，她還無力為她的陸軍與海軍生產數量夠多、現代戰爭中極為重要的光學儀器。 [8]

一經宣戰，來自德國的那些供應立即切斷。法國得滿足本國軍隊的需求，意味著對英國的出口也停滯了，英國軍方於是陷於極其兇險的供應短缺。一九一四年九月，英國陸軍重要領導人羅伯茨爵士（Lord Roberts）元帥發表一篇「幾近絕望的懇求」，要求社會大眾捐出擺在家裡的任何雙筒望遠鏡、小型觀劇望遠鏡等等，交給開赴戰壕的軍隊。不到幾周，兩千多具望遠鏡捐了出來，包括英王與王后各捐了四具。這姿態當然好，但遠遠無法滿足軍方幾萬、甚至幾十萬具望遠鏡的需求。

秋去冬來，轉眼又是春天，報紙上出現垂死掙扎般的廣告與請求，要求民眾為開赴前線的將士提供野戰玻璃鏡。有人稱這個現象為「玻璃鏡荒」──這就是當一個國家幾近壟斷一種靠砂礫建立的特定工業時，帶給人們的難忘教訓。英國雖說有許多能夠組裝望遠鏡的公司，卻都仰賴來自德國的玻璃。

再讓我們回到一九一五年，以及那位英國軍火部派往中立國瑞士的特工。為什麼要秘密行動？因為他奉命幹一件非比尋常的事。根據英國軍火部官方史錄，他奉命向與英國交戰的德國購買雙筒望遠鏡：

初步調查讓我們達成以下結論，唯一可以大量供應光學儀器的國家是德國，為了避免這種必備儀器的供應中斷，軍火部於一九一五年八月派遣一位代表前往瑞士，以確定從德國方面取得儀器的可能。

接下來，一件比英國人向德國人求助這事更不可思議的事發生了：德國人同意幫助英國人。

「透過瑞士方面的管道，根據從德國接獲的情報，我們已經確定，德國作戰部（War Office）準備將以下雙筒望遠鏡交給英國政府，」官方史錄寫道。它隨即列出德方同意的供貨清單：三萬兩千具雙筒望遠鏡立即交貨，之後每個月一萬五千具──簡言之，英國的缺貨問題差不多可以解決了。還不只如此：德國人還會先提供五百具步槍瞄準鏡，之後每個月再提供五千到一萬具。史錄中繼續以一種好似理所當然的語氣寫道，「本部建議，英軍可以先檢視被俘德軍軍官與大砲使用的這些裝備。」 [9]

這件事令人難以置信，但根據英國官方記錄的多項相關佐證細節，它絕非玩笑。為什麼德國肯為英國提供這些可以用來殺德國人的科技？事實證明，主要原因是，德國人也急需英國的橡膠。英國與其盟國──比較正確地說，是殖民地──不僅是世界最大橡膠產國，還成功封鎖德國進口，限制他們無法取得橡膠膠乳此一天然資源：它是輪胎、管材與引擎用風扇皮帶的必備材料。就這樣，根據這份官方史錄，德國人要求英國人用橡膠交換他們的雙筒望遠鏡，「在德國邊界瑞士境內進行交換」。ⅱ

這項交易的後續發展仍有爭議。根據軍火部官方記錄，雖說達成這項不法協議，英國後來仍決定從包括美國在內的其他地方尋求補給。不過交易資料顯示，英國確實在接下來幾年接到幾批德國雙筒望遠鏡。已故軍事科技史學者蓋．哈卡（Guy Hartcup）在許多年前調查這件事時，於英國國家檔案館（National Archives）找到一份備忘錄，上頭說德國在一九一五年八月交付了三萬兩千具雙筒望遠鏡。之後，那份備忘錄似乎從相關資料夾中刪除了。 [10]

橡膠與玻璃。曾有一段時間，這類物資的短缺影響太大，能迫使大國不得不撇開正常的戰爭規範。這類場合值得我們研究，一個原因是它們並不常見。我們總認定在我們這輩子，無論是需要一具望遠鏡，一個半導體或一塊賤金屬，都能輕鬆下單，從世上一個或另一角落取得；只是偶爾禍從天降，或是爆發戰爭或瘟疫，或是貨船卡在蘇伊士運河（Suez Canal），都能迫使我們重新思考。

奇的是，這類商品的價格很少能真正反映它們的重要性。隨便找一個大國，翻閱它的國家檔案，原物料反映在國內生產毛額的比重都能讓人震驚：因為它太微乎其微了。

這有一個明確、有說服力的經濟邏輯：國內生產毛額這類統計數字，基本上是人們願意為取得一樣指定物品而支付多少費用的評估指標，而一百種原物料中──無論是金屬、礦物，或是食物──有九十九種都相當便宜。但價格與價值不是同一回事，而且偶爾，在戰爭這類極特殊的環境下，當經濟學者稱為「供給衝擊」（supply shocks）的情況發生時，你會碰上英國人與德國人在一九一五年碰上的同樣遭遇：準備用相互廝殺的工具交易關鍵性商品。你會像一九一六年英、德兩方艦隊在北海「日德蘭戰役」（Battle of Jutland）中那樣，雙方海軍軍官用同一家工廠出廠的望遠鏡相互攻擊。一位當年參戰的英國海軍軍官寫道，當砲彈如雨點般落在船艦周圍時，「躲在遠方桅桿上的那個德國兵用蔡斯雙筒望遠鏡」望著英國艦隊，「我也用同樣蔡斯出廠的望遠鏡盯著他的船」，這事真是「有意思」。 [11]

玻璃與產業策略的發明

反諷意味濃厚的是，在平行宇宙中，那些關鍵性野戰玻璃鏡原本不該是耶拿蔡斯廠製造的，而是史麥斯威克的錢斯兄弟公司。直到十九世紀，全球公認優質玻璃最頂尖的製造商一直是英國，而來自波希米亞（Bohemia）的玻璃則是人們眼中品質不達標的劣品。早在奧圖．蕭特實驗玻璃配方以前很久，英國政界人士威廉．佛能．哈庫（William Vernon Harcourt）已經在做類似的實驗：把鈹（beryllium）、鎘（cadmium）、氟（fluorine）、鋰、鎂（magnesium）、鉬（molybdenum）、鎳（nickel）、鎢（tungsten）與釩（vanadium）丟入熔化物，看能得出什麼。他甚至一度加入鈾（uranium），造出一種紫外線光照射下會發出古怪綠光的玻璃器皿。早在蕭特因發明硼矽酸玻璃而聲名大噪之前數十年，因有關電磁學與電解的發現、協助開啟電的世紀而享譽後世的英國科學家麥克．法拉第，已經造出一種硼矽酸鉛玻璃。

光學領先優勢從英國轉入德國手中──經濟超級強國拱手讓出科技領先寶座──在原料世界中屢見不鮮。的確，十八世紀的英國雖說或許是全球首屈一指的玻璃製造者，但在悠久的玻璃製造史上，這個位子已經多次轉讓：英國之前有威尼斯的穆拉諾，再之前有羅馬、敘利亞與埃及。人類文明就是這樣一長串的創新鏈結而成的。

今天我們早已將玻璃視為理所當然，沒有人還會記得玻璃的組成成分。但在過去幾個世代情況並非如此。事實上，當喬治．雷文斯克羅夫待（George Ravenscroft）在十七世紀創造出鉛晶玻璃（lead crystal glass）時，或許較正確的說法是，當他的一位義大利籍員工造出這種玻璃時，他以英格蘭東南部隨處可見的燧石，稱它為「燧石玻璃」（flint glass）。之後許多年間，玻璃主成分從燧石轉為矽砂，但名稱沿用了下來。

燧石玻璃一開始用作餐具，但沒隔多久，鏡片製造人發現一件有趣的事──你想知道這是什麼事，最好的辦法就是將一個玻璃杯注滿水，然後在杯子裡插一根吸管。看著那杯子，你大概會注意到那根吸管看起來是彎的。為什麼？因為光穿過水中需用的時間，比它穿越空氣或真空的時間長──精確說，要長一．三三倍。這個稱為折射率（refractive index）的數字在科學上極其重要，因為你得先了解如何讓光折射，才能讓光按照你的想法折射。

事實證明，燧石玻璃的折射率比一般的鈉鈣玻璃（soda-lime glasses）──有時稱為「冕玻璃」（crown glasses）──都高。結合一層燧石玻璃與一層冕玻璃，就能造出水晶般透澈的鏡片，能放大影像卻不折射影像。這個結合不同折射率玻璃的原理，直到今天仍是現代光學主流。光纖纜線可以成功將光遠距輸送，是因為它將一條內層玻璃核心與一條折射率不同的外層玻璃相結合；光在觸及光纖邊緣時不會走散，而會折回內側。或許你已經見證過這種稱為「全內反射」（total internal reflection）的現象：當你從水底往上看時，游泳池或水族箱的表面像是鏡子一樣，原因就在這裡。

由於這項發現，在大部分十七與十八世紀，英國是商業玻璃生產與先進光學的領先中心。回顧歷史，你會見到一種神秘的模式：新興經濟強國往往也是全球玻璃製造重心。這在任何時代都是經驗法則。從古埃及人到羅馬人，到十三世紀的威尼斯人、十六世紀的荷蘭人，到十八世紀的英國人與法國人，一直到一九一四年的德國人皆然。

德國所以能在這場科技競賽中超越英國，奧圖．蕭特──他在耶拿的實驗，創造了現代光學工業──當然功不可沒。不過這其間或許還有另一個平淡無奇得多的原因：稅。你或許聽過威廉三世（William III）國王在位期間，於一六九六年首次開徵的「窗戶稅」。當時早在所得稅問世很久以前，政府為籌款而打了這個主意：愈有錢的人、住的房子一定愈大，房子愈大、窗戶一定愈多，所以政府根據住宅窗戶的數目課稅。結果是，許多屋主為了省稅，用磚塊把屋子窗戶封了起來；直到今天，你仍然可以在英格蘭各處見到這類「瞎眼窗」建築。

但窗戶稅不是唯一的玻璃稅。當時英國當局還對玻璃生產本身徵了一套如今大多已遭人遺忘的稅，課徵期間在一七四五到一八四五年間，從窗戶玻璃到燧石玻璃、原物料，後來連成品也成為課稅物件。玻璃愈重，稅課得愈高，於是有好一段時間，英國境內只有最有錢的人才會買沉重的水晶玻璃，才會建造溫室。這些加在產業活動上的重擔讓玻璃產業陷入癱瘓。雖說威廉．佛能．哈庫這類業餘愛好者繼續實驗著新的玻璃配方，大多數玻璃製造業者已經整合。當「玻璃消費稅」（Glass Excise）於一八四五年廢止時，損害已然造成。英國首席科技玻璃製造商錢斯兄弟公司的業務，只是聚焦於標準玻璃品質的改善，並不聘用科學家設計新配方。

英國可能喪失它在玻璃產業龍頭地位的議題，偶爾也有人在國會提出討論，但在十九世紀，經濟最首要的當務之急是開闢新市場，而不是保護舊市場。誠如英國政府在第一次世界大戰結束幾年後發表的一份報告所說，「將近一個世紀以來，英國因自由放任個人主義而繁榮昌盛；自由貿易熱絡了七十多年」。 [12]

另一方面，在普魯士，政府採取一種類似十九世紀產業策略的獎勵辦法，為新興玻璃產業提供財務支援與擔保訂單。而且說來似乎有些古怪的是，推動這項策略的領導人是詩人約翰．渥夫根．馮．歌德（Johann Wolfgang von Goethe）。蕭特、阿貝與蔡斯都因此受惠，得以全力投入實驗。他們發現許多作用與折射率各不相同的新玻璃配方，還在新配方量產方面取得成功，就這樣，在短短幾十年間，德國成為精準光學領域的絕對霸主，直到一九一四年一戰爆發仍然保有這個地位。

但把英國的「玻璃鏡荒」歸咎於稅法與自由放任經濟政策，似乎有些太超過了。德國玻璃製造業的崛起並非事出偶然──完全不是這樣。事實上，德國的化學與製藥業也與他們的玻璃業同行一樣，採取類似作法：過去強調傳統工藝的化學與製藥業開始商業化，輔以嚴謹的科學技術。在十九世紀的德國，研究與發展於焉誕生。原料世界開始受到重視。

但接下來的發展同樣讓人稱奇：英國迅速趕上了。經過一九一五年的低谷，以及那次玻璃－橡膠秘密交易後，英國軍火部將大筆金錢與人力投入玻璃製造。不出幾個月，英國科學家已經能夠針對許多德國鏡片展開逆向工程，到大戰結束時，生產的鏡片已經足夠供應本土與一些盟國的軍隊。如果這件事能帶來教訓，那就是：只要夠努力，給予足夠支援，重振國家的工業相當有可能。不過專業技能固然可以學來，製作產品的原物料卻無法憑空得來。

在一戰期間，英國還算走運，仍有楓丹白露的砂──光學工業的主要成分──可以取用。但德國碳酸鉀的補給已經完全切斷。玻璃製造業者用碳酸鉀作為助熔劑，就像近兩千年前腓尼基人使用泡鹼塊一樣。沒了碳酸鉀，英國必須變通。根據官方紀錄，為了取代來自德國的碳酸鉀，英國當局：

廣納各式各樣建議，從使用仙人掌果、蕨菜、椰子殼，直到城市垃圾焚化爐的煙灰等等。每一項建議都經過考慮，必要時還會進行實際操作，調查。

最後，英國終於搞到足夠的碳酸鉀，其中部分來自煉鋼鼓風爐殘餘灰燼這類非傳統來源，部分仰賴從俄羅斯與印度進口。 [13]

第二次世界大戰情況不一樣。楓丹白露採砂場在納粹侵入法國時遭佔領。英國的光學廠儘管技藝高超，沒有適用的砂進行熔製，什麼也做不出來。官員於是從葛拉斯哥出發，穿越柯蘭海峽（Corran Narrows）與大峽谷斷層，沿摩文半島南下來到洛哈林，調查這處英國最偏遠角落的砂能不能為玻璃工業續命。

洛哈林石英砂礦於一九四○年夏開採，之後幾年成為英國戰爭機器必不可缺的一環，它生產的砂運往南方的光學工廠，熔製成望遠鏡、潛望鏡與槍砲瞄準鏡的鏡片。早在所謂「關鍵礦物」（critical minerals）的構想出現前很久，洛哈林已經成為一處國家軍事要塞。像今天一樣，當年知道它存在的人寥寥無幾。在倫敦、考文垂（Coventry）與英國其他地方遭到炸彈洗禮時，洛哈林的銀砂擔負起從納粹鐵蹄下拯救英國的重要角色。

除了二○○八年因不景氣停擺了三年以外，洛哈林石英砂礦自開採以來一直運作至今。它不是大礦：在那座湖邊小屋與隧道進進出出，以及操作開採機械的員工，總共只有約三十人，不過在大約僅兩百居民的洛哈林，這家礦場仍然穩居全城最大顧主寶座。

今天的洛哈林石英砂礦是義大利公司「礦物工業」（Minerali Industriali）與日本公司「板硝子」（ＮＳＧ集團）的合資企業。板硝子於幾年前收購了英國著名玻璃製造業者「皮爾金頓」（Pilkington）。我淋著雨，在礦外小立片刻，望著銀灰色的砂──世上最純的砂──源源堆進倉庫。每隔約一星期就有一艘船開到這裡，運走這些砂堆。這些砂有些做成透亮的瓶子，讓你迷戀純麥威士忌的絕頂芬芳，有些的用途則更耐人尋味。

洛哈林的砂有一小部分運往挪威，製成「碳化矽」（silicon carbide），它正迅速成為全球車輛電動化程序的一項最重要成分。碳化矽變流器能讓特斯拉（Tesla）Model 3 這類電動車比之前的車款跑得更久、充電更快、耗電更少。這種神奇的原料可以在拯救地球的聖戰中扮演重大角色。

但從洛哈林地下挖出的這些砂，絕大部分會送往南方的皮爾金頓，熔融後鋪在一個液態錫床上，製成非常平的薄板。與古腓尼基人當年在海灘上的作法相比，這些工廠的處理手法雖說先進得多，但兩者基本上並無不同：化學成分一樣，製程核心的反應也一樣。的確，直到一九三○年代以前，沒有人能想出任何大相逕庭的作法。

網際網路是玻璃做的

一九三四年，年輕的美國化學家詹姆斯．富蘭克林．海德（James Franklin Hyde）在紐約州北部一處康寧（玻璃製造業者）實驗室工作時，將四氯化矽（silicon tetrachloride，將矽砂熔在氯化物裡形成的液體）灑在焊接炬的火焰中，用化學合成方式造出了一塊玻璃。這塊玻璃之所以了不起，不只因為它的製造方式是幾千年玻璃製造史上頭一遭的重大改變，也因為它的化學成分。海德製造了一種幾近完美、像利比亞沙漠玻璃一樣精純──事實上更加精純的玻璃。大自然透過隕石撞擊大砂海造出的東西，現在可以在實驗室裡生產了。

在適當時機，熔矽玻璃（fused silica）將掀起光學工業革命，但像大多數這類創新的先例一樣，康寧的研究人員得先花時間瞭解用它來做什麼才行。他們將它加入烹飪用具，做出比「派熱克斯」韌性更強的鍋子。它的抗高溫性意味，熔矽玻璃可以用來製造飛彈鼻錐，以及太空梭（Space Shuttle）與國際太空站（International Space Station）的窗戶。但真正造成腦洞大開的一刻，出現在倫敦郊區一棟辦公樓──它最後帶來了我們的數位生活。

這棟位於埃塞克斯（Essex）哈洛（Harlow）市郊、外表不起眼的建築，是如今已走入歷史的標準電信實驗室（Standard Telecommunication Laboratories, STL），它一度是世界上最重要的科研重鎮，而這與一位名叫高錕、來自上海與臺灣的電氣工程師的研發成果，關係不可謂不深。

自亞歷山大．葛拉漢．貝爾（Alexander Graham Bell）在一八七○年代發明電話以來，大多數資訊都透過銅線傳遞──銅線是不錯的解決辦法，但有些嚴重的問題。電話訊號傳遞得愈遠，會變得愈薄或「衰減」。貝爾的美國電話電報公司（ＡＴ＆Ｔ）與ＡＴ＆Ｔ的研究部門貝爾實驗室（Bell Labs）花了幾十年時間，設法克服這個問題。他們製作更粗、更硬的銅線，裝設線圈與放大器；他們發明真空管（用精心吹製的玻璃製作），以加強傳遞途中的訊號。ＡＴ＆Ｔ憑藉這些可靠而有效的新技術，建立跨越美國全境的銅線電話線路，並且在一九五○年代，從加拿大的新斯科夏（Nova Scotia）架設跨過大西洋抵達洛哈林南郊奧班（Oban）的銅線電纜（以取代十九世紀所建，速度慢、已不敷使用的跨大西洋電報電纜）。

但銅線運載的資訊有限，傳輸速度也有限。隨後在一九六○年代，標準電信實驗室研究員高錕完成上述改變長途通訊景觀的突破，揭開了我們今天生活其中的光纖時代序幕。

這項突破的意義重大到難以形容。所有現代通訊無論如何都得透過光纖，當我們利用無線或電話網路，用手機與全球各地通訊時，很容易以為我們已經將資訊時代非物質化了。但若沒了一種非常實體的原料，這一切通訊，無論是視訊、網際網路搜尋、電子郵件、雲端伺服器、串流套裝，都不可能出現。因為，除了最後幾碼以外，在你與你的路由器、或在你家與本地的交換所之間，資料線上上傳輸的幾乎每一哩，都是一種光束在玻璃線上執行的過程。

光纖基本上就是一條玻璃製成的長電線，或者應該說是兩條長玻璃線，一條包在另一條裡面──夾在中間那條玻璃線傳輸資訊，包在外側那條將光朝中央彈回、折射，不讓光外溢。要造出這樣一條電線得鍛造一個分為兩層、狀似巨型玻璃罐──即所謂瓶坯（preform）──的厚管，然後在高溫下將它拉長，直到它的徑長彷彿毛髮般細為止。高錕在一九六○年代的發現是，只要玻璃夠清澈，光可以在這樣的線路上長途傳輸。

當時的問題是，用傳統方法製作的最優光學玻璃，也只能將光傳輸約十公尺，於是高錕著手尋找更清澈的玻璃。他終於在極純淨的熔矽玻璃中──就是最早由海德於一九三○年代在康寧實驗室發現的那種玻璃──找到了答案。高錕估計，使用熔矽玻璃製成的光纖，光可以傳輸許多公里而幾乎不流失任何資料。此外，由於光纖雖細，頻寬卻比粗厚得多的銅線大得太多，就算非常細的光纖，載運的資訊也比銅線高出許多倍。

像大多數科技大躍進一樣，光纖的發明也是腦力與材料科學結合的產物。提到這些突破，不能不想到高錕爵士──他在二○○九年贏得諾貝爾物理獎，翌年獲英女王伊莉莎白二世封爵。在哈洛標準電信實驗室拆除後，於原址建立的商業園區即取名「高園」（Kaopark）。沒有玻璃，我們今天仰賴的一切資訊基礎設施都將無法運作，卻沒有人花一點時間沉思它驚人的特性。然而就在全球各角落地下看不見的所在，就在海洋深處，一條由細若髮絲的玻璃線結成的電纜，讓現代世界運轉起來。

就像沒有人重視為我們提供電力的銅線、養活我們的肥料、強化我們建築物的鋼材一樣，也沒有人重視這些光纖。不過話又說回來，主要重點在於這種東西雖說無所不在，卻又無蹤無影。幾年前，一位美國最高法院法官在為「淫穢作品」下定義時說：「我看到它時就知道了。」換到原料世界，你得把這句子反過來唸才行。歸根究底，對人類文明真正重要的是什麼？「你看不到它時就知道了。」

我們用砂打造周遭的世界，而似乎沒什麼比砂更不入我們眼的物質了。砂是現代生活的基礎，而事實是，我們完全不重視它們，連它們有多重要都不瞭解。