Schott的玻璃

我的祖父是法国著名玻璃制造商圣戈班(St Gobain)的退休高管，小时候，他偶尔会让我用他的蔡司(Zeiss)双筒望远镜。“世界上最好的光学仪器，”他会喃喃地说，“肖特”——一个神秘的词，对我来说毫无意义。直到很久以后，在他去世很久之后，我才意识到，这是他雇主的欧洲竞争对手的名字，也是解决了一个400年历史问题的人的名字。

当伽利略第一次将望远镜对准夜空时，他不仅改变了我们对自己在宇宙中的位置的认识，还打开了光学魅力的潘多拉盒子。因为，尽管他看到了木星卫星的运动，以及月球上山脉的锯齿状轮廓，但他所看到的一切都带有色彩。色散导致了色差的产生:每个波长的光在穿过透镜时发生不同的折射，因此它们各自聚焦不同，从而扭曲了图像。对艾萨克·牛顿来说，这个问题是如此有害，以至于他发明了反射望远镜，以完全避开这个问题。

但对于许多应用，尤其是显微镜，这个问题是无法逃避的。直到18世纪，人们才开始使用复合透镜——折射率不同的双透镜、凸透镜和凹透镜。

这些所谓的消色差透镜是一个显著的进步。但对于像卡尔蔡司这样以光学完美为目标的显微镜商来说，它们还不够好。蔡司求助于恩斯特Abbé，这位雄心勃勃的年轻物理学家正在发展一套严谨的光学理论。

Abbé为光学设备的分辨率设定了一个理论极限，并意识到现有的仪器远远达不到这个极限。但问题并不在于糟糕的设计:对市场上所有类型的玻璃进行系统调查后发现，限制在于玻璃本身。

1876年，Abbé在伦敦做了一个关于透镜材料的演讲，他在演讲中哀叹欧洲玻璃制造的现状。尽管玻璃的制造已经达到了无可比拟的卓越水平，但只有发明了新的玻璃种类，光学性能的改进才有可能。由于只有两家重要的生产商，Abbé几乎看不到有人会创新的希望。

如果Abbé的意思是挑衅，那么它起作用了:一位年轻的科学家奥托·肖特(Otto Schott)联系了他。肖特出生在一个玻璃制造商家庭，是这项任务的完美人选。他曾在亚琛、Würzburg和莱比锡学习化学和矿物学，然后于1875年在耶拿获得博士学位玻璃制造理论与实践．肖特当时正在试验玻璃成分，并将他的样品寄给Abbé，后者对此印象深刻。

1882年，在Abbé的帮助和普鲁士政府的资助下，肖特搬到了耶拿的新车间——配备了最新的熔炉和燃烧器。他现在有办法在非常可控的条件下小心地熔化氧化物混合物，并让Abbé在路边的实验室里对它们进行测试。肖特用硼酸盐和磷酸盐代替了部分硅酸盐，用氟化物代替了部分氧气;然后钠离子和钾离子，尤其是锂离子。通过适当的比例，他可以抑制结晶和玻璃在潮湿空气中“褪色”的趋势。其他氧化物如锌和铝也被用于改性玻璃。到1886年为止，他已经进行了1000多次熔融实验，在一系列看似乏味得令人难以忍受的实验中，他系统地绘制出了玻璃的组成空间。

在搬到耶拿的一年内，肖特发明了一种锂基玻璃，可以实现牛顿和Abbé的梦想:将折射率和色散分离。用一位同时代的评论家的话来说，现在玻璃的选择是二维的。蔡司、肖特和Abbé同意建立平等的合作伙伴关系，这就是该企业的商业前景。Abbé开发了一种新的复合透镜与玻璃，apochromat，它执行在理论极限。这个新的伙伴关系现在在光学领域处于世界领先地位。

但是肖特的工作不仅仅是关于光学。1883年3月，他增加了一批玻璃的硼含量，发现其微小的热膨胀使其成为温度计的完美材料。他的硼硅酸盐也可以承受热冲击，如果不是更好的话，比现有的钢化玻璃不需要热处理。除了在最恶劣的条件下，它似乎对化学攻击免疫。

1893年，该公司推出了一系列革命性的硼硅酸盐实验室玻璃器皿，命名为Duran——这种材料孕育了我们许多化学事业。后来，欧洲街道上出现了用于屏蔽数以百万计奥尔煤气灯的玻璃;耶拿玻璃是质量的代名词。

但肖特与Abbé的友谊还有另一个结果。Abbé对于公司和员工之间的关系有着先进的观点。肖特和他的儿子埃里希都将他们在公司的股份转让给了Abbé在卡尔·蔡司去世后成立的蔡司基金会，这是一家致力于进一步教学和研究，并支持工人和当地社区的慈善企业。如今，肖特和卡尔·蔡司几乎是独一无二的:大型跨国公司完全基于蔡司理想的利益而在信托基础上运行。

对我祖父来说，肖特这个名字可能意味着复仇。两代人过去了，在我看来，这是天才和远见的体现。

安德烈·塞拉(@Sellathechemist)教授化学伦敦大学学院、英国