沒有玻璃，我們就沒辦法上網！這塊1934年的玻璃，讓2024年的AI蓬勃發展

1934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了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、來自上海與台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1870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1950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19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1960年代，標準電信實驗室研究員高錕完成上述改變長途通信景觀的突破，揭開了我們今天生活其中的光纖時代序幕。 （相關報導： Google被罰34億怕了！Chrome瀏覽器明年起「禁用1功能」，首波影響上億人 ｜ 更多文章 ）

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這項突破的意義重大到難以形容。所有現代通信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，這一切通信，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，數據在線上傳輸的幾乎每一哩，都是一種光束在玻璃線上運行的過程。

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1960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10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1930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數據。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2009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了解。

作者介紹：埃德・康威

作家與廣播人。他是「天空新聞」（Sky News）的經濟與數據編輯，是《泰晤士報》（The Times）與《星期泰晤士報》（Sunday Times）專欄作者。康威寫過兩本廣受好評的暢銷書，曾憑藉新聞專業贏過無數獎項。他現住倫敦。

本文經授權轉載自天下文化《供應鏈戰爭：砂、鹽、鐵、銅、鋰、石油的戰略價值》 （相關報導： Google被罰34億怕了！Chrome瀏覽器明年起「禁用1功能」，首波影響上億人 ｜ 更多文章 ）

責任編輯／郭家宏