الملخص:
نجح الباحثون في جامعة شيفيلد بالمملكة المتحدة في إعادة إنشاء تأثير تغير اللون الفريد للزجاج الروماني القديم الذي يزيد عمره عن 1600 عام. ويظهر هذا الزجاج باللون الأخضر الزمردي عندما ينعكس الضوء عن السطح، ولكنه يتحول إلى لون ياقوتي زاهي عندما يخترق الضوء الزجاج. على الرغم من أن العلم الحديث قد فهم منذ فترة طويلة الفيزياء الكامنة وراء هذه الظاهرة، إلا أن مصنعي الزجاج ناضلوا لتكرارها بشكل ثابت. والآن، حقق فريق البحث أخيرًا هذا التأثير من خلال مجموعة جديدة من صيغ المواد والعمليات التجريبية.
هذه الدراسة مستوحاة من كأس ليكورجوس الروماني القديم الشهير. تم صنع هذا الزجاج في القرن الرابع الميلادي وهو موجود الآن في المتحف البريطاني. إنها واحدة من أكثر الأعمال المحفوظة اكتمالاً من بين ما يقرب من 40 آنية زجاجية شبكية رومانية قديمة موجودة. وهي أيضًا الأواني الزجاجية القديمة الوحيدة المعروفة حاليًا بقدرتها على إظهار تأثير تغير اللون الخاص هذا.
تُصور زخرفة كأس ليكورجوس الملك التراقي الأسطوري ليكورجوس. إنه متشابك مع الكروم، ويمثل قصة معاقبته على أخطائه. وفي عام 2022، قامت لجنة تحكيم دولية مكونة من فنانين وخبراء في مجال الحفاظ على الآثار الثقافية بتسمية الزجاج كواحد من عجائب الزجاج السبع في العالم، تقديرًا لحرفيته الرائعة ولونه الفريد وحالته الممتازة في الحفظ.
يعتقد العلماء أن سر هذا الزجاج يكمن في الكميات الضئيلة من الذهب والفضة التي أضافها الحرفيون الرومان القدماء أثناء عملية الإنتاج. وفي ظل ظروف معينة، يمكن لهذه المعادن تشكيل جسيمات نانوية ذات أحجام صغيرة للغاية وتوزيعها في هياكل مختلفة داخل الزجاج. حجم هذه الجسيمات أصغر بكثير من حبة الرمل، وحتى أصغر من الطول الموجي للضوء المرئي، ويمكن أن تنتج امتصاصًا قويًا وتشتتًا للضوء. ونظرًا لاختلاف الجسيمات في الحجم والشكل والترتيب، يعرض الزجاج ألوانًا تتغير اعتمادًا على كيفية انتقال الضوء.
وتسمى هذه الظاهرة ازدواج اللون. ببساطة، عندما يرى الراصد الضوء المنعكس من سطح الزجاج، يظهر الزجاج باللون الأخضر؛ عندما يمر الضوء عبر الجزء الخلفي من الزجاج، يظهر الضوء المنبعث باللون الأحمر. ولا ينتج هذا التأثير عن أصباغ عادية، بل نتيجة للتفاعل بين الهياكل المعدنية النانوية داخل الزجاج والضوء.
ومع ذلك، فإن فهم المبادئ لا يعني أنه يمكن نسخها بسهولة. لا توجد حتى الآن إجابة واضحة عن نوع الوصفات وظروف الفرن وخطوات المعالجة التي استخدمها الحرفيون الرومان القدماء. على الرغم من أن الباحثين المعاصرين قاموا بالعديد من المحاولات من قبل، إلا أنه كان من الصعب دائمًا الحصول بشكل ثابت على تأثير تغيير اللون مشابه لتأثير كأس Lycurgus.
بدأ هذا الإنجاز بتكليف من كريستينا ميتكالف، رئيسة برنامج الضوئيات الجزيئية في جامعة شيفيلد. وفي عام 2025، دعت ليزا هولاندز، الخبيرة الفنية التي تتمتع بخبرة تزيد عن 25 عامًا في أبحاث الزجاج وإنتاجه، لإعادة إنشاء هذا الزجاج الخاص لحدث LightFest بالجامعة.
تعاونت هولاند في البداية مع البروفيسورة كارولين جاكسون، خبيرة الزجاج الروماني، لدراسة التركيب المعروف وخصائص الإنتاج للزجاج القديم، واستخدمت مواد خام حديثة لإعداد مادة أساسية تحاكي الزجاج الروماني القديم. ثم يبدأ العمل الشاق حقًا: كيفية إدخال كميات صغيرة من الذهب والفضة في الزجاج بالشكل الصحيح، وفي النهاية تشكيل هياكل نانوية ذات خصائص بصرية خاصة.
وللقيام بذلك، قامت بتجربة أنواع مختلفة من الأفران، ومجموعات المواد الخام ومستويات الأكسجين، وحتى اختبرت تأثيرات إضافة السكر إلى الوصفة الزجاجية. وبعد الكثير من التجارب، نجحت أخيرًا في إنشاء عينة زجاجية تبدو خضراء معتمة في الضوء المنعكس وتتحول إلى اللون الأحمر عند الإضاءة الخلفية.
يثبت هذا الإنجاز أنه يمكن إعادة إنشاء المؤثرات البصرية الخاصة لكأس Lycurgus باستخدام مواد حديثة وتقنيات تجريبية. ومع ذلك، لا يدعي الباحثون أنهم استعادوا الوصفة الأصلية للحرفيين الرومان القدماء بالكامل. تستخدم التجارب الحديثة مواد وعمليات تحقق نفس النتائج البصرية، لكن هذا لا يعني أن الرومان قبل 1600 عام استخدموا نفس الأساليب تمامًا.
بعد الانتهاء من الوصفة، قرر فريق البحث المضي قدمًا وإنشاء قطعة فنية حديثة تعرض الخصائص الفريدة لهذا الزجاج مع تكريم الحرفيين القدماء. قاموا بدعوة فنان الزجاج البريطاني إليوت ووكر للمشاركة في الإبداع. فاز "ووكر" بالموسم الثاني من مسابقة فن الزجاج التي تقدمها Netflix بعنوان "Blown Away".
استوحى ووكر الإلهام من أسطورة كأس ليكورجوس والنحت اليوناني والروماني القديم "أطلس فارنيزي" لتصميم منحوتة حديثة تجمع بين عناصر كلا الفنين الكلاسيكيين. يحتفظ العمل بموضوع قصة ليكورجوس ويستبدل الكرة التي كانت ترمز في الأصل إلى الجسم السماوي بكأس. وفي الوقت نفسه، تم تصميم هيكل الزجاج المنفوخ خصيصًا للسماح للجمهور بمراقبة تغيرات لون المادة بشكل حدسي في ظل ظروف الإضاءة المختلفة.
من المقرر أن يتم عرض هذا العمل لأول مرة في معرض الألفية خلال مهرجان العقل بجامعة شيفيلد في الفترة من 6 إلى 15 نوفمبر 2026. وبمجرد إغلاق المعرض، سيصبح جزءًا من المجموعة الدائمة لمتحف تيرنر للزجاج بجامعة شيفيلد.
لا تقتصر أهمية هذا البحث على فن وصناعة الزجاج القديم. وأشار الباحثون إلى أن فهم كيفية تشكل الجسيمات النانوية المعدنية داخل الزجاج من المتوقع أن يساعد في تطوير مواد ضوئية جديدة. يمكن لمثل هذه المواد استخدام الضوء بدلاً من الإشارات الإلكترونية التقليدية لتحقيق وظائف محددة، ولها تطبيقات محتملة في مجالات مثل الطاقة الشمسية وتكنولوجيا الكم والتشخيص الطبي.
بالإضافة إلى ذلك، لدى جامعة شيفيلد فريق متخصص في تكنولوجيا التزجيج للنفايات المشعة. ويعمل الفريق على تثبيت النفايات النووية المعقدة في الهياكل الزجاجية بحيث يمكن احتواء المواد الخطرة بشكل آمن لفترات طويلة من الزمن. إن الخبرة في تصميم تركيبة الزجاج والتحكم في البنية المجهرية المتراكمة في هذا البحث قد توفر أيضًا مرجعًا لتطوير الزجاج المتصلب للنفايات النووية بخصائص أكثر تقدمًا.
وبمعنى ما، فإن إعادة إنشاء كأس ليكورجوس من قبل العلماء المعاصرين لا تعد مجرد إعادة إنتاج للحرفية القديمة، ولكنها تكشف أيضًا عن علم المواد النانوية الموجود في تكنولوجيا تصنيع الزجاج الروماني القديم. ربما لم يفهم الحرفيون منذ أكثر من 1600 عام التفاعل بين الجسيمات النانوية المعدنية والضوء، لكنهم ابتكروا مواد بصرية مذهلة من خلال الخبرة والحرفية.
التعليقات