宾夕法尼亚州立大学的研究人员约翰·莫罗在法国度假时拍下了圣礼拜堂的这张照片。莫罗最近的研究揭示了中世纪窗户的玻璃改造。图片来源:约翰·莫罗，宾夕法尼亚州立大学
透过伦敦威斯敏斯特教堂的彩色玻璃窗，可以像窗户本身一样唤起丰富而生动的记忆，但对宾夕法尼亚州立大学的玻璃研究人员约翰·莫罗来说，这些窗户激发了他对更好地理解历史标志性入口背后的科学的探索。
在2018年1月号美国陶瓷协会杂志，莫罗报道了对13世纪玻璃的调查，并打破了教堂玻璃底部较厚的神话，因为玻璃的粘度，或其缓慢过渡到液体。虽然这一点之前已经得到证实，但莫罗和其他三名研究人员确定，科学误差达16个数量级。
这是什么意思?这意味着这些窗口转变为液体的速度比之前想象的要快得多。然而，这种转变仍然太慢，无法产生明显的差异。例如，要使玻璃的形状发生纳米级的变化仍然需要数十亿年的时间。
材料科学与工程教授莫罗说:“直接讲述一个几十年来一直激发公众想象力的都市传奇故事是非常有趣的。”“玻璃材料已经吸引了人类几千年的注意力，我希望这项工作将有助于吸引更多的关注，这些最前沿的物理和化学仍然隐藏在这些古老而美丽的材料中。”
莫罗的团队发现了几个改进教堂玻璃流动科学的机会。
首先，之前的出版物考虑了现代苏打石灰硅酸盐和日耳曼玻璃的组成，而不是直接考虑真正的中世纪教堂的玻璃组成。之前的工作也没有包括明确的流体流动计算，而是基于几十年前在前苏联进行的测量。
这项工作产生了一个新的理论，毛罗-艾伦-波图扎克(MAP)方程，研究人员称该方程更准确地捕捉了玻璃的粘性流动细节，包括玻璃粘度的组成依赖性。
毛罗一直主张改变玻璃的定义，他说这项研究帮助他得出了这个结论。由于其独特的过渡性，玻璃一直难以定义，甚至在专家中也是如此。
莫罗说:“这项研究强调了玻璃的液固混合特性。”“玻璃具有类似液体的原子结构，也表现出类似液体的粘性流动。但在机械上，它的反应是一种固体材料，因为在典型的实验时间尺度上，构型自由度基本上是固定的。”
毛罗第一次质疑中世纪玻璃背后的科学是在康宁研究大猩猩玻璃时，他在那里工作了18年，完善了数十亿电子设备中的产品。在大猩猩玻璃的第一次迭代中，研究人员发现，当远远低于它的转变温度时，它会明显收缩。
莫罗说:“这使我们测量了大猩猩玻璃的低温粘度。”“我们发现，大猩猩玻璃的室温粘度比之前报道的中世纪教堂玻璃的粘度低了许多个数量级。这让我怀疑之前对教堂玻璃室温粘度的估计是否人为地偏高。”
这个问题促使毛罗从事这项工作，并最终在过去帮助塑造了玻璃研究的未来。
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